POSTUPCI OBLIKOVANJA - FSB Online‡ina metalnih proizvoda, u nekom trenutku proizvodnog ciklusa,...
Transcript of POSTUPCI OBLIKOVANJA - FSB Online‡ina metalnih proizvoda, u nekom trenutku proizvodnog ciklusa,...
POSTUPCI OBLIKOVANJA
Drugo predavanje
Oblikovanje metala
• Lijevanje
rastaljenog
metala u
kalupe
• Volumensko
oblikovanje
• Oblikovanje
lima
• Glodanje
• Tokarenje
• Brušenje
• Zavarivanje
• Lemljenje
• Lijepljenje
Lijevanje Oblikovanje
deformiranjem
Obrada odvajanjem
čestica
Postupci
spajanja
2
Promjene uslijed zagrijavanja 4
Poseban oprez! 5
Prilikom oblikovanja u toplom stanju brzina
deformacije igra značajnu ulogu u pojavi naprezanja
u materijalu i otporu materijala procesu deformacije!
Oblikovljivost
Oblikovljivost se definira kao sposobnost materijala da se deformira iz svog početnog oblika u zahtijevani oblik bez pojave greške. Pojam je vezan uz svojstva oblikovanog materijala te uz tehnološke karakteristike određenog procesa.
Važno je imati na umu kako se proces deformiranja uvijek odvija kroz interakciju nekog alata i materijala obratka, pri čemu je kretanje alata direktno povezano sa karakteristikama stroja.
Korektno proveden proračun alata nije nužno garancija uspješnog procesa oblikovanja s obzirom na veliki broj utjecajnih faktora.
6
Utjecaji na ispravnost obratka 7
Postupci oblikovanja deformiranjem
Postupci oblikovanja
Volumensko oblikovanje Oblikovanje lima
Valjanje
Kovanje
Provlačenje
Istiskivanje (ekstruzija)
Štancanje i probijanje
Savijanje
Duboko vučenje
Valjanje
Od svih postupaka oblikovanja deformiranjem valjanje je
svakako najzastupljenija tehnologija. Većina metalnih
proizvoda, u nekom trenutku proizvodnog ciklusa, prošla je
kroz postupak valjanja.
Postupak započinje valjanjem lijevanih ingota najprije u
poluproizvode (blum, slab, gredica), koji služe za valjanje
završnih proizvoda kao što su profili, tračnice, cijevi, limovi,
trake…
Valjanje
Valjanje
Valjanje se obavlja tako da materijal prolazi između para
valjaka.
Za vrijeme valjanja materijal nekoliko puta prolazi kroz
suprotno rotirajuće valjke i debljina mu se kontinuirano
smanjuje.
Predmeti većeg presjeka valjaju se u toplom stanju zbog
veće plastičnosti.
Tanki limovi i trake valjaju se najčešće u hladnom stanju
zbog glađe površine i užih tolerancija.
Valjanje
Razni profili dobiveni valjanjem Faze valjanja profila
Valjanje cijevi
Pilger valjci
Kontinuirana linija za
valjanje cijevi
Greške uzrokovane valjanjem
GREŠKE DIMENZIJA I OBLIKA (cijevi)
ekscentričnost
raznostjenost
odstupanje od promjera
POVRŠINSKE GREŠKE (ploče, limovi i cijevi)
Povećana reljefnost nastala utiskivanjem naljepaka valjaka
Pukotine zbog unutrašnjih naprezanja
Poprečno oštećenje cijevi (rupe, preklopi)
Prevaljanost
Nanesene ljuske
Dvoplošnost
Greške uzrokovane valjanjem
• Povećana reljefnost nastala utiskivanjem naljepaka valjaka - nastaje
kada se na površini valjka nalijepi materijal obratka. Na taj način se
izbočine tijekom valjanja utiskuju u površinu obratka i oblikuju udubljenja
– „kratere“ po čitavoj duljini cijevi.
• Površinu valjaka treba održavati glatkom te obratiti pozornost na
temperaturu obratka tijekom procesa.
Greške uzrokovane valjanjem
• Pukotine zbog unutrašnjih naprezanja - dolazi do pucanja cijevi po
nepravilnom lučnom ili približno uzdužnom smjeru. Pukotine se događaju
prilikom brzog hlađenja kod visoko ugljičnih i legiranih čelika. Uzrok pucanja
je unutarnje naprezanje prilikom hlađenja.
Greške ovog tipa mogu se izbjeći usporenim i ujednačenim hlađenjem cijevi.
Greške uzrokovane valjanjem
Poprečno oštećenje cijevi - oštećenje stjenke nastaje za vrijeme
razvaljivanja materijala cijevi između pilger valjaka i trna.
Najmanji presjek materijala ne može izdržati kombinirana naprezanja zbog
različitih brzina po kontaktnoj površini valjaka, tlačenja ulazne i razvlačenja
izlazne strane, pri čemu dolazi do kidanja materijala.
Greške uzrokovane valjanjem
• Prevaljanost - vizualno se prikazuje kao pukotine ujednačene duljine i
međusobnog razmaka.
• Može javiti kao jednostruka i dvostruka prevaljanost.
• Najčešće se javlja kod postupka valjanja cijevi na pilger valjačkom stanu.
Greške uzrokovane valjanjem
• Nanesene ljuske – nastaje kada valjci otkidaju komadiće cijevnice i uvaljuju
ih na sirovu cijev.
• Ljuske nastaju: 1. prilikom valjanja cijevnice promjera većeg od nominalnog,
2. kod povišene temperature cijevnice, 3. nedovoljne sinkronizacije s brojem
okretaja pilger valjaka te 4. zbog nepodešenosti postrojenja za valjanje u
osi.
Greške uzrokovane valjanjem 21
Dvoplošnost i laminacija – Pojava pukotina ispod
površine materijala uzrokovana zaostalim
naprezanjima. Uobičajeno je da se pojavljuje nakon
lokaliziranog unošenja topline, npr. prilikom
zagrijavanja.
Zaostala naprezanja uzrokovana su prevelikom
hladnom deformacijom u nekoj od faza
proizvodnje.
Kovanje
Kovanje je postupak oblikovanja korištenjem lokaliziranih
tlačnih sila.
Često ga klasificiramo prema temperaturi na kojoj se odvija na
“hladno” i “toplo” kovanje.
Kovani izraci najčešće zahtijevaju daljnju obradu.
Prema načinu provođenja postupka razlikujemo:
1 – slobodno kovanje,
2 – kovanje u ukovnjima
Kovanje
Slobodno kovanje Kovanje u ukovnjima
Kovanje
Greške uzrokovane kovanjem
Pri postupku kovanja dolazi do stvaranja vlaknaste teksture u materijalu.
Zrna se u procesu deformiranja izdužuju u smjeru tečenja materijala, a
uključine se nalaze na granicama zrna i prate njihovo izduživanje.
Posljedica izduživanja zrna je pojava anizotropije.
Moguća su i pregibanja zbog neispravne konstrukcije ukovnja ili
neodgovarajućeg udarca (previsok sirovac ili prevelika brzina udara).
Kovačko zavarivanje 26
Kovačko zavarivanje je najstarija vrsta zavarivanja metala, kada se krajevi dva dijela koje želimo zavariti (spojiti) zagriju u kovačkoj vatri do bijelog usijanja i ako je potrebno pospu određenim prahom (pijeskom) za “čišćenje".
Čekićanjem spoja istiskuju se s dodirnih površina rastaljeni oksidi ili troska, te se sučeljavaju čiste metalne površine kada počinju djelovati međuatomske sile dvaju dijelova i dolazi do čvrstog zavarenog spoja.
Greške pri kovačkom zavarivanju 27
Uključci u čvrstom stanju – uzrokovani zaostalim
česticama oksida među površinama.
Pukotine i greške oblika i dimenzija – uzrokovane
naglim hlađenjem i/ili neravnomjernom
deformacijom pojedinih slojeva koji se zavaruju.
Provlačenje i istiskivanje
Postupci oblikovanja u hladnom i toplom stanju.
Ovim se postupcima oblikuju različiti puni i šuplji profili,
šipke i cijevi…
Provlačenjem se oblikuju sve vrste materijala koje
ispunjavaju uvjete potrebne oblikovljivosti, dok se ekstruzija
mahom odnosi na oblikovanje obojenih i lakih metala i
slitina.
Provlačenje
- Osnovni postupak kojim se proizvodi najrazličitiji šipkasti materijal u obliku
okruglih, četverokutnih, šesterokutnih i ostalih oblika. Osnovni je postupak
proizvodnje žice!
- Ovim postupkom proizvode se i šuplji profili.
-Alat se sastoji od matrice određenog kuta koja omogućuje redukciju
presjeka.
-Sila oblikovanja djeluje na izlazu iz matrice i stvara povoljno napregnuto
stanje za proces deformacije.
Istiskivanje - ekstruzija
Istosmjerna ekstruzija Protusmjerna
ekstruzija
Lateralna ekstruzija
Greške pri provlačenju i istiskivanju
• Izduženje zrna (anizotropija)
• Ispucanost (velike brzine procesa)
• Krupno zrno (proces u blizini rekristalizacijske temperature)
• Oksidne uključine (zaostale čestice sloja oksida)
• Šupljine – poroznost početnog materijala
Što bolja kvaliteta trupca to bolji proizvod!
Izrezivanje (štancanje) i probijanje
Postupci koji prethode oblikovanju lima. Oba postupka uključuju odvajanje čestica.
Odvijaju se najčešće u hladnom stanju (kao pripremne operacije) ili u toplom stanju
(kao završna operacija kovanja)
Izrezivanje i probijanje
Greške pri izrezivanju i probijanju
Pogreške koje se javljaju na obratcima:
Neravan rub (uzrok – prevelika zračnost alata)
Pukotine zbog udara alata (uzrok - prevelika brzina alata)
Pogreške generirane u prethodnim obradama
Savijanje limova i cijevi
Savijanje se najčešće odvija u hladnom stanju.
Za vrijeme savijanja materijal se nalazi podvrgnut i elastičnim i
plastičnim naprezanjima, pa se iz tog razloga kada prestanu
djelovati vanjske sile, savijani obradak, zbog prisustva
elastičnih naprezanja, malo povrati.
Razlikuju se dva načina savijanja: kružno, te oštro ili profilno
kutno savijanje.
Savijanje
Kružno savijanje Oštro kutno savijanje
Savijanje cijevi
Pogreške pri savijanju lima
Pogreške pri savijanju lima najčešće su pukotine uzrokovane
strukturom lima koji se savija.
Pogreške pri savijanju cijevi
Pri savijanju dolazi do promjene početne geometrije cijevi. Cijev se
deformira tako da se na vanjskom radijusu luka stjenke stanjuje, a
na unutarnjem radijusu zadebljava.
Poprečni presjek nije više kružnica, već postaje ovalan.
Može doći i do pojave pukotina na vanjskom radijusu luka, dok se
na unutarnjem javljaju nabori.
Pogreške pri savijanju cijevi 40
Pucanje zbog izlučivanja bakra na granicama zrna…
Duboko vučenje
Duboko vučenje 42
Raspored naprezanja
Pogreške pri dubokom vučenju
• Pucanje dna posude kao posljedica prevelike
sile tlačnog prstena.
• Stvaranje „uški” kao posljedica anizotropije
materijala.
• Raspucavanje ruba posude – prevelika zračnost
alata, zaostala naprezanja.
Hvala na pažnji!