Tłoczność blach.pdf

109

Ćwiczenie 7

ZJAWISKA WPŁYWAJĄCE NA TŁOCZNOŚĆ BLACH

Celem ćwiczenia jest:

- poznanie zjawisk ograniczających procesy tłoczenia blach,

- doświadczalne wyznaczenie granicznego współczynnika wytłaczania,

- poznanie przyczyn i sposobów zapobiegania fałdowaniu blach,

- praktyczne zapoznanie się z obsługą aparatury do badania tłoczności blach.

6.1. W PROWADZENIE

W procesach ciągnienia, czyli wytłaczania i przetłaczania, wytłoczkę uzyskuje się

poprzez odwzorowanie jej kształtu z blachy za pomocą stempla i matrycy. Zazwyczaj

płaska blacha zostaje przekształconą w wytłoczkę o żądanych wymiarach (rys. 6.1).

Rys.6.1. Przykłady różnych wytłoczek

110

W czasie wytłaczania w odkształconej części walcowej panuje stan jednoosiowego

naprężenia rozciągającego, natomiast w dnie wytłoczki dwuosiowe naprężenie rozcią-

gające. W kołnierzu występują promieniowe naprężenia rozciągające i obwodowe

naprężenia ściskające (rys. 6.2).

σ 2

σ 1

σ 2

σ 1

σ 2

σ 1

Rys.6.2. Schemat typowych stanów naprężenia w wytłoczce

Podczas procesu tłoczenia materiał doznaje odkształceń plastycznych. Odkształce-

nia te nie mogą osiągnąć dowolnie dużych wartości, bowiem występują wtedy zjawi-

ska ograniczające takie jak: utrata stateczności blachy, pękanie, fałdowanie, zmniej-

szenie grubości ścianki itp. Zjawiska te zakłócają prawidłowy proces kształtowania

oraz stanowią granice odkształceń, jakim podlegać może materiał i wyznaczają prak-

tyczne możliwości tłoczenia blachy w danym procesie. Wprowadzimy pojęcie tłocz-

ności blachy – jest to jej zdolność do plastycznego kształtowania, która nie powoduje

powstania wad wytłoczek. Jako wadę wytłoczki uznaje się takie odstępstwo od zada-

nych warunków geometrycznych i wytrzymałościowych, że wytłoczka nie może być

użyta do zadań, do których była pierwotnie zaprojektowana. Na etapie opracowywania

procesu technologicznego wytłoczki bardzo ważnym zagadnieniem jest określenie

tłoczności blachy. Na tej podstawie można określić pewność operacji tłoczenia dla

111

danej wytłoczki, a co za tym idzie wyeliminować możliwość występowania braków.

Tłoczność można określić za pomocą tradycyjnych metod technologicznych takich jak

próba Erichsena, KWI czy Fukui, lub nowoczesnych metod bazujących na koncepcji

krzywych odkształceń/naprężeń granicznych (wyznaczonych doświadczalnie lub teo-

retycznie).

6.2. ZJAWISKA OGRANICZAJĄCE PROCESY TŁOCZENIA

Podczas procesu tłoczenia mogą wystąpić następujące zjawiska ograniczające pla-

styczne kształtowanie wytłoczki:

• Lokalizacja odkształceń w postaci bruzdy widocznej na powierzchni blachy, pro-

wadząca do pęknięcia w miejscu przewężenia.

• Pęknięcie materiału, będącego w stanie sprężystym po procesie tłoczenia (na sku-

tek naprężeń własnych).

• Pęknięcie blachy przez ścięcie w warstwie ścinania (bez wcześniejszego powstania

bruzdy).

• Niepożądany przebieg odkształcania, objawiający się fałdowaniem kołnierza i

niepodpartych obszarów wytłoczki oraz powstawaniem uch.

• Szybkie zużycie narzędzi, spowodowane nadmiernym naciskiem wywieranym na

ich powierzchnie robocze (np. pękanie stempli).

• Określone wady powierzchni wytłoczki (rysy, zatarcia itp.).

Każde z wymienionych zjawisk ograniczających może stanowić określone kryte-

rium tłoczności blachy.

6.3. C ZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA PROCES TŁOCZENIA

Istnieje wiele czynników wpływających w sposób istotny na proces tłoczenia

blach, można je podzielić na dwie grupy:

• czynniki zależne od materiału blachy tłoczonej,

• czynniki zależne od rodzaju narzędzi i przyrządów do tłoczenia.

Ważnymi parametrami materiałowymi materiału blachy tłoczonej są wykładnik

krzywej umocnienia (n) i współczynnik anizotropii normalnej (r). Również tarcie wy-

stępujące pomiędzy blachą a narzędziami do tłoczenia odgrywa ważną rolę i ma

wpływ na otrzymywanie wytłoczek bez wad. Na rys. 6.3 pokazano schematyczne

główne czynniki wpływające na proces tłoczenia blach [1].

112

Czynniki zależne od rodzaju

narzędzi i przyrządów

R s

R m

F d

Wstępniak

Wyrób końcowy

PROCES TŁOCZENIA

r μ

Czynniki zależne od

materiału blachy tłoczonej

Rys.6.3. Czynniki wpływające na proces tłoczenia blachy

Gdzie:

R s – promień stempla,

R m – promień matrycy,

s – luz pomiędzy matrycą i stemplem,

F d – siła dociskacza,

v – prędkość stempla,

K – współczynnik krzywej umocnienia,

n – współczynnik krzywej umocnienia,

r – anizotropia normalna,

μ – współczynnik tarcia.

Najważniejsze cechy materiału blachy, mające znaczący wpływ na przebieg proce-

su tłoczenia, to:

1. Wartość naprężenia uplastyczniającego, która ma wpływ na wielkości sił występu-

jących w czasie tłoczenia (naciski na powierzchnie robocze narzędzi),

2. Umocnienie materiału blachy zależne od wielkości odkształcenia plastycznego,

3. Czułość naprężenia uplastyczniającego na prędkość odkształcania,

4. Skłonność do starzenia dyslokacyjnego,

5. Wartość jednostkowej energii odkształcenia sprężystego,

6. Skłonność blachy do plastycznego pękania,

7. Anizotropia normalna blachy,

8. Anizotropia płaska,

113

9. Skłonność do narostów i zatarć,

10.Wskaźnik kierunkowości zanieczyszczeń.

Każda z wymienionych cech materiałowych blachy tłoczonej ma wpływ na prze-

bieg kształtowania wytłoczki i niebezpieczeństwo pojawienia się niepożądanych zja-

wisk, prowadzących w ostateczności do powstania określonych wad wytłoczek.

Wpływ każdej z wymienionych cech materiałowych blachy na występowanie zjawisk

ograniczających nie jest prosty ani jednoznaczny do określenia, zależy to bowiem od

rodzaju zjawiska, które w danym procesie tłoczenia powoduje powstawanie określo-

nych wad.

6.4. WYKRESY ODKSZTAŁCEŃ GRANICZNYCH

Tłoczność blach jest złożonym zagadnieniem, które może być definiowane poprzez

różne kryteria. Najczęściej praktycznie stosowanym takim kryterium są wykresy od-

kształceń granicznych (WOG). Mogą one być wyznaczane doświadczalnie lub teore-

tycznie. Miarą odkształceń granicznych w wytłoczce jest pojawienie się lokalizacji

odkształcenia w postaci bruzdy, poprzedzające najczęściej bezpośrednio sam moment

pękania. Moment pojawienia się lokalizacji odkształcenia określa się mianem utraty

statyczności.

Graniczne odkształcenie blachy z uwagi na omówione zjawiska ograniczające za-

leży od stosunku odkształceń głównych ε 2 /ε 1 . Można je przedstawić na wykresie od-

kształceń granicznych, sporządzonym we współrzędnych ε 1 -ε 2 (rys. 6.4) [2].

Ciągnienie

Rozciąganie

Możliwość

fałdowania

Rys. 6.4. Wykres odkształceń granicznych [2]

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: