Definicja walcowania. Podział procesów walcowania. Walcowanie – sposób obróbki plastycznej w którym następuje zgniatanie materiału między obracającymi się walcami, a siły tarcia między walcami a materiałem powodują równocześnie jego przemieszczenie. W procesie walcowania tylko niewielka część metalu poddana naciskowi walca jest wprowadzana w stan płynięcia plastycznego. W zależności od kierunku działania walców w stosunku do kierunku przejścia metalu: - walcowanie poprzeczne - walcowanie wzdłużne - walcowanie okresowe - walcowanie skośne d. Walcownie specjalne do walcowania obręczy, pierścieni, kół bosych, okresowe itp. Podstawowe operacje walcowania na gorąco i na zimno. Walcowanie na gorąco - odlewanie ciągłe -> nożyca -> piec -> nożyca awaryjna -> zbijacz zgorzeliny -> zespół walcowniczy -> chłodnia laminarna -> zwijarka; Walcowanie na zimno - wytrawianie np. w kwasie solnym -> walcowanie na zimno -> wyżarzanie rekrystalizujące -> wygładzanie -> cięcie Odkształcenie plastyczne, wskaźniki odkształcenia. Plastyczność metalu – zdolność metali do odkształceń trwałych (pozostających po usunięciu siły powodującej odkształcenie) bez powstawania pęknięć, w wyniku nieodwracalnych przemieszczeń atomów w strukturze krystalograficznej. Wskaźnik odkształcenia- wielkość liczona ze zmiany zewnętrznych wymiarów ciała. Charakteryzuje efekt procesu technologicznego zmianę wymiaru ciała w poszczególnych kierunkach. Wskaźnikami plastyczności są najczęściej przewężenie i wydłużenie wyznaczane w próbie rozciągania oraz wyniki innych prób technologicznych (np. próba Erichsena, określająca podatność metalu do tłoczenia). Wskaźniki odkształcenia plastycznego 1. Odkształcenie bezwzględne: Δh=h0-h1 gniot bezwzględny; Δb=b1-b0 poszerzenie; Δl=l1-l0 wydłużenie; ΔS=S0-S1 bezwzględna zmiana przekroju 2.Odkształcenie względne:
3.Współczynnik odkształcenia:
4.Odkształcenia rzeczywiste logarytmiczne
zasada stałej objętości
Ciągnienie proces technologiczny polegający na formowaniu drutu lub pręta poprzez przeciąganie materiału wyjściowego w postaci walcówki prasówki poprzez otwór ciągadła. W wyniku tego następuje zmniejszenie średnicy obrabianego materiału. Własności mechaniczne materiału: wytrzymałość materiału na rozciąganie(Rm=Fm/So), umowna lub rzeczywista granica plastyczności(Rpoz=Fpoz/So), wydłużenie względne(procesntowe) Awo=(l1-l0)*100%/l0; przewężenie względne(procentowe) Z=(Do2-Ds2)*100%/Do2, Do2-średnica próbki badanej, Ds2-najmniejsza średnica próbki w momencie spójności. Własności wytrzymałościowe: Rm, Rpoz; Własności plastyczne: Awo, Z. Ze wzrostem odkształcenia na zimno wł wytrzymałościowe rosną a plastyczne maleją. Własności określone w próbie rozciągania: Granica plastyczność Re=Fe/So[N/mm2), wytrzymałość na rozciąganie Rm=Fm/So[N/mm2], wydłużenie względne A=100*ΔL/Lo[%], przewężenie Z= ΔS/S0[%]
Klasyfikacja maszyn ciągarskich. 1.zależności od zasady działania (sposobu realizacji siły ciągnienia) - ławowe (do prętów i rur) * łańcuchowe * liniowe * zębatkowe * hydrauliczne - bębnowe (do drutów) * w zależności od liczby bębnów (jednobębnowe, wielobębnowe) * w zależności od osi położenia bębna (z bębnem pionowym lub poziomym). Klasyfikacja procesów ciągnienia 1.zależności od liczby przejść materiału przez ciągadło: - jednostopniowe - wielostopniowe( bezpoślizgowe, poślizgowe, kumulacyjne, prostoliniowe) 2. w zależności od rodzaju środka smarnego - na sucho - na mokro 3. w zależności od stosowanej siły przeciwciągu - z przeciwciągiem - bez przeciwciągu 4. w zależności od temperatury ciągnionego materiału - na zimno - na ciepło - na gorąco 5. w zależności od rodzaju ciągnionego wyrobu - ciągnienie drutu - ciągnienie pręta - ciągnienie kształtowników - ciągnienie rur * bez trzpienia (na pusto) * na stałym krótkim trzpieniu * na trzpieniu swobodnym * z trzpieniem Metody Ciągnienia(rur): Ciągnienie swobodne (bez trzpienia) - jest stosowane gównie w celu zmniejszenia średnicy rury. Występuje z reguły nieznaczna zmiana grubości ścianki rury zależna od stosunku grubości ścianki do średnicy wewnętrznej. Dla rur cienkościennych (g/D<0,2) następuje pogrubienie ścianki rury. Dla rur grubościennych (g/D>0,2) następuje pocienienie. Maksymalne wartości redukcji przekroju wynoszą dla rur stalowych ε = 30÷35%. Ciągnienie na trzpieniu stałym - polega na przeciąganiu rury pomiędzy nieruchomym ciągadłem i nieruchomym trzpieniem o krótkiej części roboczej zamocowanej do ciągarki. W porównaniu z poprzednią, metoda ta umożliwia wytwarzanie rur o znacznie wyższej dokładności wymiarów oraz lepszej jakości powierzchni, ale o ograniczonej długości i średnicy. Metoda ta pozwala na uzyskanie redukcji przekroju ε = 30÷35%. Ciągnienie na trzpieniu ruchomym - polega na przeciąganiu rury przez nieruchome ciągadło na ruchomym trzpieniu przesuwającym się wraz z rurą. Długość trzpienia musi odpowiadać końcowej długości wytwarzanej rury. Siły tarcia występujące pomiędzy wewnętrzną powierzchnią rury a trzpieniem skierowane są zgodnie z kierunkiem przeciągania, co ułatwia przebieg procesu zmniejszając naprężenia rozciągające w odkształcanym metalu. Dzięki temu maksymalna redukcja przekroju wynosi ε = 40÷45%.Wadą jest konieczność stosowania dodatkowej operacji w postaci np. rozwalcowania, w celu wyjęcia trzpienia Ciągnienie na trzpieniu swobodnym - jest to ciągnienie rury pomiędzy nieruchomym ciągadłem i ruchomym, nie utwierdzonym, krótkim trzpieniem. Trzpień dzięki odpowiedniej geometrii utrzymuje się samorzutnie w pozycji zapewniającej prawidłowy przebieg procesu. Metoda ta umożliwia zmianę średnicy zewnętrznej i grubości ścianki rury nie ograniczając praktycznie jej długości. Maksymalna redukcja przekroju wynosi ε = 30÷35%. Próba Erichsena - jest to próba tłoczności wykonana na przyrządzie Erichsena. Ma ona na celu określenie przydatności do tłoczenia na zimno cienkich blach i taśm metalowych o grubości nie przekraczającej 2 milimetrów. Polega ona na powolnym wtłaczaniu kulisto zakończonego tłocznika w próbkę blachy dosuniętą do matrycy, aż do momentu pojawienia się na wgłębieniu pierwszego pęknięcia. Miarą próby jest głębokość wytworzonego wgłębienia e mierzona w milimetrach. Naprężenie – siła działająca na określonej powierzchni, pewien stan naprężenia jednoosiowy lub dwuosiowy. Odkształcenie całkowite – wyrażone w odkształceniu rzeczywistym jest równe sumie odkształceń rzeczywistych w kolejnych operacjach. Spiekanie proces polegający na ogrzewaniu sproszkowanych lub drobnoziarnistych substancji do temperatury bliskiej temperaturze topnienia, bez doprowadzenia ich do stanu ciekłego. Etapy pr. Spiekania: Mat wsadowy-> mieszanie-> prasowanie (otrzymujemy wypraskę)-> spiekanie-> obróbka wykańczająca. Technologia wyrobów spiekanych Technologia części maszyn z proszków metali składa się z następujących zabiegów: 1) przygotowanie proszków, 2) prasowanie, 3) spiekanie, 4) obróbka wykańczająca
Ściskanie polega na określaniu granicznych wartości sił ściskających, powodujących zniszczenie elementu lub trwałe odkształcenie, które uniemożliwia dalsze jego użytkowanie. Podstawowe operacje kucia swobodnego. Spęczanie- operacja przy której następuje skracanie wymiaru jednej z głównych osi przekroju wskutek czego zwiększa się przekrój prostopadły do tej osi (warunki spęczania: odpowiedni materiał-jednorodny, narzędzia, współczynnik k równy 0) Spęczanie zakres stosowania: przekrój gotowej odkuwki lub jej części jest większy od przekroju materiału wyjściowego, żądany stopień przekucia wymaga wstępnego zwiększenia przekroju przed dalszymi operacjami (przeważnie przed wydłużeniem), wlewek lub kęs przygotowuje się do przebicia otworu, kuje się odkuwki w kształcie kostek, krążków, pierścieni itd., jest wymagane polepszenie własności mechanicznych odkuwki. Wydłużenie – operacja zgniatanie w jednym lub dwóch kierunkach, poprzecznie do osi przedmiotu, prowadzące do zwiększenia jego długości kosztem zmniejszenia jego przekroju poprzecznego. Dziurowanie – operacja technologiczna, prowadząca do uzyskania w litym materiale otworu Gięcie - operacja, polegająca na zmianie kształtu wyrobu bez zmiany przekroju poprzecznego. Cięcie –operacja wykorzystywana np.; do odzielanie odpadu od wlewka, wykonania odkuwek o bardzo złozonych kształtach i dzielenia materiału wsadowego na kilka części Skręcanie – operacja w czasie której dokonuj się skrecania wokół osi jednej częśći odkuwki Przebijanie-wykonywanie w odkuwce otworów (stemplem) przelotowych okrągłych lub kształtowych. Zwane jest niekiedy dziurowaniem. a)przebijanie jednostronne – przebijakami pełnymi, stosuje się do cienkich krążków, gdy grubość krążka jest mniejsza od połowy średnicy otworu b) przebijanie dwustronne – stosujemy nadstawki, odwracamy o 180 °, przebijamy znowu Wgłębianie –wykonanie wgłębień okrągłych lub kształtownych (bez przebijania na wskroś) Charakterystyka procesu kucia matrycowego – podstawowe pojęcia (matryca jednowykrojowa, wielowykrojowa, zamknięta i otwarta, wykroje do kucia matrycowego itp.). Kucie matrycowe: Zastosowanie: produkcja seryjna i masowa (odkuwki mają max )
Zalety: wysoka jakość odkuwek (dokładność wymiarów, czystość powierzchni), znaczna wydajność urządzeń, wysoki stopień wykorzystania materiału Wykroje do kucia matrycowego->Wykroje pomocnicze do kucia wstępnego-> Wykroje do odcinania; Matryca zamknięta – nie posiada rowka na wypływy Matryca otwarta – posiada rowek na wypływy
Kucie swobodne- polega na kształtowaniu wyrobu poprzez zgniatanie kowadłami nieograniczającymi przemieszczanie się materiału w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku ich ruchu. Kucie matrycowe- polega na swobodnym przemieszczaniu się materiału ograniczonego ściankami wykroju matrycy, kuty materiał wypełnia wykrój i przyjmuje jego kształt. Zalety kucia swobodnego: -wielkogabarytowe elementy o dużej wytrzymałości -spełnienie wymagań wytrzymałościowych -duże wł. Użytkowe Podstawowe grupy odkuwek swobodnie kutych: Pręty i pręciska, Kostki i płyty, Wały i walce, Pierścienie, tuleje, haki.
Przedstawić na rysunku i omówić dwa podstawowe sposoby wyciskania metali. WYCISKANIE WSPÓŁBIEŻNE – kierunek wypływu materiału jest zgodny z kierunkiem działania siły. Wyróżniamy w nim wyciskanie z wypływem bocznym. WYCISKANIE PRZECIWBIEŻNE – kierunek wypływu materiału jest przeciwny do kierunku działania siły. Brak tarcia, mniejsze siły potrzebne do wyciśnięcia materiału Wymienić i omówić sposoby wyciskania hydraulicznego. Wyciskanie materiału z pojemnika za pomocą czynnika pod ciśnieniem, wytwarzanym w innym pojemniku lub wyciskanie na trzpieniu; Wyciskanie tworzyw kruchych-wyciskanie do atmosfery lub z przeciwciśnieniem; Wyciskanie półciągłe; Wyciskanie wybuchowe; Wyciskanie z pokrywaniem innym metalem; Wyciskanie rur z zastosowaniem KOBO Zalety i wady procesu wyciskania. ZALETY : Określony stan naprężenia, Otrzymywanie pełnych i wydrążonych elementów o różnych kształtach, Możemy osiągnąć łatwo przejście z jednego kształtu w inny (przez zmianę matrycy), Dokładność wymiarowa WADY: Stosowanie dużych nacisków, Wyroby maja duża nierówność odkształceń na przekroju poprzecznym i długości, Mniejszy uzysk niż w procesie walcownia . Wymienić i omówić podstawowe operacje dzielenia materiału w procesach tłoczenia. Tłoczenie – proces technologiczny przeróbki plastycznej na zimno lub na gorąco płyt, blach, taśm lub folii obejmujący cięcie i kształtowanie z nich elementów małej grubości w stosunku do szerokości i długości, np. powłok blaszanych, rur, kształtowników giętych. Operacja dzielenia, czyli cięcia to proces kształtowania przedmiotu polegający na odcinaniu jednej części od drugiej, w którym następuje celowe naruszenie spójności materiału.
Rozróżniamy następujące operacje cięcia: Wycinanie – polega na calkowitym odcięciu jednej części metalu od drugiej wzdłuż linii zamkniętej. Wycinanie może być prowadzone nożycami lub pod prasą za pomocą narzędzi zwanych wykrojnikami. Celem tej operacji jest uzyskanie części wyciętej. Dziurkowanie – podobnie jak operacja wycinania polega na całkowitym oddzieleniu jednej części materiału od drugiej, wzdluż linii zamkniętej, z tą różnicą, że materiał części wyciętej stanowi odpad. Odcinanie - jest calkowitym oddzieleniem jednej części materiału od drugiej, wzdłuż linii nie zamkniętej. Okrawanie - ma za zadanie oddzielenie zbędnego materiału od części już ukształtowanej plastycznie. Operacje te w warunkach produkcji masowej przeprowadza się za pomocą wykrojników. Nadcinanie - polega na częściowym rozłączeniu jednej części materiału od drugiej. Do nacinania używa się tłoczników lub nożyc. Wygładzanie - stosowane jest do uzyskania gladkich powierzchni bocznych i dokladnych wymiarów przedmiotu wyciętego z malym naddatkiem.
Metalurgia proszków – metoda wytwarzania przedmiotów z proszków metali bez topienia ich. Oddzielne cząstki proszków łączą się ze sobą w jednolitą masę podczas wygrzewania silnie sprasowanych kształtek w atmosferze redukującej lub obojętnej. Proces metalurgii proszków jest ekonomiczną metodą wielkoseryjnej produkcji elementów o niewielkich prostych kształtach, w wyniku której uzyskuje się w pełni zwarte sprasowane komponenty. Technologia ta umożliwia uzyskanie jednorodnej mikrostruktury wolnej od niemetalicznych wtrąceń i defektów. Metodami metalurgii proszków wytwarzamy: przedmioty z metali trudno topliwych jak np. wolfram, molibden, tantal, iryd, spieki metali i niemetali wykazujących znaczne różnice temperatury topnienia jak np. materiały na styki elektryczne z wolframu i srebra, szczotki do maszyn elektrycznych z grafitu i miedzi, materiały porowate na łożyska samosmarujące, materiały, które w stanie ciekłym są gęstopłynne i trudne do odlewania jak np. materiały na specjalne magnesy trwałe
Metody Ciągnienia(rur): Ciągnienie swobodne (bez trzpienia) - jest stosowane gównie w celu zmniejszenia średnicy rury. Występuje z reguły nieznaczna zmiana grubości ścianki rury zależna od stosunku grubości ścianki do średnicy wewnętrznej. Dla rur cienkościennych (g/D<0,2) następuje pogrubienie ścianki rury. Dla rur grubościennych (g/D>0,2) następuje pocienienie. Maksymalne wartości redukcji przekroju wynoszą dla rur stalowych ε = 30÷35%. Ciągnienie na trzpieniu stałym - polega na przeciąganiu rury pomiędzy nieruchomym ciągadłem i nieruchomym trzpieniem o krótkiej części roboczej zamocowanej do ciągarki. W porównaniu z poprzednią, metoda ta umożliwia wytwarzanie rur o znacznie wyższej dokładności wymiarów oraz lepszej jakości powierzchni, ale o ograniczonej długości i średnicy. Metoda ta pozwala na uzyskanie redukcji przekroju ε = 30÷35%. Ciągnienie na trzpieniu ruchomym - polega na przeciąganiu rury przez nieruchome ciągadło na ruchomym trzpieniu przesuwającym się wraz z rurą. Długość trzpienia musi odpowiadać końcowej długości wytwarzanej rury. Siły tarcia występujące pomiędzy wewnętrzną powierzchnią rury a trzpieniem skierowane są zgodnie z kierunkiem przeciągania, co ułatwia przebieg procesu zmniejszając naprężenia rozciągające w odkształcanym metalu. Dzięki temu maksymalna redukcja przekroju wynosi ε = 40÷45%.Wadą jest konieczność stosowania dodatkowej operacji w postaci np. rozwalcowania, w celu wyjęcia trzpienia Ciągnienie na trzpieniu swobodnym - jest to ciągnienie rury pomiędzy nieruchomym ciągadłem i ruchomym, nie utwierdzonym, krótkim trzpieniem. Trzpień dzięki odpowiedniej geometrii utrzymuje się samorzutnie w pozycji zapewniającej prawidłowy przebieg procesu. Metoda ta umożliwia zmianę średnicy zewnętrznej i grubości ścianki rury nie ograniczając praktycznie jej długości. Maksymalna redukcja przekroju wynosi ε = 30÷35%.
.Technologia wyrobów spiekanych Technologia części maszyn z proszków metali składa się z następujących zabiegów: 1) przygotowanie proszków, 2) prasowanie, 3) spiekanie, 4) obróbka wykańczająca Spiekanie proces polegający na ogrzewaniu sproszkowanych lub drobnoziarnistych substancji do temperatury bliskiej temperaturze topnienia, bez doprowadzenia ich do stanu ciekłego. ściskanie proste- metal o jednorodnym skladzie chemicznym, kowadła równoległe, wspolczynnik tarcia =0 --> ściaskanie beztarciowe.
wlasnosci plastyczne materiałow wyznaczane są w statycznej procie rozciągania ,okresla się na podstawie wydluzenia i przewęzenia