Wykład1.

PROJEKTOWANIE PROCESU KUCIA MATRYCOWEGO NA MŁOTACH PAR-POW.

Kucie matrycowe polega na kształtowania odkuwki nagrzanego odcinka pręta, ciętego bezodpadowo na nożycach i w trakcie kształtowania materiał wyjściowy dokładnie odwzorowuje narzucony kształt wykroju półmatryc ruchomej i nieruchomej.

Rys1.

Rowek na wypływkę w kuciu odkuwek, pomimo, że stanowi stratę materiału to stosuje się w następujących celach:

-zapobiega intensywnemu płynięciu mat. w płaszcz. podz matryc. i zapewnia wypełnienie materiałem wykroju.

-amortyzuje uderzenia jednej matrycy względem drugiej w pł. podz. i zwiększa trwałość narzędzi.

-powstająca wypływka w rowku stanowi magazyn na nadmiar mat, który jest spowodowany różnymi odchyłkami średnic mat, wyjściowego oraz dużych odchyłek wymiaru na dł. lw przy cięciu bezodpadowym.

Ze względu na duże opory plastyczne i b. duże siły nacisku w celu ich obniżenia procesy kucia matryc są prowadzone na gorąco. Zakres temp. do których mat, powinien być odkształcany zależy od rodzaju mat.

Dla stali konstr. zw jakości np. St3S zakres temp. przyjmuje się 800-1250C

Dla stali konstr. podwyższonej jakości np. 10,20,,,,65 temp wynosi 800-1150C

Dla stali stopowych, narzędziowych i specjalnych: kwaso-odpornych i żarowytrzymałych temp 850-1050C.

Nagrzewanie do górnej temp. odbywa się w piecach opalanych gazem ziemnym, czadnicowym lub koksowniczym, a główną wadą nagrzewania jest duże utlenianie materiału.

Przy kuciu na automatach i w dużych seriach stosuje się nagrzewanie indukcyjne.

Kolejność projektowania kucia matrycowego na młotach:

-Określenie składu chemicznego materiału.

-Określenie własności mechanicznych materiału: Rm, Re, A_5,10% ,Z

-Konstrukcja odkuwki na podstawie kształtu i gotowego wymiaru odlewu.

-Określenie płaszczyzny podziału matryc (linii podziału odkuwki).

Płaszczyznę podziału przyjmuje się tak, aby objętość skonstruowanej odkuwki była jak najmniejsza w stosunku do gotowego detalu.

Rys 2.

Wykład 2.

Płaszczyznę podziału matryc należy tak ustawić, aby objętość i masa skonstruowanej odkuwki były małe.

3.2. Określenie jednostronnych naddatków na obróbkę skrawaniem.

Naddatki te przewiduje się na powierzchni detalu, od których wymaga się dużej dokładności pomiarowej i małej chropowatości powierzchni.

Jednostronne naddatki na przyjmuje się w zależności od:

a) klasy dokładności wykonania odkuwki

Przy kuciu na młocie parowo-powietrznym przyjmuje się zwykłą klasę dokładności (Z) przy pozostałych maszynach (prasy, kuźniarki) w zależności od stanu technicznego maszyny podwyższoną (P) dokładną (D) lub bardzo dokładną klasę (BD).

b) masy detalu

- ciężar właściwy (gęstość materiału ) niezależnie od rodzaju stali
=7,85[kg/dm²]

c) wskaźnika trudności materiałowej M

Jeżeli zawartość węgla C<0,63 a suma maksymalnych zawartości składników stopowych manganu, niklu, molibdenu, wanadu i wolframu jest <5%to przyjmuje się wskaźnik M1. Przy nie spełnieniu tych warunków przyjmuje się M2.

d) wielkości wymiarów detalu

Maksymalnej średnicy oraz wysokości.

3.3. Określenie pochyleń ścianek w celu usunięcia odkuwki z wykrojów matryc.

Wielkość pochyleń zależy od rodzaju maszyny. Na młotach parowo-powietrznych pochyleni ścianek zewnętrznych Pz=1:10 (6⁰), natomiast dla ścianek zewnętrznych Pw=1:6 (9⁰). Na pozostałych maszynach (prasach), w których zamontowane są wyrzutniki Pz=1:50 (1⁰), Pw=1:20 (3⁰).

3.4. Określenie promieni zaokrągleń krawędzi w celu ułatwienia wypełnienia wykrojów matryc materiałem zwiększeniu twardości (żywotności matryc).

Rozróżnia się 3 rodzaje promieni:

-promienie zewnętrzne r₁, które przyjmuje się w zależności od maksymalnej wysokości odkuwki h₁ r₁ względem płaszczyzny podziału matrycy.

-promienie w miejscu wgłębień odczytuje się w zależności od głębokości wgłębienia h.

-promienie w miejscu zmian przekroju r₃ odczytuje się w zależności od średnic odkuwki. W przypadku, kiedy kształtowana odkuwka posiada otwór przelotowy to przy jego kształtowaniu przewiduje się denko, które zostaje wycinane w narzędziu oraz z okrawaniem wypływki na prasie.

Grubość denka obliczamy:
[mm]
-średnica otworu,
-przybliżona wielkość wgłębienia w miejscu gdzie kształtowane jest denko.

Odchyłki wymiarów wymiarów średnic i wysokości wymiaru wzdłuż wysokości odkuwki

Tolerancje i odchyłki wymiarów przyjmuje się (PN-86/H-94301) w zależności od: klasy dokładności wykonania, masy odkuwki, wskaźników trudności materiałowej M, kształtu płaszczyzny podziału,(proste, asymetryczne) wskaźnika z wartości kształtu odkuwki.

- masa bryły opisanej na maksymalnych wymiarach gabarytowych

Dla obliczonej wartości
z normy odczytuje się wskaźnik trudności wykonania odkuwki S_1, S_2, S_3, S₄. Dla wskaźników trudności wykonania tolerancje i odchyłki przyjmuje się w zależności od wymiarów odkuwki (maksymalnej średnicy lub wysokości)

Różnice w projektowaniu procesów kucia na prasach.

1. KONSTRUKCJE ODKUWEK

1. jednostronne naddatki na obróbkę skrawaniem przyjmuje się w zależności od podwyższonej klasy dokładności wykonania P₁ dokładnej klasy D lub bardzo dokładnej BD, w zależności od stanu technicznego prasy. Pochylenie ścianek ze względu na stosowanie wyrzutników są dużo mniejsze niż przy kuciu na młotach i wynoszą dla ścianek zewn. Pz=1:50(1˚), ścianek wew. Pw=1:20(3˚).

2. Tolerancje i odchyłki wymiarów przyjmuje się dla podwyższonej P₁ dokładnej D lub BD- bardzo dokładnej klasy dokładności.

Pozostałe wskaźniki od których odczytuje siętolerancje i odchyłki są identyczne jak przy kuciu na młotach.

Wyznaczanie materiału wyjściowego do kucia.

1. Objętość materiału wyjściowego

[mm³]
obj.odkuwki;
obj.materiału na wypływkę.

Ponieważ przy kuciu matrycowym na prasach w celu wyeliminowania zakleszczeń się odkuwki wykroju matryc stosuje się otwarty kształt rowka na wypływkę.

Wymiary rowka na wypływkę dobiera się w zależności od siły nacisku prasy. Ze względu na otwarty rowek na wypływkę
=(5÷8)%
; z- współcz. Strat materiału na zgorzelinę(spalanie) przy jego nagrzewaniu. Przy nagrzewaniu w piecach opalanych gazem z=2,5÷3%- nagrzewanie w piecach gazowych. Przy nagrzewaniu elektrycznym i indukcyjnym lub oporowym z=0,5÷1%.

2. Średnica materiału wyjściowego
   ; m-stosunek spęczania (stosunek długości do średnicy). Przy kuciu na prasach m=1,6÷2,5. Dla obliczonej wartości
   średnica pręta walcowanego, z którego cięty jest bezodpadowo na norzycach lub prasie przyjmuje się średnice
   z katalogu produkcji hut.

3. Długość materiału wyjściowego
   .

Pierwszym zabiegiem kucia matrycowego na prasach niezależnie od kształtu odkuwki jest spęczanie swobodne materiału wyjściowego w celu usunięcia zgorzeliny, względny stopień spęczania
.

W przypadku kucia odkuwek o różnych wysokościach kształtowanych w górnej ruchomej matrycy oraz dolnej nieruchomej przy kuciu na prasach niezbędne jest stosowanie dodatkowego procesu kucia między spęczaniem swobodnym oraz kuciem wykroju matrycowym na gotowo. W przypadku kształtowania odkuwek o wydłużonych kształtach nie zaleca się ze względu na znaczną pracochłonność kucia tych odkuwek, ponieważ niezbędne jest wtedy stosowanie dodatkowych wykroi pomocniczych: przewężających, rolujących otwartych lub zamkniętych lub wydłużających.

KUCIE NA KUŹNIARKACH

Kuźniarka jest to prasa o podwójnym napędzie: dźwigowo- kolanowym wykorzystywanym do zaciśnięcia nagrzanego pręta lub odkuwek przy kuciu wielozabiegowym oraz napędu korbowego, który powoduje poprzez działanie narzędzia kształtowanie odkuwki. Na kuźniarkach można kształtować następujące odkuwki:

a)ze zgrubieniem (kołnierzem), w których część materiału wyjściowego nie jest przekłuwana.

b)Odkuwki z rozwidleniami

c)Pierścienie o stałej średnicy d_o

d)tuleje

e)tuleje z kołnierzem

f)odkuwki ze zgrubieniami i wgłębieniami np. klucze nasadowe.

g)Zgrubienia wykonane na końcach rur

Sposób opracowania technologii dla każdej z wymienionych grup jest inny.

Wykład 4

Wyznaczanie materiału wyjściowego do kucia odkuwek okrągłych

1. Objętość materiału wyjściowego

V_odk- Objętość odkuwki z pominięciem promieni zaokrągleń

V_r- Objętość mat. na wypływkę

1. Dobór kształtu i wymiarów rowka na wypływkę

-Obliczenie grubości mostka

S-pole pow. odkuwki w płaszczyźnie podziału matryc

-Dla obliczonej wartości h dobiera się kształt rowka na wypływkę

-dla wartości h^` dobiera się pole przekroju rowka na wypływkę S_r

0- obwód odkuwki w płaszczyźnie podziału matryc

- współ. uwzględniający kształt odkuwki

Dla odkuwek okrągłych
=2

z- współ.strat materiału na spalanie przy nagrzewaniu

z=2,5% przy nagrzewaniu w piecu opalanym gazem ziemnym

z =0,5-1% przy nagrzewaniu elektrycznym indukcyjnym lub oporowym

2. Średnica materiału wyjściowego

m- stosunek spęczania materiału (stosunek długości do średnicy)

w celu zabezpieczenia przed wyboczeniem materiału m=1,6-2,8 Przyjmować m nieco mniejsze od 2,8 ze względu na wyższą jakość pow. cięcia oraz szybsze nagrzewanie mat. na wskroś (wzdłuż przekroju poprzecznego)

dla obliczonej wartości D_w z programu produkcji dobiera się średnicę walcowanego pręta. Dobieramy pręt o średnicy D_w`

3.Długość mat. wyjściowego

4. Sprawdzanie rzeczywistego współ. spęczania

Dobór młota parowo-powietrznego

1. Obliczenie pracy odkształcenia plastycznego
   

- granica plastyczności materiału w dolnej temp. kucia [mPa]

2. Masa części spadającej młota

n- współ. uwzględniający konstrukcje młota z trzonem normalnym n=1,8

Dla obliczonej wartości m dobiera się młot parowo-powietrzny

Kucie na prasach korbowych -różnice w stosunku do kucia na młotach

1.Konstrukcja odkuwki

-jednostronne naddatki przyjmuje się dla tych samych wskaźników przyjmując jednak podwyższoną (P) dokładną (D) lub b. dokładną (BD) klasę dokładności wykonania zależności od stanu technicznego prasy naddatki są znacznie mniejsze niż na młotach.

2.Ponieważ prasy maja zainstalowane wyrzutniki t pochylenie ścianek jest znacznie mniejsze

-pochylenie ścian zewnętrznych przyjmuje się

Dla ścian zewnętrznych 1:50 (1⁰)

Dla ścian wewnętrznych 1:20 (3⁰)

3.Tolerancje i odchyłki są dużo mniejsze ponieważ przyjmuje się je dla klas dokładności wykonania P, D, BD

4.Po obliczeniu siły nacisku i doborze prasy korbowej przy kuciu na prasach rowek na wypływkę jest otwarty ze względu na możliwość zakleszczenia się mat. w wykrojach matryc, a jego wymiary dobiera się w zależności od nacisku prasy.

5. objętość materiału na wypływkę V_r=(5-7)%٠V_odk

6.Stosunek spęczania przy kuciu na prasach przyjmuje się m=1,6-2,5

Wykład 7

Wytyczne do opracowania technologii kucia odkuwek pierścieni i tulei.

Pierwszy zabieg kucia-kształtowania zewnętrznej średnicy pierścienia D oraz wgłębienia w miejscu otworu do połowy grubości kołnierza

Drugi zabieg -wycięcia denka wraz z prętem

Trzeci zabieg -okrawanie wypływki

W przypadku gdy średnica pręta d>d₀ w pierwszym zabiegu należy materiał poza pierścieniem przewęzić do średnicy d₀

Przy kuciu na kuźniarkach możliwe jest przewężenie pręta na minimalną średnice

Po pierwszym zabiegu kucia należy obliczyć długość nie podpartej części pręta
i stosunek spęczania materiału

Jeżeli m>3 to to początkowych zabiegach kucia należy wstępnie materiał spęczyć na stożek

Jeżeli d<d₀ to poza odkuwką w I zabiegu materiał należy spęczyć na stożek.

Tuleje

I zabieg

II zabieg

W środkowej części odkuwki w I zabiegu średnica

W II zabiegu możliwe jest wykonanie takiego wgłębienia z otworem aby

Wykład 6. 11.12.06r.

ZASADY KUCIA NA KUŹNIARKACH.

Materiał w postaci odcinka pręta układa się w dolnej nieruchomej części matrycy i po jego zaciśnięciu ruchomą matrycą górną poprzez napęd dźwigniowo-kolanowy z niewielkim opóźnieniem włącza się napęd korbowy, który powoduje kształtowanie odkuwki.

Rys. 3 i 4

Konstrukcja odkuwki PN-86/H-94301

1.Określenie płaszczyzny podziału odkuwki.

Przy kształtowaniu na kuźniarce przyjmuje się jedną pł, podziału pokrywającą się z osią symetrii detalu, oraz jedną lub więcej płaszczyzn poprzecznych prostopadłych do osi symetrii.

Rys. 5,6,7

2.Określenie jednostronnych naddatków na OS.

Jednostronne naddatki zależą od:

-masy detalu

m_d=V_d*γ

Rys 8.

-wskaźnika twardości materiałowej

Jeżeli zaw, węgla C<0,65% a suma składników stopowych: Mo,Mn,V,W,Ni<5% przyjmujemy M1, jeżeli nie to przyjmujemy M2.

-od wielkości wymiarów gabarytowych detalu.

Dla wskaźników podstawianych w poprzednich punktach jednostronne naddatki wynoszą:

* na ściankach równoległych do osi symetrii odczytane dla max średnicy detalu wynoszą n1.

* naddatki na ściankach prostopadłych do osi symetrii odczytane dla całkowitej długości detalu n2.

-pochylenie ścianek.

Pochylenie ścianek wewnętrznych przyjmuje się 1:20(3⁰)

-promienie zaokrągleń krawędzi

*zewnętrzne promienie zaokrągleń r1

*promienie w miejscu wgłębień r2

*promienie w miejscu zmiany przekroju r3.

-określenie tolerancji i odchyłek wymiarów odkuwki

Przyjmuje się w zależności od:

*klasy dokładności wykonania odkuwki: podwyższona (P), dokładna (D), lub bardzo dokładna (BD) w zależności od stanu technicznego maszyny

*masy odkuwki m_odk bez promieni zaokrągleń

*wskaźnika trudności materiałowej M.

*kształtu płaszczyzn podziału

*wskaźnika zwartości kształtu. Dla obliczonej wartości S przyjmuje się stopień trudności wykonania odkuwki S1-S4

*od wielkości gabarytowych odkuwki

-Wytyczne do opracowania procesów technologicznych kucia.

I odkuwki ze zgrubieniami(kołnierzami), których materiał na pewnej długości nie jest odkształcany.

Rys9.

Wybór materiału (odcinka pręta) do kucia

-obliczenie objętości materiału wyjściowego Vw=(Vz+Vr)*100/100-z

objętość Vz materiału do wykonania zgrubienia kołnierza z odsadzeniem. Przy obliczaniu Vz należy uwzględnić połowę odchyłek plusowych wymiarów.

Vr- objętość na wypływkę poprzeczną w płaszczyźnie podzialu.

Wymiary wypływki dobiera się w zależności od max średnicy d2.

z- współczynnik strat materiału na spalanie przy nagrzewaniu.

---