background image

Przeróbka plastyczna – laboratorium, część II: wyciskanie 

 
 

data wykonania ćwiczenia: 23.01.2013 r. 

WMN, metalurgia rok III, grupa pierwsza 

 
 
 

temat II: 

Wpływ stopnia odkształcenia na parametry siłowe procesu wyciskania 

 

1.  Wykonanie ćwiczenia 

Wyciskano wlewki wykonane z pierwszego gatunku ołowiu o takiej samej geometrii: 

l

0

=45mm, d

0

=45mm przez matryce płaskie o różnej średnicy roboczej: d

1

=2, 6 i 14mm.  

W każdym przypadku odczytywano z manometru prasy ciśnienie robocze w cylindrze głównym 

prasy w funkcji drogi stempla. Odczyt następował co 5 mm przesuwu stempla. Następnie znając 
przelicznik (1bar=2,8 kN) wyznaczono wartości siły wyciskania.  
 

2.  Zestawienie wyników pomiarowych 

 

D

1

 [mm] 

D

1

 [mm] 

 

14 

14 

Δh [mm] 

p [bar] 

F [kN] 

105 

72 

45 

294 

201.6 

126 

10 

100 

66 

43 

280 

184.8 

120.4 

15 

97 

64 

41 

271.6 

179.2 

114.8 

20 

95 

61 

38 

266 

170.8 

106.4 

25 

92 

60 

50 

257.6 

168 

140 

30 

90 

80 

100 

252 

224 

280 

35 

120 

120 

120 

336 

336 

336 

 

background image

 

Wykres 1: Charakterystyka procesu wyciskania współbieżnego dla różnych długości wlewków L

 

3.  Obliczenia  

Obliczenie teoretycznej siły wyciskania wg wzoru Perlina dla warunków eksperymentu: 

 

 

   

 

   

  

   

 

   

 

 

Gdzie: 

R

M

 – opór w głównej strefie płynięcia 

T

KR

 – tarcie materiału o wlewek 

T

M

 – tarcie w strefie martwej 

T

P

 – tarcie na pasku kalibrującym matrycy 

 

założenia:  

D

0

 – średnica pojemnika,    D

0

=45 mm 

λ – współczynnik wydłużenia  λ

     

 

 

 

 

 

 

  

α – kąt strefy martwej,     α=60

o

 

σ

pl

 – opór plastyczny materiału,   σ

pl

=10 MPa 

L

0

 – długość początkowa wlewka 

μ – współczynnik tarcia,    μ=0,2 
l

– długość paska kalibrującego,   l

p

=2 mm 

 

 

 

 

50 

100 

150 

200 

250 

300 

350 

10 

15 

20 

25 

30 

35 

40 

P

w

 [kN

Δh [mm] 

P

w

 =f(Δh) 

14 

background image

Przykładowe obliczenia dla D

1

=2 mm: 

 

 

 

         

 

 

     

  

 

 

 

 

   

 

   

 

 

                  

 

  

                                         

 

 

 

         

 

     

  

 

 

 

 

           

 

 

                      

 

 

 

  

 

 

 

                                      

 

 

 

                                              

 

 

Tabela 1: Zestawienie wyników obliczeń - wzór Perlina 

d

1

 [mm] 

R

M

 [kN] 

T

KR

 [kN] 

T

M

 [kN] 

T

P

 [kN] 

P

W

 [kN] 

264.10 

12.72 

22.87 

12.72 

322.56 

264.10 

12.72 

14.80 

4.24 

297.94 

14 

264.10 

12.72 

8.58 

1.82 

283.07 

 

 

Przykładowe obliczenia dla próbki z D

1

=2mm 

   

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

          

                            

 

 

 

 

 

   

     

 

 

       

 

     

         

 

      

               

 

 

       

 

 

    

                  

 

  

 

   

 

                

 

     

 

        

  

 

 

 

   

  

 

 

 

   

              

 

 

 

       

  

 

 

 

 

        

 

 

  

 

 

 

 

background image

4.  Wyniki obliczeń i wykresy 

 

Tabela 2: Zestawienie wyników obliczeń opisujących przebieg wyciskania 

D

1

 [mm] 

14 

λ [-] 

506.25 

56.25 

10.33 

ln(λ) [-] 

6.23 

4.03 

2.34 

P

W

 [kN] 

184.15 

115.76 

66.8 

P

max

 [kN] 

271.6 

201.6 

140 

P

śr

 [MPa] 

170.77 

126.76 

88.03 

ε [1/s] 

0.48 

0.28 

0.13 

 

 

 

120 

140 

160 

180 

200 

220 

240 

260 

280 

100 

200 

300 

400 

500 

600 

P

m

ax

 [kN]

 

λ [-] 

P

max 

=f(λ) 

100 

120 

140 

160 

180 

200 

220 

240 

260 

280 

300 

P

m

ax

 [kN]

 

ln(λ)  [-] 

P

max 

=f(lnλ) 

background image

 

 

Wykresy 2-5: Zależności wartości obliczonych parametrów od długości początkowej wlewka L

 

 

5.  Wnioski  

Stosując za każdym razem wsad o tych samych parametrach, lecz nadając inne odkształcenia, 

uzyskuje się różne wartości siły wyciskania. Z zależności liniowej wynika, że im większe 
odkształcenie rzeczywiste, tym wyższe siły w procesie. 

Za każdym razem siły tarcia wsadu o ściany pojemnika są takie same, co wynika z jednakowych 

wymiarów wlewków, tzn. powierzchnia kontaktu materiału z narzędziem jest stała. 

80 

90 

100 

110 

120 

130 

140 

150 

160 

170 

180 

100 

200 

300 

400 

500 

600 

P

śr

 [M

Pa]

 

λ [-] 

P

śr 

=f(λ) 

0.1 

0.2 

0.2 

0.3 

0.3 

0.4 

0.4 

0.5 

0.5 

100 

200 

300 

400 

500 

600 

έ 

[1/

s]

 

λ [-] 

ε=f(λ) 

background image

Wartości tarcia o pasek kalibrujący rosną wraz ze zwiększonym współczynnikiem wydłużenia λ. 

A im większy współczynnik wydłużenia, tym mniejsza średnica końcowa D

1

.  Rośnie także opór w 

głównej strefie odkształcenia i w strefie martwej. 

Prędkość odkształcenia odniesiona do wskaźnika λ rośnie logarytmicznie. 

Produkując przedmioty wyciskane, których pole przekroju poprzecznego jest dużo mniejsze niż 

wsadu, można zastosować matryce wielootworowe,  aby uniknąć wysokich wartości sił wyciskania, co 
zmniejszy nakłady energii, a jednocześnie zwiększy produkcję.