12. előa aás Térfogatalakító eljárások Reukálás és folyatás Prof. Dr. Tisza Miklós 1 A reukálás fogalma Reukálás A reukálás olyan térfogatalakító eljárás, amelynek célja a munkaarab átmérőjének csökkentése oly móon, hogy a kiinuló előgyártmány reukáló matricán kívüli része a reukálás során ne szenvejen maraó alakváltozást. A reukálás elvi vázlata 2 A reukálás fő alkalmazási területei Tisztán reukálással elsősorban különféle tengelyszerű alkatrészek átmérő lépcsőinek kialakítását végezzük. A reukálást gyakran más térfogatalakító műveletekkel együtt alkalmazzuk. A reukált rész további reukálása is gyakori, így lépcsős tengelyek villanymotorok tengelyei, kerékpár peál-tengelyek, stb. állíthatók így elő, több egymást követő reukálással, húzott rúból arabolt előgyártmányból. Reukálással gyártott tipikus alkatrészek 3 Seite 1
a Reukálás és zömítés kombinált alkalmazása A csavargyártásban gyakran összevonják a reukálást és a zömítést. A szárátmérőjű csavar szárának azt a részét, amelyre mángorlással, vagy hengerléssel készítik el a menetet, a menet középátmérőjével azonos méretűre reukálják. A műveleti lépések A fejező szerszám előre mozgása közben betolja a huzalarabot a matricába. Amikor a huzal vége eléri a matrica reukáló kúpját, elkezőik a reukálás. A fejező további előre halaása közben a reukálás minaig folytatóik, amíg a reukált huzalrész vége el nem éri a kilökőt. Ezt követi a fej zömítése. h Reukálás és zömítés összevont alkalmazása 4 A reukálás alakváltozási és feszültségi állapotának elemzése átlagfeszültségi mószerrel Ismert a ifferenciál egyenlet általános megolása σ = σ + σ = Ce + k 1+ m. m mϕ zált, zh zp fk A feszültségi peremfeltétel ϕ( z= z ) = ϕ ésσ ( ϕ= ϕ ) = 0 1 1 z 1 Valamint a szögtorzulások járulékos összetevőjét a korábbi levezetések alapján figyelembe véve σ = σ + σ + σ μ α = k ϕ 1 0.77. fk + + α ϕ,,,, z teljes z i z súrl z torz A reukálhatóság feltétele k z,max f 0 σ 5 Erőtani elemzések A reukálás erőszükséglete 2 2 D D F k 1 0.77 = σ = ϕ. re z, teljes fk max 4 4 + + α ϕ A reukáló matrica terhelése pb = kf σ z max 6 Seite 2
Folyatás Fogalma A folyatás olyan alakító művelet, amelynek során»az előgyártmányt alakító bélyeggel,» az alakot aó nyílás kivételével minen olalról zárt üregből (matricából)» nyomóerő alkalmazásával kisajtoljuk. A arab keresztmetszete alakítás közben minig csökken 7 A folyatás osztályozása 1. A folyatás iránya szerint Előre folyatás: Az anyag a bélyeg mozgásával azonos irányban folyik. Hátra folyatás: Az anyag a bélyeg mozgásával ellentétes irányban folyik. Kétirányú folyatás: Az anyag egy része a bélyeg irányában, a másik része azzal ellentétes irányban folyik. 2. A arab alakja szerint Tömör testek folyatása: Ezt az eljárást csapszegfolyatásnak, illetve rúfolyatásnak is nevezik. Üreges testek folyatása: Fenékkel készülő araboknál csészefolyatásnak, fenék nélküli araboknál csőfolyatásnak is nevezik. Vegyes folyatásnak nevezik az eljárást, ha a arabnak tömör és üreges része is van. 8 Tömör testek előre folyatása Tömör testek folyatással való gyártásának leggyakoribb eljárása (pl. csavarok gyártása). 9 Seite 3
Üreges testek előre folyatása Végezhető üreges, vagy csésze alakú előgyártmányból Fő alkalmazási területe vékony falú hüvelyek, lőszer patronok gyártása 10 Üreges testek előre folyatása tömör félgyártmányból ellenbélyeggel Ritkább eljárás az előzőknél Tipikus alkalmazási területe különféle autó kerék anyák gyártása 11 Üreges testek hátra folyatása A hátrafolyatás leggyakoribb eljárása 12 Seite 4
Üreges testek hátra folyatása Fő alkalmazási területe különféle tubusok, palackok gyártásának, pl.» aerosolos palackok,» galvánelem Zn köpenye,» konenzátor búrák, stb.) nagy termelékenységű eljárása 13 Üreges test kétirányú folyatása az eljárással min tömör, min üreges előgyártmányból, ellenbélyeggel és anélkül is készíthetünk két irányban (előre, hátra) folyatott üreges testet 14 a folyatás során Kétirányú vegyes folyatás az anyagáramlás részben a bélyeg mozgásával megegyező, részben azzal ellentétes, ezért kétirányú a folyatás. a kész munkaarab min üreges, min tömör részeket tartalmaz ezért vegyes folyatás. 15 Seite 5
Tömör mb előrefolyatásának feszültségi elemzése Ismert a kúpos alakítóüregben végzett alakítás átalános megolása mϕ 1+ m σ = Ce + k. zált, fk m A technológiából aóó feszültségi peremfeltétel Mivel z=z 1, ϕ= ϕ 1 =2ln (R/r b ), így Így a teljes megolás σ z ( = ) = z z 1 0. 1 σ = z m C= m + m k 1 m( ϕ e 1 ) ϕ fk 1+ m mϕ1 k e fk 16 Tömör mb előrefolyatásának feszültségi elemzése Az alakítókúpban bekövetkező szögtorzulásból a járulékos feszültségkomponens σ = 0.77k α ztorz, fk amelyet behelyettesítve, sorfejtés és elemi átalakítások után a feszültség maximumra az alakító kúpban az alábbi kifejezést kapjuk μ α σ = k ϕ 1 0.77. z,max fk 1 + + α ϕ 1 További járulékos komponens származtatható a recipiens falán való súrlóásból. 17 Tömör mb előrefolyatásának feszültségi elemzése Coulomb súrlóást (τ=μp) és közel hirosztatikus feszültségi állapotot feltételezve (p k f0 ), a súrlóóerő F = τ A = μk πh súrl súrl f 0 0, amellyel a járulékos komponens F μk πh 4μk h súrl f 0 0 f 0 σ = = =. zsúrl, 2 A π p 0 4 Összegezve az ereeti megolással a teljes folyatási feszültségre a következő kifejezést kapjuk μ α h σ = k ϕ 1 0.77 4 μk. zteljes, fk 1 + + + f0 α ϕ 1 0 18 Seite 6
f z Tömör mb előrefolyatásának erő- és munkaszükséglete Az előző összefüggések felhasználásával a maximális folyatóerő 2 μ α h π 0 F = σ A = k ϕ 1 0.77 4 μk, max z,max p fk 1 + + + f 0 α ϕ 1 0 4 a folyatás munkaszükséglete W = F h c foly max, ahol» h a bélyegelmozulás a folyatás során,» c a folyatóerő-bélyegelmozulás iagram kitöltési tényezője, értéke c=0.7-0.8. 19 A folyatóbélyeg és a folyatómatrica terhelése A folyatóbélyeget terhelő átlagos alakító nyomás F max μ α h p = = k ϕ 1 0.77 4 μk, átl fk 1 f 0 A + + + α ϕ p A folyatómatrica terhelésének elemzése a folyási feltételből kiinulva végezhető el. A pnyomás = k σ. a folyatókúpban p = k σ. b f z A nyomás a hengeres recipiensben σ = σ = σ = p r t z r 1 0 20 A folyatóbélyeg és a folyatómatrica méretezése A bélyeget az átlagos alakítónyomásra, mint felületi nyomásra, F max μ α h p = = k ϕ 1 0.77 4, átl fm 1 k p f 0 meg A + + + μ p α ϕ1 0 illetve a maximális folyatóerőre (F max ) kihajlásra méretezzük 2 μ α h π 0 F = σ A = k ϕ 1 0.77 4 μk, max z,max p fk 1 + + + f 0 α ϕ 1 0 4 A folyató matricát a kúpban, illetve a recipiensben ébreő maximális nyomásra (amelyik a nagyobb!) vastagfalú csőként méretezzük és renszerint előfeszített állapotban szerelt kivitelben használjuk. 21 Seite 7
A folyató matricát terhelő nyomáseloszlás elemzése Az ábrából levonható következtetések A feszültségek és a nyomás eloszlás a folyató matricában az axiális feszültség min az alakító kúpban, min peig a hengeres recipiensben folytonosan és monoton növekszik, a matricát terhelő nyomás éles iszkontinuitással renelkezik a matrica belépő élénél.» A iszkontinuitás értéke Δp=k fo. 22 A folyatás technológiája Az előgyártmány méretének és alakjának meghatározása Alapelve: a térfogatállanóság Meghatározásának mója: függ a kiinuló gyártmány megválasztásától Folyatással és zömítéssel gyártott mb egyenszilárságú alakításának megvalósítása azonos alakítás utáni szilárság azonos valói alakváltozás megvalósításával a fej és szárrészen ϕ fej = ϕ 2ln fej e szár = = 2ln e fej szár e szár 23 Az előgyártmány előkészítése Műveletei Leszabás, arabolás Egyengetés, előalakítás Hőkezelés Felületkezelés Felületbevonás 24 Seite 8
Az előgyártmány előkészítése 1. Leszabás, előalakítás Leszabás, arabolás történhet az alábbi műveletekkel fűrészelés leszúró esztergálás síkfolyatásos arabolás Az ezekkel a műveletekkel előállított előgyártmány gyakran egyengetést, előalakítást igényel Egyengetés, előalakítás Különösen a síkfolyatásos arabolásnál jelentős torzulás, amit egyengetéssel, előalakítással (kalibrálással) lehet korrigálni Az előalakítás renszerint zárt üregben teljes térfogaton végzett zömítés 25 Az előgyártmány előkészítése 2. Hőkezelés Hőkezelés szükséges lehet önmagában a hiegfolyatás miatt is mivel igen nagy alakváltozásokat valósítunk meg, ezért minél lágyabb állapotra hőkezeljük az alakítanó arabot Szükséges lehet továbbá az előalakítás miatt is Az alkalmazott hőkezelés Folyatás előtt: szemcsés perlitesre lágyítás Közbenső hőkezelésként újrakristályosító izzítás 26 Az előgyártmány előkészítése 3. Felületkezelés A felületkezelés a folyatás sikerességének gyakran előfeltétele, kulcskérése, ami az alábbi műveleteket jelenti: sorjázás, pl. koptatóobokban oxiok és reve eltávolítás, amely lehet» mechanikus» kémiai és» elektrokémiai A felületkezelés fontos eleme a felületbevonás kenőanyag-horozóval (pl. foszfátozás) kenőanyaggal hengerolaj 27 Seite 9
A folyatás szerszámai - Tömör testek előre folyatása 28 Üreges testek előre folyatása 29 Az aktív szerszám elemek a b c 0,3 0,7 B Több részes hátrafolyató matrica Szerelt és és tömör folyató bélyeg 30 Seite 10