Lemezalakítás Lemezalakítás nyíróigénybevétellel: Hulladékmentes darabolás - A bemutatott példánál egy löket alatt két munkadarab készül Hulladékszegény darabolás Kivágás, lyukasztás - anyagszétválasztás zárt körvonal mentén
Kicsípés beugró részek kiképzése anyagszétválasztással Vágás folyamata.. Behúzódás.. Képlékenyen nyírt övezet. 3. Törési övezet. 4. Sorja. 5. Törési szög. Sávterv az anyagveszteségek csökkentésének egy hatékony módszere. Anyagveszteségek: alakveszteségek ( görbe vonalú idomoknál), szél és hidveszteség, lemezméret / darabolási / veszteség.
A sávtervezés problémaköre: Milyen széles legyen a lemezcsík? Hogyan helyezkedjenek el a munkadarabok a lemezcsíkon belül? Mekkora legyen az elıtolás? Hogyan vágjuk ki a lemezcsikot a táblából? Nyomásközéppont A befogócsap helye. A vágóélek / vágóerık / eredıjének támadási pontja. i F i x i y i F i x i F i y 4 84 68 F i = 6 F x = 68 n n L x i i i L y 68 x e = = n = = 8 mm i i i y e = = n = mm L 6 L i = i i = i Vágás erı- és munka-szükséglete N N Az alátét készítésénél: R m = 4 τ mm ny =.8 4 = 3 ; mm c =,6; D=4 mm ; d= mm ; i i F y = i i i 3
F = F max = A τ ny A nyírt keresztmetszet, A= Kerület * s, τ ny,8 R m s W = F(x)dx = F s köz F = c*f köz max c=f(anyagmin, vágórés, sebesség, szerszámgeometria) F = A τ ny= (D + d) π s τ ny= (4 + ) π 3 = 639 N 6kN W = c F s =,6 639 = 369 Nmm 36, Nm A vágóelemek tőrésezett méretmegadása Kivágásnál a munkadarab méretét a vágólap határozza meg. A kivágott munkadarab méretei a visszarugózás hatására a vágólap méreteinél nagyobbak lesznek. Figyelembe véve a rugalmas deformációt, illetve a várható kopást, a vágólapot a munkadarab alsó határméretére tervezik. A szerszámok tőrését anyagba irányulóan kell megadni. T = IT9 - IT; T = T = IT 6 - IT 8 md v b T = T = (,-,5) T v b md Z = D d ; min v b Z,6 s min Tőrésmezık elhelyezkedése Kivágás Lyukasztás 4
D = AH + Tv d = FH v md b md - T b d = (AH z ) + T b md min -T D = (FH + z ) v b v md min Munkadarab mérete kivágásnál: 4 h = 4 -,6 Vágólap mérete kivágásnál: D = AH + Tv= 39,84 +,6 = 4 -,44 v md -,6 Vágóbélyeg mérete kivágásnál: d = (AH z ) = (39,84,6) = 39,78 b md min - T -,6 -,6 b,3 Munkadarab mérete lyukasztásnál: H = + Vágóbélyeg mérete lyukasztásnál: d = FH =,3 b md - T, 3 b Vágólap mérete lyukasztásnál: + T D = (FH + z ) v = (,3 +,6) +,3 =,9 +,3 v md min Excentersajtó kinematikai vázlata: Excentrikus persely Tengelykapcsoló Lendítıkerék Excentrikus tengely Löketnagyság állítása Lökethelyzet állítása 5
A labor gyakorlaton használt kivágószerszám felépítése. 6
LEMEZALAKÍTÁS HÚZÓ-IGÉNYBEVÉTELLEL MÉLYHÚZÁS Bélyeg Ráncgátló Munkadarab alakítás közbeni állapotban Húzógyőrő 7
A munkadarab egyszerősített alakja mélyhúzás közben a löketnagyság függvényében : / A valós darabnál a lemezvastagság nem állandó, a lemez anizotrópiája miatt a munkadarab fülesedik. / 8
Fülesedı munkadarab FESZÜLTSÉGI ÁLLAPOTOK A mélyhúzott munkadarabot az alakítás közbensı állapotában az alábbi ábrák mutatják. Alakítás közben az ábrán látható trapéz alakú szegmens derékszögő négyszöggé deformálódik úgy, hogy közben a vastagsága lényegesen nem változik. Az alakító erıt a mélyhúzó-bélyeg fejti ki, amely elırehaladása közben a lemezt behúzza a húzógyőrőbe, miközben a tárcsaátmérı fokozatosan csökken. Az alakváltozás közben az elemi trapézt az jelő helyen érintı irányú σ nyomó- feszültség és σ radiális húzó - feszültség terheli. t r Az érintı irányú tangenciális nyomófeszültség ráncosodást okozhat. A ráncképzıdés megakadályozható, ha a húzógyőrőn felfekvı lemezt a ráncgátló győrővel leszorítjuk. A ráncgátló alkalmazása növeli a mélyhúzás erıszükségletét, csökkenti a maximálisan elérhetı húzási fokozat értékét. Ráncgátló nélküli mélyhúzó-szerszámmal csak kis húzási mélységő darabok húzhatók. Kedvezı geometriai viszonyok esetén nem kell tartani ráncosodástól, azaz a ráncgátló elhagyható. ( A ráncgátló nélküli húzás feltétele Sofman szerint: D- d < 8 * s. 9
D D Más szakirodalomban ha > 35, akkor kell ráncgátló. 66 = > 35 s s Ráncgátló alkalmazása esetén az jelő helyen tengelyirányú σ z nyomófeszültség is adódik. A jelő helyen a feszültségi állapot jellegét alapvetıen a mélyhúzó-bélyeggel kifejtett húzóerı határozza meg. A húzófeszültség hatására a jelő hengeres rész ( rugalmasan vagy képlékenyen is ) megnyúlik. A lemezvastagságnál nagyobb egyoldali húzóréssel húzott daraboknál a jelő részen egytengelyő σ z húzófeszültséget feltételeznek []. Ez a feltételezés akkor reális, ha mélyhúzás közben a jelő részen a húzóbélyeg nem érintkezik a munkadarabbal. A ipari gyakorlatban többnyire a munkadarab rászorul a bélyegre. Ilyenkor a jelő helyen érintı irányú σ t húzó - feszültséggel és σ r radiális nyomó - feszültséggel kell számolni. A radiális nyomófeszültséget bizonyos modellezésnél elhanyagolják, máskor pedig kihangsúlyozzák, hogy a jelő helyen fellépı súrlódás jótékonyan hat az elérhetı legnagyobb húzási viszonyra. A súrlódás természetesen elképzelhetetlen a felületeket összeszorító feszültségek nélkül. A 3 jelő helyen az alakváltozás jelentéktelen, a lemezvastagság ezen a helyen csak igen kismértékben változik ( csökken ). Ezen a helyen a húzóbélyeg gyakran csak részben érintkezik (pl. levegıfurat miatt ) a lemezzel. Ahol nincs érintkezés, ott kétirányú húzófeszültséggel számolhatunk.. Teríték átmérıje A = A - felületállandóságot feltételezve D = d D π d π = + d π h 4 4 3 + 4 d h = 33 + 4 33 4,7 66 mm. Húzási fokozatok száma d m = =,5 -,6 - elıhúzási fokozat; D β = D d - húzási viszony
d m =,8 - továbbhúzási fokozat β = - húzási viszony d m d = m D =,5 66 = 33 mm - tehát egy fokozatban mélyhúzható Egyébként: d = m d ; (n ) d m d m d 3 = = ; d m d n = m d = n lg d lg d n lg33 lg(.5*66) n = + = + = lg m lg.5 3. A lágyítás szükségessége - q max =, 6, azaz 6% D d 66 33 q = = =,5 - tehát az alakváltozás kisebb, mint a lágyítás szempontjából d D 66 megengedett Pédák:. Az ábrán látható munkadarabot mélyhúzással állítják elı. A húzógyőrő lekerekítése r= 5 mm, a bélyeg lekerekítése r = 3 mm. A munkadarabnál elıforduló rádiuszokat a szerszámok határozzák meg. Ismertesse a munkadarab gyártásának mőveleti sorrendjét! Lemeztábla kész munkadarab Milyen probléma merülhet fel, ha a lyukakat mélyhúzás elıtt elkészítik?. Az ábrán látható munkadarabot mélyhúzott edény darabolásával állítják elı. Mélyhúzásnál a húzógyőrő lekerekítése r= 5 mm, a bélyeg lekerekítése r = 3 mm.
Ismertesse a munkadarab gyártásának mőveleti sorrendjét! Lemeztábla kész munkadarab Milyen probléma merülhet fel a mélyhúzott edény darabolásánál? HAJLÍTÁS Szakítószilárdság: 4 MPa Szakadási nyúlás: %
A technológiai tervezés lépései:. A hajlítási mód megválasztása.. A hajlítás sugarának ellenırzése. 3. A munkadarab kiterített hosszának meghatározása. 4. A lyuk és a hajlított rész távolságának ellenırzése. 5. A visszarugózás számítása. 6. A hajlítóforma és bélyeg geometriai méreteinek számítása a visszarugózás figyelembevételével.. A hajlítási mód megválasztása. 3
. A hajlítás sugarának ellenırzése. - Elméleti közelítéssel. Egyszerősítı feltételezések: A külsı szálnál a feszültségi állapot egytengelyő húzófeszültség, A semleges szál középen van. Az alakíthatóság határesete: a szélsı szál nyúlása egyenlı a szakadási nyúlással: s s (r + ) ϕ r ϕ ε = = A, azaz = A, r ϕ r ahol r - a semleges szál sugara, s - a lemezvastagság, ϕ - a hajlítás szöge radiánban. s r = r +, ahol r - a belsı sugár legkisebb megengedett értéke, s a lemezvastagság. s 5 r = r = = mm min =. A. - Tapasztalati összefüggéssel r = c s min c = f (anyagminıség, feszültségi állapot, hımérséklet) Lágyacél lemezeknél gyakran a következı értékeket használják: dúrva lemezeknél ( s > 3 ) c=, finom lemezeknél (s 3 ) c=. r = s = 5 = mm min A hajlítás a megadott sugárral valószinüleg elvégezhetı. 3. A munkadarab kiterített hossza 4
A kiterített L hosszméretet megkapjuk, ha összeadjuk az egyenes részek hosszát - L + L - és a hajlított rész semleges szálának L hosszát. L = L L L h + + h A semleges szál hossza megfelel egy ívhosszúságnak, amit a semleges szál sugara és a ) radiánban mért ívszög szorzataként számítunk. L = r ϕ h A semleges szál sugara: r + R + 5 számtani középpel számolva r = = =,5 mm, a pontosabb mértani középpel számolva r = r R = 5 =,5 mm L = L = 5 mm ; L =,5 π / = 9. 4 mm h L = L + L + L = 5 + 9,4 9 mm h A számítással meghatározott L méretet a próbagyártás után ellen-ırizni, szükség esetén korrigálni kell. 4. A lyuk és a hajlított rész távolságának ellenırzése. h r + s ; 5 > + 5 = - tehát megfelel + 5
5. A visszarugózás számítása α Visszarugózási tényezı : K = <, ahol α α ; α - a hajlítás szöge, α - re hajlítunk és a visszarugózás után α lesz belıle. K= f ( anyagminıség, feszültségi állapot, hımérséklet) α Pl. K =.9, α o = 9 9 α = = = 97,8 o, K,9 azaz α o = 97,8 - kal kell a lemezt meghajlítani, hogy a visszarugózás után a szög értéke α o = 9 legyen. 6. A hajlítóforma és bélyeg geometriai méreteinek számítása a visszarugózás figyelembevételével. A bélyeg és a matrica szöge = 8 o α = 8 o - 97,8 o = 8, A visszarugózáskor a hajlítás rádiusza is megváltozik. Ezt a bélyeg méretezésénél kell figyelembe venni! o 6
Feltételezve, hogy a semleges szál középen van: ) s ) s α r +,5 s α (r + ) = α (r + ) K = = α r +.5 s r = K (r +,5 s),5 s =.9 ( +,5 5) -,5 5 = 9 mm Az ábrán látható mm átmérıjő, mm falvastagságú csövet r=3 mm sugárral 9 - os szögben szeretnék meghajlítani. Feladatok: r = 3 Ismertesse, hogy a csıhajlításnál a külsı / R= 5 mm / és a belsı / r = 3 mm / szálnál milyen problémák léphetnek fel? Ábrázolja kiskockák segítségével a feszültségi és alakváltozási állapotot a hajlítási zónán belül a szélsı szálaknál / R= 5 mm, r = 3 mm /! Tegyen javaslatot, hogyan lehet a húzott oldalon az alakíthatóságot javítani! / Vegye figyelembe az alakíthatóságot befolyásoló, általánosan érvényes tényezıket /! Véleményezze, mi befolyásolja a nyomott oldalon fellépı problémát! Felsorolás és rövid indoklás. Megjegyzés: A közreadott anyag egy vázlat, melyet az elıadáson jó lenne kiegészíteni. Gyır, 3-- Dr. Halbritter Ernı 7