- IV.1 - ALAKÍTÁSTECHNIKA Előadájegyzet Pro Ziaja György IV.réz. TÉRFOGATALAKÍTÁS 4.1 SÜLLYESZTÉKES KOVÁCSOLÁS Az alkatrézgyártában alkalmazott képlékenyalakítái eljáráokat két ő coportra zoká oztani: lemezalakítára é térogatalakítára. Az elnevezé a eldolgozandó nyeranyag geometriai jellemzőire utal. A lemezalakítánál az előgyártmány lemez, vagyi olyan koházati kéztermék, melynek az a jellemzője, hogy az egyik mérete a vatagága okkal kiebb mint a máik két méret. Ezzel zemben a térogatalakítánál az előgyártmány mindhárom mérete közel azono. A kiinduló nyeranyag zinte kizárólag hengerelt vagy kiajtolt rúd, melyből daraboláal kézül a tömbzerű előgyártmány. A térogatalakítá orán ezt a tömbalakú előgyártmányt ütéel vagy nyomáal arra kényzerítjük, hogy vegye el egy előre elkézített, többnyire két élre oztott üreg alakját.(4.1 ábra) mozgó üllyeztékél darabolt előgyártmány kovácdarab orja álló üllyeztékél 4.1 ábra. A üllyeztéke kovácolá alapelve A munkadarab anyagának hőméréklete zerint bezélhetünk hideg-, élmeleg- é meleg térogat-alakítáról. Süllyeztéke kovácolának azt a meleg térogatalakítái eljárát nevezzük, melynek egyik érvénye meghatározáa a ent megogalmazott üregbe kényzeríté elve. Azt az oztott üreget, mely a gyártandó munkadarab negatívja, nevezzük alakító zerzámnak vagy üllyeztéknek (régie neve odor). A üllyezték anyaga erre a célra kiejleztett melegalakító zerzámacél, peciáli eetekben Ni vagy Mo báziú zuperötvözet. Máik jellemző, hogy a munkadarab hőméréklete az anyagra jellemző rekriztallizáció hőméréklet elett van. A üllyeztéke kovácolá a zabadalakító kovácolából ejlődött ki. A üllyeztéke kovácolá orán kézülő munkadarab minőégét elődlegeen a üllyezték, mint célzerzám, é annak technológiai környezete pld a üllyezték özevezetéi pontoága - határozza meg. Ezzel zemben a zabadalakító kovácolánál a munkadarab minőége döntően a kovác zakmunká hozzáértéétől ügg. A kovác zakmunká nagyon ok univerzáli, é kevé célzerzámot haznál. A kovácoló gép közvetlen környezetében a kovácnak ok zabad mozgátérre van zükége. A zabadalakító gépek elépítée ennek az elvnek elel meg. A
- IV. - üllyeztéke kovácoló gépeknél erre a nagy manipuláció térre ninc zükég, az elődlege követelmény a két üllyeztékél ponto özevezetée, melyet legjobban a zárt kerete gépzerkezetek biztoítanak. A két gép elépítéének elvi különbégét jól tükrözi a 3..ábra. A zabadalakító kovácoláal nem oglalkozunk, de néhány alapvető jellegzeteégét meg kell említeni. Legontoabb alkalmazái területe az egyedi- é kiorozatú kovácolt előgyártmányok gyártáa. A zabadalakító kovácüzemeket nagyrézt a koházati üzemek vertikumába telepítik, ahol a különlegeen nagytömegű, (eetenként 100 tonna nagyágrendben), egyedi darabokat közvetlenül öntött állapotból kovácolják át a megelelő méretre. Mindazonáltal, zabadalakító kovácoló gépek a gépgyári vertikumi kovácüzemekben i találhatók.. Céljuk haonló, tehát az egyedi darabok előállítáa, illetve a kiorozatú üllyeztéke kovácdarabok kézre kovácolát megelőző anyageloztó alakítá. A üllyeztéke kovácolá haonlóan minden képlékenyalakítái művelethez nem cak a munkadarab alakját é méreteit, hanem a mechanikai tulajdonágait i megváltoztatja. A eldolgozandó anyag rendzerint melegen hengerelt vagy kiajtolt rúdanyag, melyek tulajdonágai a koházati eljáráok eredményeként irányüggőek: jobbak a zálirányban é rozabbak arra merőlegeen. A jól vezetett üllyeztéke kovácolái technológia eredményeként elérhető, hogy ez a zálirány kövee a munkadarab alakváltozáát oly módon, hogy a kéz, orgácolt, bezerelt alkatrézben, működé közben kialakuló legnagyobb őezültég trajektóriái eenek egybe a záliránnyal! Az ilyen technológiával gyárthatók a legnagyobb dinamiku igénybevételeknek i kitehető, legmegbízhatóbb, élet- é vagyonbiztonági zempontokból kritiku gépelemek. Hozzá kell tenni, hogy ha az alakváltozá-elozlá egyenlőtlen, akkor a melegalakítáal egyidejűleg lejátzódó rekriztallizáció i egyenlőtlen, helyenként eetleg durva zemcéket eredményez. A durva zemce pedig olyáhatár- é ütőmunka cökkenéel jár. Ezért a iker érdekében a kovácolát mindig az anyagtól üggő hőkezeléel kell beejezni (pld nemeíthető acéloknál nemeítéel, betétedzhető acéloknál normalizáláal) 4.1.1 A üllyeztéke kovácolá technológiája A technológia általában az alább imertetett ő lépéekből áll: A. Darabolá. A többnyire melegen hengerléel vagy kiajtoláal, egye zíneémeknél hidegen húzáal előállított rúdanyagot rendzerint vágáal, töréel vagy orgácoláal (lezúrá, űrézelé) méretre daraboljuk. A darabolá orán nyíró igénybevételt hozunk létre a darabolá íkjában, amely képlékeny alakváltozát, majd törét okoz. A legegyzerübb nyíráal-töréel történő darabolá vázlata a 4. ábrán látható. Az ilyen módon darabolt előgyártmány térogat-zóráa 3-4%. 4.. ábra A rudak nyíráal-töréel daraboláának változatai (ICFG)
- IV.3 - A ledarabolt előgyártmány (buga) térogat-azonoágát az u.n. volumetriku daraboló eljáráokkal lehet biztoítani. Ezek lényege, hogy minden ledarabolt munkadarab tömegét megméri egy automata mérleg, é ha zükége megváltoztatja a daraboló gép előtoló- ütköztető beállítáait. Ezzel a zokáo zázaléko nagyágrendű darabolái térogatzórát néhány tizedzázalékora lehet cökkenteni. A melegalakítáal gyártott alapanyagból darabolt bugákat igénye gyártá eetén egyenként zemrevételezik, é az eetlege elületi hibákat kézi közörüléel távolítják el. Különlege pontoágú vagy elületi minőégű termékek eetén hidegen húzott (kalibrált) a rúdanyagot, (pld árgaréz) alkalmaznak, vagy a melegen hengerelt rúdanyagot (acél) a darabolá előtt orgácoláal hántolják, ezzel biztoítva a elület revementeégét é a kereztmetzet azonoágát. B. Hevíté. A ledarabolt előgyártmányok (bugák) kovácolái hőmérékletre hevítéének technikája a gyártandó darabzámtól ügg. A üllyeztéke kovácolá a zerzámköltégek miatt cak kivételeen gazdaágo néhány ezer darabnál kiebb gyártandó mennyiég eetén, vagyi tipikuan orozat- illetve tömeggyártái eljárá. A középrekvenciá (0.75 15 khz) indukció melegíté ugyancak a orozat- illetve tömeggyártára alkalmazható gazdaágoan. A gyor, tizta, jól vezérelhető indukció hevíté ezért a legelterjedtebb melegítéi módzer a üllyeztéke kovácolánál. Az eljárá elvi vázlata a 4.3.ábrán látható. hálózat (50 Hz) középrekvenciá áramorrá kondenzátor telep előtolá induktortekerc pirométer bugák hűtővíz ki hűtővíz be 4.3 ábra. Az indukció melegíté vázlata A jó hatáokú villamo catolá miatt elvileg minden bugához má alakú- é méretű induktort kellene tervezni é gyártani, gyakorlatilag azonban a kovácüzemek néhány tekercből álló kézletből válaztanak, é az illeztét a hevítő tekerc mellé telepített kondenzátortelep kapacitáának változtatáával, a rezgőkör hangoláával állítják be. Maga az induktor rendzerint négyzet-kereztmetzetű, pld 0x0 mm-e méretű, 1 mm alvatagágú vöröréz cőből kézült, kb 100 300 mm átmérőjű, 300 000 mm hozú tekerc. A cő belejében hűtővíz kering. A tekerc belejében a darabolt é izzó bugák zámára egy villamoan zigetelt, megelelő hőálló anyagból kézült, kellő zilárdágú é kopáállóágú vezetőelületet kell létrehozni. A tekerc belejét kitöltik a orbarakott bugák, melyeket pneumatiku előtoló berendezéel lehet mozgatni, előtolni.. A bugák hőmérékletét ugárzó pirométerrel mérik. Ha a tekerc kilépő végén lévő buga hőméréklete elérte a beállított értéket, a pirométer jelt ad, é a rendzerint pneumatiku munkahengerrel működtetett előtoló rendzer egy bugahozat léptet. A két lépteté közötti idő zabja meg az egéz kovácoló gépcoport termelékenyégét. Léteznek olyan megoldáok, melyeknél a tekerc belejében védő- (inert) gáz akadályozza meg a revéedét. Az induktív hevíté mellett haználhatók a kamrá kemencék i, őleg a gáztüzeléűek. (A villamo űtéűeket inkább hőkezelő kemenceként alkalmazzák) A
- IV.4 - gáztüzelénél ugyani beállítható olyan kemenceatmozéra, amely nem-oxidáló. Mivel ez a ki légeleleggel járó tüzeléi technika úlyo egézégi kockázatokkal járhat, (CO mérgezé) ezért ezt cak műzerekkel kontrollált é közegézégügyileg elügyelt ezközökkel zabad megvalóítani. (pld utánégeté) Az ipari gyakorlatban találhatók olajtüzeléű kamrá kemencék i. Ezek zabályozhatóága jóckán elmarad a villamo- vagy gáztüzeléűekhez vizonyítva, ezért cak ott haználják, ahol má lehetőég ninc, vagy nagyon olcó az olaj. C. Előalakítá. A munkadarab legkedvezőbb zálirányát é a orjázáal keletkező anyagvezteég minimalizáláát megelelő előalakító műveletekkel lehet elérni. A legontoabb előalakítá az u.n. anyageloztá. Ennek lényege, hogy a rendkívül egyzerű, többnyire henger- vagy haáb alakú darabolt előgyártmány alakját a kéz termék által megkövetelt anyagmennyiég elozlához alkalmazkodva megváltoztatjuk. A tárcazerű kovácdarabok gyártáakor a záliránynak a orgátengelyre merőlege irányba való elordítáa érdekében gyakorlatilag minden eetben zömíté az elő, vagy az elő néhány előalakító művelet, ezt követi az anyageloztá. (4.4.ábra) A vízzinte kovácológépeken alakítákor az anyageloztá i zömítéel történik. darabolt előgyártmány záliránya zálirány elordítáa zömítéel a zálirány alakhoz illeztée anyageloztó előalakítáal 4.4.ábra. A tárcazerű kovácdarabok előalakítáa A máik, a hozúká kovácdaraboknál gyakori előalakító művelet a hajlítá. Az anyageloztá é hajlítá együtte alkalmazáára például zolgálhat egy egyorgattyú tengely üllyeztéke kovácoláa (4.5. ábra) Az elő előalakító műveletnek van egy további onto zerepe, nevezeteen a hevített buga elületén lévő reveréteg eltávolítáa. A reve többéle vaoxidból álló elületi réteg, amely a kovácolá hőmérékletén rideg, é rozul tapad a munkadarabra. A képlékeny alakítá közben nem képe a munkadarab alakváltozáát követni: elrepedezik é lehámlik a elületről. A reve lerobbantáát má módon i, pld hdeg vízzel vagy megelelő kenőanyagokkal i lehet (kell) egíteni. Az előalakítát többnyire orjaképződé nélküli, nyitott üregben végzik el, melyekből a lehámlott reve levegő kiúvatáal egyzerűen eltávolítható. Ha a reve rézlegeen, oltokban a kovácdarabon marad, akkor az egyrézt a kézüllyeztékben benyomódik a elületbe. A kéz darab revétlenítée után azon a helyen alak- é méterhiba keletkezik. Márézt a rideg, lehűlt reve erodálja a kézüreget, cökkenti a zerzám élettartamát, ezért a reve eltávolítáa nagyon onto réze az előalakítának.
- IV.5-4.5.ábra.Törtvonala tengelyű hozúká kovácdarab (pld. egyorgattyú tengely) előalakjai: b.) kováchengerelt, c.) hajlított. i Az előalakító műveletek záma bonyolult alakú kovácdarabok eetén akár 8 1 i lehet, őleg akkor, ha a zálirány vezetéére különö gondot kell ordítani. Az előalakítá egyik egyzerű módja lehet a zabadalakító kovácolá. Mivel a a kéz kovácdarab alakját, méreteit é ennek zóráát a kézüreg állapota határozza meg, ezért ennek kímélée érdekében akkor i, ha má indok ninc, célzerű 1 kézelőtti üreg alkalmazáával előalakítát végezni. A legolcóbb kéz elötti üreg egy kibővült, elkopott kézüreg. A jól kiválaztott előalakítái műveletekkel jelentő mennyiégű, egyébként a orjába kerülő anyagot lehet megtakarítani. Ez a megtakarítá akkor i gazdaágo lehet, ha egyébként a orja hulladékot jó áron el lehet adni (zíneémek), mert a megtakarítá a hevítéi költégekben i megjelenik. Ú.n hozúká, vagyi tengelyzerű kovácdarabok nagyobb orozatban gyártáakor műzakilag é gazdaágilag legjobb megoldá a kováchengerléel történő anyageloztá. A kováchenger olyan zakazo működtetéű hengerpár, melyre cerélhető zegmenpárok zerelhetők (4.6 ábra). A zegmenek egy-egy előalakító üregpárnak elelnek meg. A kováchenger tengelye mentén eltólva több zegmenpárok i elhelyezhető. A ledarabolt, elhevített előgyártmányt az ütközőig előtólva tájolják, majd a henger elindul é egyet ordul, miközben a munkadarabra máolja az elő zegmenbe mart üreg alakját. A olyamatot további zegmenpárokkal olytatni lehet. Két hengerlé közben az előgyártmányokat a hoztengelyük körül i meg lehet kováchenger alakító üreg buga zegmen ogó (robotkéz) ütköző kováchenger alakító üreg 4.6.ábra A kováchengerlé elve (kezdé)
- IV.6 - orgatni. A zegmenekbe munkált üregekkel é a orgatáokkal rendkívül bonyolult előalakok állíthatók elő az alakot pontoan követő záliránnyal. A kováchenger zegmen elülete tehát az előalakító zerzám oztáíkjának leképezée egy henger elületére. Az előalakító üreg pedig egy henger elületébe van bemunkálva, úgymond eltekerve. A zegmen középponti zöge 87-180. Egy hengerpár elületére akár 4-6 zegmenpár i elzerelhető, az előalak bonyolultágától üggően. A kováchenger zegmeneinek gyártáa bonyolult orgácolái eladat. A munkadarab mozgatáa az egyik zegmenpártól a máikig nehéz izikai munka, amely azonban ikereen robotoítható. D. Kézre alakítá: a kéz üreg töltée az előalakkal. Az üregtölté olyamata ügg a mozgó zerzámél beütéi ebeégétől é a laulá orán keletkező tömegerőktől. Má az üregtölté olyamata egy orgattyú mechanizmual működtetett gépnél (mechaniku kovácajtó, maxima ajtó) é má egy kalapác eetében. Az elöbbinél a olyamat tatiku zömíté jellegű, míg a kalapácoknál egy reccentő, hátraolyatá jellegű hatá tapaztalható. Olyan ez a különbég, mint ha a nyitott tenyerünket laan nyomjuk be a vízbe, vagy ha rácapunk a víz elületére. Ha rácapunk, akkor a víz a capá irányával ellentéteen elreccen. A reccentő (olyató) hatá kihaználható: a kalapácoknál a bonyolultabb üreget, vagy a vékony bordát tezük elülre, (a mozgó zerzámélbe) a ajtókkal ellentétben, ahol a laú nyomáal az aló (álló) üllyeztékél tölthető ki jobban. Mindebből az i következik, hogy azono kézüreg geometria eetén eltérő előalakot igényel a olyatáal töltődő kalapácüllyezték é a zömítéel töltendő mechaniku kovácajtó üllyezték 4.7 ábra. Az elő- é kézalak eltérée a töltéi olyamattól üggően A kézre alakítá történhet orjával é orja nélkül, nyitott vagy zárt orjacatorná zerzámban. A orja a két üllyeztékél közötti hézagba olyó anyag, mely egyrézt kiegyenlíti a darabolt előgyártmány térogat-zóráát, márézt az u.n. orjareakció kapcán zabályozza az üregben lévő nyomát é ezzel az üregtölté olyamatát. Az előalakító üregekben általában ninc orja. Mivel a legtöbb alakító gép aztala cak egy meghatározott területen belül terhelhető a névlege erővel, ezért a kéz üregre ható alakító erők eredőjének a gép által leadott erők eredőjével egybe kell eni. Ellenkező eetben a keletkező nyomaték miatt a zerzám elordul é a munkadarabon egy zöghiba keletkezik, amely geometriai elejtet é zerzámtörét okozhat.
- IV.7 - E. Sorjázá. A kézüregből kikerülő munkadarabról le kell válaztani a orjába került anyagot, amelyet gyakran orjalepénynek neveznek. Ezzel együtt lehet eltávolítani egye technológiai hozzáadáokat, pld az u.n. kompenzátor üregekbe záródott anyagot. A orjázát rendzerint egy máik gépen, (többnyire orgattyú vagy excenter ajtón, de nem maximán) peciáli orjázó zerzám alkalmazáával végzik el. (4.8, ábra) A orjázá lényegében egy kivágó-lyukaztó művelet, ahol a vágandó anyag a melegalakítá hőmérékletén van, vatagága a orjavatagágnak elel meg, ami általában 1..4 mm. Sorjázni lehet hidegen é a élmeleg alakítá hőmérékletén i. A hidegen orjázánál nagyobb a repedéképződé eélye, de a munkadarab nem deormálódik el a orjázó erőktől. 4.8.ábra. A orjázá vázlata F. Kalibrálá. A orjázá orán a munkadarabra ható erők hatáára a munkadarab elgörbülhet, megcavarodhat, vagyi alakhibá lez. Ennek kompenzáláára zolgál a kalibrálá. A legegyzerűbb kalibrálá az, ha a leorjázott munkadarabot vizatezük a kézüregbe, é egyet ütünk (inkább cak óhajtunk) rá. Precíz kovácdaraboknál külön zerzámmal é géppel, zárt üllyezték üreggel kalibrálunk. A munkadarab ekkor már néhány záz okkal hidegebb a kéz üregben ajtolá hőmérékleténél, ezért indokolt a külön kalibráló zerzám, amely a kalibrálá hőmérékletre van tervezve. G. Hőkezelé. A entiekben már jeleztük, hogy a kovácolát követően hőkezelni kell, amely a zerkezeti acéloknál nemeíté vagy normalizálá, má anyagoknál, pld auztenite acéloknál, Al vagy zíneém ötvözeteknél az anyagtól üggő lágyítá, nemeíté tb. A üllyeztéke kovácüzemek mellé rendzerint mozgó enekű vagy áttoló rendzerű alagútkemencéket telepítenek, programozható hőzónákkal. Az edző (normalizáló) é a megereztő kemencék közé egy hűtőrendzert helyeznek el, amely az anyag minőégétől, illetve a hőkezelé céljától üggően levegővel, olajjal vagy vízzel hűti a kemencéből kilépő adagot. A kemencéket az eetek többégében gázzal űtik. Ha a kovácolái olyamat hőmérékletei jól ellenőrizhetők é zabályozhatók, akkor megvalóíthatók az u.n. kovácmelegből hőkezelé, őt a termomechaniku alakítá egye módozatai i.
- IV.8 - H. Revétleníté. A melegalakítá é hőkezelé közben az anyag elülete oxidálódik, revéedik. A kovácdarab elületéről a revét kénava vagy óava pácoláal, vagy mechanikai revétlenítéel el kell távolítani. Környezetvédelmi zempontból ez utóbbi a zerencéebb megoldá. Bevált eljárá a homok- vagy örétúvatá. A homokúvatá az egyzerűbb, olcóbb é zebb elületet adó módzer. Hátránya a munkát végzőket enyegető zilikózivezély, melynek elhárítáa technikailag nem probléma, de az eljárát megdrágítják a bonyolult munkavédelmi ezközök. A elület revementeítéére haznált örét őként kb 1- mm méretűre darabolt extrém nagyzilárdágú acélhuzal, vagy kb. 0,8 mm átmérőjű öntött acélgömb. (Kivéve az auztenite acélokat, melyeknél a erritzennyezéből adódó korrózió vezély elkerüléére üveggyöngyöket kell alkalmazni örétként) A örétezét célgépekkel végzik, melyek a örétet kb 0m/ ebeégre gyorítva mintegy rálövik a tiztítandó elületre. I. Minőégvizgálat A geometriai jellemzőkön túlmenően zámo minőégi jellemzőt kell ellenőrizni. A üllyeztékben kovácolt munkadarabok gépelemként többnyire rendkívül nagy igénybevételnek vannak kitéve, ezért emmiéle olytonoági hiány, pld átlapolá, vagy orjázából eredő elületi repedé é így tovább- ninc megengedve. Ezért általáno minden kovácdarab mágnee repedévizgálata, eetleg ultrahango vizgálata. Az előirt mechanikai tulajdonágokat keményégméréel kell ellenőrizni. Megállapodá zerinti mintavétellel ellenőrzik a zálirányt, a zennyezőelozlát (u.n. Baumannlenyomattal) é a zabványo anyagjellemzőket: olyáhatárt, zakító zilárdágot, nyúlát, ütőmunkát. 4.1. Technológia- é zerzámtervezé A enti technológiai műveletek alapo imerete alapján lehet a olyamatot tervezni. A tervezéhez imerni kell az üzemi hátteret, a gépparkot é a lehetőégeket. Ezek alapján az előzőekben imertetett orrenddel ellentéte irányban történik a tervezé, tehát a kéz darab rajzából elindulva jutunk el a daraboláig. A kéz, orgácolt munkadarab imeretében előzör eldöntjük, melyek azok a elületelemek, amelyeket eltétlenül orgácolni kell. Ilyenek a vizonylag kiátmérőjű úratok, a nagy pontoággal illeztett kapcolódó elületek: pld a capok, menetek, nyomatékátvivő bordázatok, é kivétele eetektől eltekintve a ogazatok. Szokványo eljáráokkal nem lehet alámetzéeket em kovácolni. Ezeket a kovácoláal nem kialakítható elület-, illetve térogatelemeket az u.n. technológiai hozzáadáokkal el kell tüntetni. Tipiku hozzáadá a ogárok, vagy a menetárok betömée A következő lépé az oztáík kiválaztáa. A üllyeztéknek egyetlen oztáíkja van, kivéve a vízzinte kovácológépeken alakítát, ahol két egymára merőlege oztáík alkalmazható. Az oztái elület eetenként eltérhet a íktól, lehet különéle elületek kombinációja, de az ilyen üllyeztékek gyártáa drága. Az oztáík tárcazerű munkadarabok eetén rendzerint a legnagyobb átmérő elénél van. (4.9.ábra)
- IV.9-4.9.ábra. Tárcazerű kovácdarab oztáíkja, hozzáadáai, ráhagyáai, oldalerdeégei, lekerekítéei. Az oztáík kijelöléét követően elrajzolhatók a orgácolái ráhagyáok azokra a elületekre, amelyeket orgácolni kell. Ezt követően megrajzolhatók az oldalerdeégek. Ez azt jelenti, hogy a munkadarabnak a üllyeztéküregből való eltávolíthatóága érdekében a zerzámmal érintkező elületeit hengereről kúpora kell áttervezni. A kúpoág növelée megkönnyíti a kilökét, vizont növeli a kovácdarab tömegét. A munkadarab, miután elvette az üreg alakját, hűlni kezd. Ennek hatáára a méretei cökkennek, így a külő elületek eltávolodnak a zerzámtól. Ezzel ellentéteen, a belő elületek mintegy rázugorodnak a belő zerzámelületekre, é így a kilöké egyre nehezebbé válik. Ezért az oldalerdeég zöge má a külő elületen (enti ábrában α ), mint a belőn (az ábrában β ). Ezeknek a zámzerű értéke i gépüggő, előorban attól ügg, hogy a gépen van-e kényzerkilökő. Mivel a mechaniku kovácajtókon mindig van aló- é elő kilökő, ezért ezeknél a legkiebbek az oldalerdeégi zögek. Cavaroró ajtókon van aló kilökő, de a elő kilökő ritka. Kalapácokon cak kivételeen é cak a legújabbakon van kilökő, ezért a kalapác-üllyeztékeken legnagyobb az oldalerdeég. A kovácdarab tervezééhez célzerű az MSz 5745 zabványt alkalmazni, amely a kovácdarab zerkeztéének elveit tartalmazza, é zolgáltatja a tervezéhez zükége zámzerű adatokat, melyeket itt nem rézletezünk. A kéz kovácdarab térogatát meg kell határozni. A tárcazerű, orgátetalakú daraboknál ez egyzerű geometriai probléma. A hozúká daraboknál ezt a műveletet özekötjük az előalak tervezéével. A legnagyobb zámú, nagyorozatban gyártott hozúká kovácdarab minden bizonnyal a belőégéű motorok é a dugattyú komprezorok hajtórúdja. A hajtórúd eetében i elvégezzük a kovácdarab tervezéét (kovácrajz), követve az MSz 5745 zabványt. A kovácrajz (4.10 a ábra) imeretében, a darab tengelye mentén a tengelyre merőlege íkokkal metzeteket kézítünk a rajzról. Minél több metzetet kézítünk, annál pontoabban dolgozunk. A következő lépében planimetráláal meghatározzuk a metzetek elületét. Felrajzoljuk a kereztmetzetek A területét az x hoztengely mentén egy diagramban. (4.10 c ábrán zaggatott vonallal jelölve). A darab alakjától üggően az A(x) üggvényben ugrázerű változáok tapaztalhatók, például a hajtórúd eetében a uratok helyén. Ezeket a nagy változáokat területkiegyenlítéel leimítjuk. Az így kapott üggvényt metzetdiagramnak nevezzük. (4.10 c ábrán a olytono vonal). A metzetdiagram alatti terület a kovácdarab névlege térogata:
- IV.10 - V L n 0 = A x) dx Ai ( xi ) 0 i= 1 ahol xi = xi+1 xi ( x (4.1) i Az egye metzetterületeket valamilyen egyzerű íkidom pld. kör vagy téglalap kereztmetzetté zámoljuk át, tehát pld eltezük, hogy bármely i edik kereztmetzetre írható, hogy d i π A i ( xi ) = (4.) 4 Az átzámítáal kapott átmérőkkel egy orgátet alakú előalakot zerkezthetük (4.10 b ábra) 4.10 ábra. Hozúká kovácdarab (hajtórúd) előalakjának zerkeztée. Az így kapott névlege előalak térogat nem tartalmazza a orjába kiutó anyag mennyiégét, a darabolái- é a leégéi vezteéget. A orjába utó anyag mennyiégének zámítáához imerni kell a két üllyeztékél között kialakított hézag, az u.n. orjacatorna méreteit. A orjacatorna rendzerink két rézből, orjahídból é orjazebből áll. Ezek alakja é méretei a munkadarab méreteitől é a kovácoló géptől üggenek. Kalapácok é oró ajtók eetén a két üllyeztékél az eetleg több ütéből álló alakítái olyamat végén ugyani találkozik, özeceng, (zárt orjacatorna), míg a mechaniku kovácajtóknál ez rendzerint a gépállvány biztonága érdekében meg van tiltva. (nyílt orjacatorna) A orja zerepét a üllyezték tervezéénél tárgyaljuk, mot cak arra utalunk, hogy a orjába kerülő anyag mennyiégét a következő módon zámítjuk ki:
- IV.11 - Megzerkeztjük a orjactornát, kizámítjuk annak A S kereztmetzetét. Feltételezzük, hogy a orjacatorna 70%-ig töltődik ki anyaggal. Ezt az elő űllyeztékél kovácdarab orjahíd orjazeb aló űllyeztékél 4.11 ábra. A orjacatorna rézlege kitöltée anyagmennyiéget a metzetdiagram minden átmérőnövekményt hozzá kell adni: 0.7AS = diπ d ahonnan i d n átmérőjű metzetéhez, mint di 0.7AS d i = (4.3) d iπ Gyakori technológia- é zerzámtervezéi probléma, hogy a kézüreg rozul töltődik. Ilyenkor az előgyártmány térogatát megnövelik, é a megnövelt orjareakció kényzeríti ki az üregtöltét. Szélő eetekben akár 50% i lehet a orjavezteég. Ezt a kéz elötti alakítái műveletek zámának növeléével lehet elkerülni, melyre azonban a meglévő berendezéek adta korlátok miatt nem mindig van lehetőég. A orjavezteéggel növelt méretű elméleti előgyártmánynak kizámítjuk a térogatát é a tömegét. Ehhez a tömeghez kell hozzáadni a darabolái- é leégéi vezteéget. A darabolái vezteéget az okozza, hogy a többnyire nyíráal darabolá már említett térogatzóráa kb 3-4%. Ezt az értéket cökkenteni lehet pld. korzerű zalagűrézek alkalmazáával. A darabolái térogatzórá miatt a munkadarabok névlege térogatát i meg kell növelni a zórának megelelő mennyiéggel. Jóval nagyobb vezteéget okozhat a hevítékor keletkező elületi leégé, az u.n. revevezteég. Ennek értéke gáztüzeléű kemencékben elérheti a 13-14 %-ot, jól zabályozott indukció hevítéel vizont akár 1 % alá cökkenthető. Egye anyagoknál, pld titánötvözeteknél ninc kizárva a védőgáz alkalmazáának lehetőége em. A megnövelt térogatú elméleti előgyártmány alapján a térogat azonoág eltételezéével zámítható ki a darabolái méret. Legyen az elméleti előgyártmány legnagyobb kereztmetzete A E max. A darabolt buga A B kereztmetzetét a megelelő átkovácolá érdekében legalább ekkorára, vagy ennél néhány zázalékkal nagyobbra vezük el: A D = ( 1...1,05) AE max (4.4) A buga kereztmetzete acéloknál caknem kizárólag négyzet, zíne- é könnyűémeknél kör, özhangban a gyártá módjával, ami acéloknál meleghengerlé,
- IV.1 - könnyű- é zíneémeknél kiajtolá. A zíne- é könnyűémek eetén nem ritka az öntött előalakok alkalmazáa em. A kereztmetzet nagyágát beolyáolja az adott anyagból kerekedelmi orgalomba hozott rúdanyagok méretválaztéka. (Termézeteen rendelhetők extra méretek a gyártóműtől, de ez megnöveli a költégeket) A darabolt bugából kováchengerléel előállított előalakból vagy közvetlenül a darabolt bugából kézül az előkéz kovácdarab. Az előkéz kovácdarabot a kéz kovácdarab alapján zerkeztjük meg. A zerkeztének három elvi alapja van: az elő a térogatazonoág a bugával, a máodik annak az alakkorrekciónak az elve, melyet a 4.7 ábra zemléltet. A harmadik jelenti a zálirány beállítáát, melynek érdekében a tárcazerű daraboknál zükégzerű a zömíté, törtvonalú hozúká daraboknál pedig a hajlítá.(lád 4.4, é 4.5 ábrákat) A kézelötti üreget úgy kell megtervezni, hogy orjacatorna nélkül i kitöltődjön. Ez nyilván azt jelenti, hogy a lekerekítéi ugarak é az oldalerdeégek okkal nagyobbak mint a kézüregben. (4.1 ábra) 4.1 ábra. A kéz elötti üreg zerkeztée A kézüreg elvileg a kovácdarab negatívja. Ettől azonban méreteit tekintve különbözik. A kovácdarab zobahőmérékleten mért geometriai méretei é üllyeztéküreg megelelő méretei eltérnek egymától. Ennek az az oka, hogy a munkadarab é a zerzám méretei cak az üregtölté pillanatában azonoak. Ekkor acéloknál a munkadarab hőméréklete kb 900 150 C, míg a zerzámé cak 150-300 C. Az alakítandó anyag rendzerint alaconyan ötvözött, míg a zerzámacél ok ötvözőt tartalmaz, ezért hőtágulái együtthatóik i különböznek. Ennek megelelően, legyen a munkadarab egy mérete a T 0 zobahőmérékleten L m0 é az üregtölté hőmérékletén L m, haonlóan a üllyeztékre L 0 é L. Jelöljük a hőtágulái együtthatókat α m é α -el. Az üregtöltékor a munkadarab hőméréklete legyen T m, a üllyeztéké T, ekkor írható, hogy L = L, illetve lineári hőtáguláal zámolva: L m [ + ( T )] = L 1 T m0 α m m 0 é m
- IV.13 - L [ + ( T )] = L 1 T 0 α 0 amelyből a üllyeztéküreg zobahőmérékleti (gyártái) méretei zámíthatók: L 0 = L m0 1+ α m 1+ α ( Tm T0 ) ( T T ) 0 (4.5) Mivel az előzőek zerint T m okkal nagyobb, mint T, ezért a tört értéke kb. 1.007 1.015. Nagyágrendileg tehát1% a méreteltéré. A jelenlegi gyakorlatban a kovácdarabok előírt (maximálian megengedett) tömegtűrée kiebb 1%-nál, ezért a enti korrekciót el kell végezni, őt, a próbagyártá tapaztalatai alapján az üreg geometriáját zükég zerint meg kell változtatni. A kézüreg tervezéének onto eleme a orjacatorna alakja é mérete. A orja ugyani nem egyzerűen az üregtölté orán elelegeé vált anyag gyűjtőhelye. A vékony orjacatornában áramló anyag okkal gyoran hűl, mint az üregben lévő nagy tömeg, ezért az aktuáli olyáhatára jóval nagyobb. A orjacatornában kialakuló geometriai vizonyok miatt i nagy az anyag kiáramláával zembeni ellenállá. Ennek az ellenállának a zámítáára zolgáló modell a 4.13 ábrán látható. Y elő zerzámél X µq σ + dσ µ q q σ x x x dx x L kovácdarab aló zerzámél 4.13 ábra A orjaellenállá zámítáa Feltételezhető, hogy a orjacatornában a rajz íkjára merőlege Z tengely irányában ninc alakváltozá. Legyen a orja Z irányú mérete B, továbbá tételezzük el, hogy a zerzám é a orja érintkezéénél a lokáli zerzámnyomá q é az ebből adódó úrlódái ezültég τ = µ q. Ezzel a tatikai egyenúly egyenlete az ábrán nem vonalkázott térogatelemre az X irányban: ( σ + dσ ) B σ B qbdx = 0 x x x µ melyből
- IV.14 - µq dσ x dx = 0 (4.6) adódik. Az Y irányú egyenúlyi egyenlet σ y = q (4.7) A olyái eltétel: σ σ = βk (4.8) x y A íkalakváltozá miatt β =, tehát (4.8) helyett (4.7)-el írható, hogy 3 * σ x+ q = k = k (4.9) 3 ahonnan q = * σ (4.10) k x Behelyetteítve (4.6) ba: µ dσ x innen * ( k σ ) x dx = 0 dσ = * σ k x x µ dx (4.11) integrálva: * µ ( ) = x + ln C ln σ x k (4.1) Az integrálái állandót abból a eltételből határozhatjuk meg, hogy a orja vége, vagyi az x = L hely zabad elzín, melyre merőlege ezültég eltűnik. Eetünkben ezért írható, hogy σ = 0 ha x = L. Ezt a (4.1)-be helyetteítve kapható, hogy x * ( k ) ln C = µ x + ln (4.13) amellyel
- IV.15 - µ ( L x) * σ x = k e 1 (4.14) A képlet zerint a σ x nyomóezültégnek az x=0 helyen maximuma van. Ezt a maximumot nevezzük orjareakciónak: p µ L = k e 1 3 (4.15) A nyomáelozlá a orjahídon kizámítható (4.10)-el, (4.14) egítégével: q = k 3 σ x = k 3 e µ ( L x) (4.16) A orja alakítáához zükége erő: F L µ L L = = µ µ x L qdxb Bk e e dx = Bk e 1 3 3 µ 0 0 (4.17) amelyből, ha a máodokú tagig ejtjük orba az exponenciáli tagot: µ L e µ L 4µ L 1+ + adódik, hogy F k 3 BL 1 + µ L (4.18) A (4.15) egyenlettel meghatározható orjareakció zabályozza az üregtölté olyamatát. Minél nagyobb, annál jobban töltődnek ki az üreg inom rézletei. Látható, hogy a orja vatagágának cökkentéével é a orjahíd L hozának növeléével exponenciálian nő a orjareakció. A orjareakció növeléének gátat zab a orjacatorna é az üreg mechanikai terheléének növekedée. Ennek eredményeként az üreg é a orjacatorna kevé gyártott darabzám után már deormálódik, őt eltörik. Az üreg deormációja miatt a munkadarab kilép a tűrémezőből, ezért a zerzámot cerélni kell. Mindezek növelik a gyártá költégeit. A műzaki-gazdaági hátrányok elkerülée érdekében kedveltek a gyakorlatban optimálinak bizonyult megoldáok, melyekre példaként zolgálhatnak a mechaniku kovácajtókra ajánlott nyitott, illetve az egyéb eetekben haználato zárt orjacatorna megoldáok. (4.14 ábra). A enti unkciók mellett a orjacatornának olyannak kell lenni, hogy a belekerülő anyag a orjázó zerzámon egyértelműen tájolható legyen (4.8 ábra) A orjába kerülő anyag, az u.n. orjalepény arra i alkalma, hogy a zerzámba épített kilökő tükék az üregtöltéi olyamat végén ezen kereztül emeljék ki a munkadarabot a üllyezték üregből. A kilökő erő nem nagy, az alakító erő -4 ezreléke (melegajtolákor!), de elég nagy ahhoz, hogy a
- IV.16 - kovácdarab elületén nyomot hagyjon a kilökő. Ez a elületi hiba elkerülhető, ha a kilökő tükék nem a munkadarabot, hanem a orjalepényt emelik ki az üregből. A orja nyilvánvaló haznoágával zemben áll a orja mennyiégével arányo anyag- é hőenergia vezteég. A orja zigorú eltételek betartáa eetén elhagyható. Az elő eltétel a térogatazono darabolá, a máodik a gép alkalmaága, megelelő védelme a túlterheléel zemben. A legjobb a hidrauliku ajtó, amely kevéé haználato a űllyeztéke kováciparban. Nyitott orjacatornák Zárt orjacatornák 4.14 ábra. Sorjacatorna kontrukciók Sorjamente zerzámokra példaként zolgáljon a 4.15 é 4.16 ábra. A 4.15 ábrán bejelölt H méret zóráa a darabolá pontoágától ügg. Kiebb lehet a 4.15 ábra. Sorjanélküli üllyezték magaági zórá, ha egy biztonági házaggal vezük el a térogatzórát. Ezt arra a térogatelemre tezük, amit utólag mindenképpen orgácolni kell, például egy ogakeréknél a ogazatokat. (4.16 ábra)
- IV.17-4.16 ábra. A térogatkompenzátor egy lehetége elhelyezée orjamente kovácolánál. Az üreget é a hozzátartozó orjacatornát termézeteen egy melegalakító zerzámacélból (pld K13, K14, W3, NK) kézült tömbbe kell bemunkálni. Egy üllyeztéktömbben elhelyezhető egy vagy több üreg i. Főleg kiebb kovácdarabok eetén gyakori a kettő üreg alkalmazáa. Ez őleg olyan termékeknél célzerű, amelynél ugyan annak az alkatréznek a tükörképét i le kell gyártani (pld egy autó jobb- é baloldali utóműalkatrézei) Az ikerüregek alkalmazáának rendkívüli előnye az, hogy megelelő elhelyezé eetén a üllyeztéküreget terhelő vízzinte irányú erők kompenzálják egymát, így a két üllyeztékél relatív eltolódáából eredő alakhibák elkerülhetők. A kalapácüllyeztékeknél gyakori megoldá, hogy az elő-, előkéz- é kézüregeket egyetlen üllyeztéktömbbe munkálják be. Ez a zerzámkézítéi mód az üregek egyenlőtlen elhaználódáa miatt nem gazdaágo. E helyett célzerűbb a cerélhető betétek alkalmazáa. A korzerű mechaniku kovácajtókon kizárólag ezt a megoldát alkalmazzák. A 4.17 ábra rendzerezi a különböző változatokat. Az ábrán zerepel annak a lehetőége, hogy a üllyeztéknek nem egy, hanem két, egymára merőlege oztáíkja van. Ennek az elvnek az alkalmazáára peciáli géptipu zükége, melyet elrendezée kapcán vízzinte kovácológépnek nevezünk. (lád a továbbiakban) 4.17 ábra. Az üregek elhelyezée a üllyeztéktömbben A üllyeztéke kovácolá legontoabb elhaználója a járműgyártá, mely tipikuan nagyorozat- őt egye alkatrézeknél tömeggyártá. Az autógyárak kovácüzemeiben évről-évre lényegében kevé változtatáal azono darabokat gyártanak. A gyártá legontoabb ezköze a mechaniku kovácajtó (MKS,
- IV.18 - maxipré vagy maxima). Ezek egyorgattyú ajtók, névlege ajtolóerejük 10-100 MN, tipikuan 5 MN. Jellegzete példa látható a 4.18. ábrán. 4.18 ábra. Mechaniku kovácajtó (MKS) vázlata. Jellemző méret H 4000mm A gépállvány rendzerint öntöttva, zárt keretzerkezetű, négy kb. 00 mm átmérőjű menete ozloppal előezítve. Mechaniku kilökő a medvében é a gépaztalban. A gépaztal kb ±30mm tartományban állítható. Lökete kb 300 mm. Névlege löketzáma 3 5 /perc. A medvét lezuhaná ellen pneumatiku henger dugattyú védi. A záraz lemeze tengelykapcoló átmérője közel 000 mm. A mechaniku kovácajtókon alkalmazott betétezée zerzámozá rézeként ezekre a gépekre olyan vezetőozlopo zerzámházat zerelnek, mely el vannak látva a betétek tájoláára é rögzítéére zolgáló elemekkel, továbbá olyan kiváltáokkal, melyek lehetővé tezik a gép kilökőmechanizmua é a zerzám kilökői között a közvetlen kapcolatot. A 4.19 ábra egy ilyen zerzámházat é a betét mutatja.. A 4.0 ábra ennek egy a 4.1-4. ábra zerinti munkadarabra alkalmazáát mutatja be.
- IV.19-4.19a ábra. Mechaniku kovácajtón alkalmazott vezetőozlopo, hárommunkahelye zerzámház 4.19b ábra. A zerzámházba illezthető betét-pár. 4.0 ábra. Példa az elő- é kézrealakító műveletek elrendezéére mechaniku kovácajtón. A enti példa azt i bemutatja, hogy a kézüreget kell a középő helyre tenni azért, mert a gép által kiejtett erő é a zerzám nyomáközéppontja ez eetben egy egyenere eik, nem keletkezik olyan additív nyomaték, amely alakhibát é zerzám
- IV.0 - (őleg vezetőozlop) túlterhelét okoz. A enti zerzámozáal előállított technológiai or látható a 4.1 ábrán. 4.1 ábra 0 darabolá, 1 zömíté, előalakítá 3 kézrealakítá. A kéz kovácdarab rajza a 4. ábrán látható. 4. ábra. Mechaniku kovácajtón gyártott munkadarab. Az oró ajtók zerzámozáának i van egy onto zabálya. Előzör i az orót terhelni cak tengelyirányban zabad. Ezért az oró ajtókon cak egy üreg alkalmazáa javaolt, amelyet úgy kell elhelyezni, hogy az üregtöltékor keletkező nyomáelozlá eredője, az alakító erő hatávonala - má zóval a zerzám nyomáközéppontja - een egybe az oró tengelyével. Az oró ajtókon zárt orjacatornát, őt orjamente, zárt üreget i lehet alkalmazni, melynek alakítáához zükége erőt a nyomáközéppont meghatározáánál be kell zámítani. A nyomáelozlá illetve az alakító erő meghatározáa ezek zerint egy alapvető probléma. A zámítá módzereivel a VI.ejezet oglalkozik. A legpontoabbak a végeeleme zimuláció eljáráok, melyek haználata a gyakorlatokon ajátítható el.