1. Definicija postupka oblikovanja metala deformiranjem. Pod oblikovanjem materijala deformiranjem podrazumijeva se davanje metalu konačan oblik plastičnom deformacijom i razdvajanjem. 2. Skice raznih postupaka oblikovanja metala deformiranjem: a) Savijanje; b) Duboko vučenje; c) Optiskivanje; d) Vučenje vrata; e) Kovanje; f) Istiskivanje; g) Provlačenje. a) Savijanje:
b) Duboko vučenje:
c) Optiskivanje:
1
d) Vučenje vrata:
e) Kovanje:
2
f) Istiskivanje:
g) Provlačenje:
3. Primjena postupaka oblikovanja metala deformiranjem njene proizvodne, tehničke i ekonomske prednosti. S obzirom na oblik početnog materijala plastična deformacija se primjenjuje za: a) Preradu limova (table limova, trake, komadi-platine) b) Preradu kompaktnih tijela (valjani, kovani profili raznih oblika poprečnog presjeka, šipkasti materijal, gredice, debele ploče. Proizvodno-tehničke prednosti su: - Jednim relativno jednostavnim hodom stroja za OMD proizvode se dijelovi vrlo kompliciranog oblika, - Točnost izrađenih dijelova je velika jer se mogu postići vrlo uske izradne tolerancije - Dobivaju se proizvodi visokih mehaničkih kvaliteta koji uz to imaju i relativno manju masu. Ekonomske prednosti su: - Mali utrošak materijala jer je otpad sveden na minimum, - S odgovarajućom opremom, alatima i uređajima uz neophodnu automatizaciju tehnološkog postupka može se postići vrlo visoka proizvodnost, - Ne zahtjeva visokokvalificiranu radnu snagu jer strojevi za OMD su jednostavni za posluživanje - Moguća je proizvodnja velikih količina uz nisku cijenu koštanja i uz dobivanje složenih oblika. Ušteda u materijalu:
3
4. Podjela postupaka OMD.
5. Objasni pojam elastične i plastične deformacije (skica dijagrama naprezanje-deformacija i objašnjenje). Elastična deformacija: Ako se vlačna epruveta optereti, tada se ona najprije rasteže čisto elastično. Proba se vrača natrag u prvobitni položaj nakon opterećenja. Plastična deformacija: Ako tijelo nakon prestanka djelovanja sila se ne vrati u prvobitan oblik i dimenzije nego i nadalje zadrži novi oblik i dimenzije. Vlačna epruveta- početni položaj i nakon opterećenja (slika):
Ovisnost naprezanja plastičnog tečenja od deformacije (slika):
Kada se proba na istezanje optereti preko granice elastičnoti, onda počinje materijal plastično teči. Kod nekih metalinih materijala prije početka plastičnog tečenja nastupa nestabilnost. U opterećenom stanju ukupna deformacija je: . Nakon rasterećenja ostaju samo plastične deformacije. Proračun naprezanja plastičnog tečenja: – deformacija, – elastično područje – plastično područje – normalno naprezanje – naprezanje plastičnog tečenja A – ploština površine ReH – naprezanje tečenja Rm – vlačna čvrstoća 6. Oblikovljivost materijala - definicija. Oblikovljivost materijala je omjer između najveće deformacije koju neki materijal može podnijeti bez nestabilnosti pukotina, loma i ć parametara procesa.
4
7. Oblikovljivost materijala – procjena oblikovljivosti pomoću vlačnog pokusa.
Produljenje: Povećanjem
Kontrakcija: Povećanjem
povećava se oblikovljivost.
bolja oblikovljivost mat.
Povećanjem bolja oblikovljivost mat. Anizotropija: (što je veći, veća je oblikovljivost)
Eksponent funkcije očvršćenja: (što je n manji, oblikovljivost je bolja)
5
8. Oblikovljivost u postupku savijanja – savitljivost (izraz, dijagram i objašnjenje).
Izraz za određivanje unutarnjeg polumjera savijanja: Savijanje i vlačni pokus (slika):
a) Neutralna os prolazi kroz sredinu materijala:
- srednje vlakno - vlakno na rubu savijanja Dijagram: ovisnosti R/t od
b) Neutralna os ne prolazi kroz sredinu materijala:
6
9. Oblikovljivost u postupku kovanja – kovkost (skice i objašnjenje). Kovkost se može procijeniti pomoću: a) Pokusom na torziju:
Postoji visoki koef između odnosa broja okretaja epruvete u trenutku loma i podobnosti materijala oblikovanju. Što je n veći to je kovkost bolja. b) Pokus za procjenu penetracije materijala u procjep:
Mjeri se dubina penetracije materijala u procjep. Ako ide do kraja kovkost je izvrsna. c) Sabijanjem valjčića: Uzima se određeni broj valjčića, koji se zagrijavaju na određenu temp, nakon toga se sabijaju dok se ne pojavi pukotina. Ako nema pukotina mat je izvrstan za kovanje.
7
10.Oblikovljivost u postupku dubokog vučenja (skice i objašnjenje). Procjenjuje se pomoću: a) Anizotropije (
b) Pomoću dijagrama granične oblikovljivosti:
To je dijagramski prikaz kritične deformacije. Dijagram jasno razlučuje razaranje od područja uspješno postignute deformacije. Vrijednosti logaritamske def se računaju: , d- je promjer koji se promatra prije deformacije, l- je odgovarajuća veličina promjene promjera nakon deformacije.
8
11. Plastičnost materijala - definicija. Plastičnost materijala je sposobnost materijala da trajno mijenja svoj oblik. Kao mjerilo mogu poslužiti u komparativne svrhe karakteristike materijala: - produljenje , kontrakcija presjeka , Charpyev rad, naprezanje plastičnog tečenja čvrstoća , granica tečenja . Sposobnost plastičnosti materijala ovisi o: -vrsti materijala (čelik, alumunij), -stanju materijala (žareno, normalizirano), -strukturi materijala (finozrnata, grubozrnata) , -kemijskom sastavu
, specifični rad deformacije w, vlačna
12.Deformabilnost materijala - definicija. Deformabilnost materijala je sposobnost materijala da trajno mijenja svoj oblik određenom tehnologijom. Tehnologija obuhvaća: naprezanja, povijest deformacije (valjanje s i bez toplinske obrade), brzinu deformacije i temp. Dijagram ovisnosti deformabilnosti od temperature za neki čelik:
13. Pokusom određivanje deformabilnosti materijala. Uzima se određeni broj valjčića, koji se zagrijavaju na određenu temp. Nakon toga se sabijaju dok se ne pojavi pukotina. Mjere se ploštine površina Za savršeno plastične materijale je jer je beskonačno velik, a posve krhke materijale .
Dijagram: ovisnost omjera površina od temp zagrijavanja:
9
14.Oblikovanje metala deformiranjem u hladnom stanju. Deformacija polikristala sastoji se u promjeni dimenzija i oblika zrna, te relativno pomicanje zrna. Dolazi do izduženja zrna u pravcu najintenzivnijeg tečenja metala. Deformacija polikristala se ostvaruje klizanjem i blizančenjem0 kao i kod monokristala. Dolazi do pojave očvršćenja materijala. Krivulja naprezanja plastičnog tečenja pri hladnom oblikovanju:
15.Oblikovanje metala deformiranjem u toplom stanju. Kod postupka OMD u toplom stanju dolazi do deformacije kristalne rešetke, do izduženja zrna i do usitnjenja kristala. Ne dolazi do pojave očvrščenja materijala. Krivulja naprezanja plastičnog tečenja pri toplom oblikovanju:
10
16.Oporavak ili predah i rekristalizacija.
Sve promjene nastale kod hladne def monokristala i polikristala pomoću oporavka i rekristalizacije vraćaju (približavaju) u početno stanje.
Dijagram promjene mehaničkih osobina oporavkom i rekristalizacijom:
Dijagram rekristalizacije:
Kritični stupanj rekristalizacije je između 5 – 10%. U tom se slučaju kod temp 700°C dobiva grubozrnata struktura. Pri OMD za pojavu rekristalizacije potrebno je koristiti veći stupanj deformacije. Ako je provedena deformacija vrlo mala, ali iznad minimalne deformacije onda je zrno krupno jer postoji mali broj klica. Što je veći stupanj def. to je veći broj jako distordiranih mjesta, a time i veći broj klica te se smanjuje veličina klica. 17.Dijagram ovisnosti veličine zrna o temperaturi i logaritamskom stupnju deformacije, skicirati i objasniti. Kritični stupanj rekristalizacije je između 5 – 10%. U tom se slučaju kod temp 700°C dobiva grubozrnata struktura. Pri OMD za pojavu rekristalizacije potrebno je koristiti veći stupanj deformacije. Ako je provedena deformacija vrlo mala, ali iznad minimalne deformacije onda je zrno krupno jer postoji mali broj klica. Što je veći stupanj def. to je veći broj jako distordiranih mjesta, a time i veći broj klica te se smanjuje veličina klica.
11
18.Osnovne jednadžbe ravnoteže sustava koje su primijenjene za postupke OMD. a) Tri jednadžbe uvjeta ravnoteže:
b) Šest jednadžbi zakona tečenja:
c) Jedna jednadžba uvjeta tečenja: Tresca: von Mises: 19.Načini određivanja krivulje naprezanja plastičnog tečenja – nabrojati. -Vlačni pokus prema Siebelu, - Vlačni pokus prema Reihlu, - Metoda tlačenja valjaka, - Metoda tlačenja valjaka stožastim površinama, - Metoda kontinuiranog ispupčenja lima, - Metoda uvijanja, - Metoda savijanja
12
20.Određivanje krivulje naprezanja plastičnog tečenja vlačnim pokusom prema Siebelu. Prednosti i nedostatci.
U području jednolikog istezanja pretpostavka je daje vlačna sila jednoliko raspoređena po presjeku:
Iz konstantnosti volumena slijedi: U zoni suženja dobiva se veliki stupanj deformacije i stanje naprezanja nije više jednoosno, dolazi do troosnog napregnutog stanja. Matematički je moguće aproksimirati naprezanja nakon pojave vrata izrazom:
Prednosti: -zbog svoje jednostavnosti često se primjenjuje. Nedostaci: - probe se sužavaju već kod relativno malog stupnja deformacije Suženje probe:
Krivulja naprezanja plastičnog tečenja:
13
21.Određivanje krivulje naprezanja plastičnog tečenja vlačnim pokusom prema Reihlu. Prednosti i nedostatci. Naprezanje plastičnog tečenja u ovisnosti o linearna je zakonitost u logaritamskom koo sustavu kod nelegiranih i niskolegiranih čelika kod sobne temp i kod log def do ≈1. Krivulja tečenja: Konstante C i n se mogu proračunati:
n – je eksponent očvršćenja, - je stupanj deformacije kod jednakomjernog istezanja, e – je naza prirodnog logaritma – je vlačna čvrstoća Ako se naprezanje plastičnog tečenja treba približno izračunati: i su veličine prekidnih deformacija, koje se dobivaju vlačnom probom. Eksponent očvršćenja n: Prednost: - krivulja tečenja se može izračunati pomoću vrijednosti
,
i
.
22.Određivanje krivulje naprezanja plastičnog tečenja metodom sabijanja valjčića. Prednosti i nedostatci. Kod sabijanja valjaka pomoću ravnih ploha dolazi do bačvanja valjka radi trenja koje se javlja između kontaktnih ploha lata i valjaka. Uzorak gubi cilindrični oblik i stanje naprezanja više nije jednoosno. Zbog toga se podmazivanjem naprezanje smanjuje. Ako se obavlja dobro podmazivanje stanje naprezanja može se u dobroj aproksimaciji promatrati kao jednoosno.
- je usporedna deformacija i izračunava se: - je početni presjek, F – je sila tlačenja
14
23.Način proizvodnje sile.
Medij se može aktivirati pomoću mehaničke energije, detonacije eksploziva, kratkotrajne ekspanzije komprimiranog plina, pražnjenja električne energije pomoću magnetskog polja.
15
24.Konstantnost volumena i vrste deformacija (koje tri vrste deformacija su korištene u analiziranju postupaka OMD i kako se do njih dođe – izvod). Konstantnost volumena:
Pretpostavlja se da obujam pri plastičnoj def materijala ostaje nepromijenjen. Prilikom sabijanja nekog tijela s tlakom 1000 N/mm dolazi do redukcije volumena V i to za čelik 0,6%, bakar 07,%, aluminij 1,3%.
Tri vrste deformacija: a) Apsolutna deformacija: To je promjena dimenzija promatranog elementa:
b) Deformacija :
b) Logaritamska deformacija :
16
25.Rad deformacije – skica, izvod i pojašnjenje. Slika: sabijanje prizme za beskonačno mali iznos:
Za beskonačno mali pomak:
je specifični rad deformacije
Ako je
konstanta slijedi:
Srednje naprezanje plastičnog tečenja: je naprezanje plastičnog tečenja je logaritamska deformacija
17
26. Što je srednje naprezanje plastičnog i kako se ono izračunava? Nacrtati dijagram i objasniti. Kako se računa stvarni rad deformacije? Srednje naprezanje plastičnog tečenja: Dijeleći w s odgovarajućim dobivamo srednje naprezanje plastičnog tečenja kfm. Površina koja predstavlja w jednaka je površini pravokutnika duljine stranica kfm i . – je logaritamska deformacija w – je specifični deformacijski rad
Stvarni rad deformacije:
– je stupanj iskorištenja - je idealni rad deformacije 27. Proračun stvarne i idealne sile za sabijanje.
Kod sabijanja cilindra između dodirnih površina materijala koji se sabija i alata djeluje trenje. Idealna sila sabijanja: Ako se trenje zanemari dobiva se jednoosno stanje naprezanja: – konačni presjek – je naprezanje plastičnog tečenja Stvarna sila sabijanja: prema višeosnom stanju naprezanja: - je stupanj iskorištenja.
18
28. Proračun stvarne i idealne sile za valjanje.
Idealna sila savijanja: – ploština površine oblikovanja, - srednje naprezanje plastičnog tečenja. Stvarna sila valjanja:
- je stupanj iskorištenja 29. Proračun stvarne i idealne sile za provlačenje.
Idealna sila oblikovanja na početku provlačenja: w – je specifični deformacijski rad - je početni presjek Idealna sila oblikovanja na kraju provlačenja: – konačni presjek Stvarna sila oblikovanja:
- je stupanj iskorištenja
19
30. Proračun stvarne i idealne sile za istiskivanje.
Idealna sila na početku istiskivanja: - je početni presjek w – je specifični deformacijski rad Idealna sila na kraju istiskivanja: - je konačni presjek Stvarna sila istiskivanja:
- je stupanj iskorištenja
20
31.Brzina deformacije, alata i čestice materijala (Brzine koje je potrebno poznavati za teorijsko tumačenje pojava u postupcima OMD). Brzina logaritamske deformacije: Slika: Promjena brzine logaritamskog stupnja deformacije i brzina alata.
Brzina log deformacije
izračunava se općenito kao promjena log def u jedinici vremena.
Brzina alata: Kod sabijanja nekog paralelopipeda paralelnim pločicama s visine na iznosit će srednja brzina alata: gdje je t,s trajanje sabijanja. Stvarna brzina alata bit će promjenjiva, mijenjat će se od početka sabijanja do nule na kraju sabijanja. Dijagram brzine log def i brzina alata za kovački bat:
Brzina čestice materijala: Brzina čestice je različita jer čestice prevaljuju različite puteve za isto vrijeme t. Postoje točke gdje je brzina čestice nula i točke gdje je brzina čestice iznad 1 m/s. Brzina mat čestice se ne može izmjeriti.
21
32. Faktor trenja za hladnu plastičnu deformaciju – objasnite model na osnovu kojega se tumači fizikalna priroda sile trenja.
Dva tijela koja su u međusobnom dodiru, u kontaktu su samo na nekim mjestima, tj tamo gdje se ispupčenje alata dodiruje s ispupčenjem radnog predmeta. Broj hladno lokalno zavarenih mjesta ovisan je o sredstvu za podmazivanje pa faktor trenja kod hladnog OMD ako je podmazivanje dobro iznosi 0,05-0,1.
Sredstva za podmazivanje koja se najčešće koriste: prašak (molibdensulfid), -natrium stearat, -PbS, -emulzija sapunice, -mineralno ulje, -natrium borat 33. Faktor trenja za toplu plastičnu deformaciju – objasnite model na osnovu kojega se tumači fizikalna priroda sile trenja.
Dva tijela koja su u međusobnom dodiru, u kontaktu su samo na nekim mjestima, tj tamo gdje se ispupčenje alata dodiruje s ispupčenjem radnog predmeta. Kod tople OMD broj lokalno zavarenih mjesta je daleko veći nego kod hladne OMD. Broj toplo zavarenih mjesta ovisan je o sredstvu za podmazivanje pa faktor trenja kod toplog OMD, ako je podmazivanje dobro iznosi 0,1-0,3 a ponekad i do max 0,577.
Sredstva za podmazivanje: Koloidni grafit s vodom ili uljem,
22
34. Zašto koristimo grafit kao sredstvo za podmazivanje kod plastične deformacije čelika u toplom stanju? Zato što se grafit sastoji od lamelarne strukture za čiji je lom potrebna mala sila, to kod podmazivanja s grafitom faktor trenja iznosi 0,1.
35.Objasnite prednost upotrebe grafita i MoS2 za podmazivanje u procesima plastične obrade metala, te nacrtajte dijagram ovisnosti faktora kontaktnog trenja od specifičnog tlaka na obe vrste maziva. Grafit se sastoji od lameralne strukture za čiji je lom potrebna mala sila, to pod podmazivanja s grafitom faktor trenja iznosi 0,1.
Kod tlaka oko 700 N/mm faktor trenja je približno isti za grafit i za molibdensulfid pa je svejedno koji će se materijal primijeniti za podmazivanje. Grafit je jeftiniji pa se češće upotrebljava. 36.Homogeno preoblikovanje – koja se pojednostavljenja uzimaju u obzir? Nazivamo ono kod kojega se svaka točka materijala nalazi pod jednakim deformacijama, svaka točka materijala na svakom mjestu ima jednaka svojstva. Pojednostavljenja koja se uzimaju: a) Postoje samo normalna naprezanja i njih nazivamo glavnim naprezanjima: x = 1 , y = 2, z = 3. b)Smična naprezanja ne postoje: xy= xz= yz=0 37.Relativna sposobnost oblikovanja
– napisati i objasniti, primjeri iz prakse.
- je maksimalna vrijednost djelujućeg glavnog naprezanja. - je srednje normalno naprezanje Veličina može poprimiti vrijednost: za slučaj tj. ako je (jednakomjerni vlak). za slučaj tj. ako je (jednakomjerni tlak).
23
38.Relativni otpor plastičnog tečenja
– napisati i objasniti, primjeri iz prakse.
Veličina može poprimiti vrijednost: za slučaj (čisti smik) za slučaj tj. tj. za ravnomjerno svestrano naprezanje bez obzira jer vlačno ili tlačno. 39.Kada i zašto će biti bolja deformabilnost materijala tijela u obliku kugle kod dva slučaja tlačenja prikazana na slici? Jednoosno naprezanje- dolazi do loma kuglice:
Troosno naprezanje- ne dolazi do pucanja kuglice:
40. Uvjet tečenja kod jednoosnog napregnutog stanja? Kod jednoosnog naprezanja nastupa tečenje materijala kada djelujuće naprezanje , vrijedi za vlačni i tlačni pokus.
dostigne vrijednost
.
24
41. Stanje čistog smika, nacrtati i objasniti na Mohrovoj kružnici.
Čisti smik je određen izrazima: a) Teorija smičnih naprezanja: uvjet tečenja je: za
slijedi:
b) Teorija energije promjene oblika: uvjet plastičnog tečenja je: za
slijedi:
Razlika između ove dvije teorije je 15%. Nakon što se dostigne granica tečenja, materijal počinje teči djelovanjem naprezanja. Kako bi materijal u određenoj točki plastično tekao treba naprezanje dostići granicu tečenja. Iznos brzine deformacije ovisan je o vrsti stanja naprezanja. Naprezanje se ne može odrediti pomoću deformacija. 42. Uvjet tečenja prema Tresci i von Misesu. von Mises:
Tresca: 43. Kod trenja i trošenja alata objasniti najveći teoretski iznos faktora trenja za Trescin i von Misesov uvjet tečenja te komentirati. Uvjet tečenja za čisti smik:
Za tarni par ovo je tipično u slučaju pojave suhog trenja kod kojeg je postignuto: Prema Trescinoj teoriji:
Prema von Misesovoj teoriji:
Trenje može biti: suho trenje, granično trenje, miješano trenje i hidrodinamičko.
25
44. Izvod izraza za specifični tlak kod tlačenja prizmatičnog tijela. Dijagram raspodjele specifičnog tlaka na čeonim površinama.
za Tako je konstanta određena. za za
26
45. Skica postupka provlačenja sa svim navedenim veličinama koje se uzimaju u razmatranje pri izvodu Sachsovog izraza. Napisati krajnji izraz za provlačenje prema Sachsu i komentirati članove izraza.
Izraz za provlačenje prema Sachsu:
- je normalno naprezanje - je naprezanje plastičnog tečenja – je faktor trenja – kut matrice – konačni promjer - početni promjer
27
46. Skica i izraz za naprezanja kod provlačenja prema Siebelu.
Izraz za naprezanja kod provlačenja prema Siebelu:
Opći oblik izraza:
- je normalno naprezanje - je naprezanje plastičnog tečenja – je faktor trenja – kut provlačenja - optimalni kut provlačenja c- Poissonov omjer – logaritamski stupanj deformacije
28
47. Skica mogućih slučajeva naprezanja u vučenoj šipki pri prolasku kroz matricu.
48.Maksimalna redukcija prilikom provlačenja, komentirati kako se određuje i zašto. Minimalni promjer provlačenja dobiva se za maksimalnu redukciju:
49. Izraz za optimalni kut matrice kod provlačenja (Siebel), izraz za broj matrica, redukciju i logaritamsku deformaciju. Optimalni kut matrice: °
Broj potrebnih matrica:
Redukcija materijala:
Logaritamska deformacija:
29
50. Skica postupka dubokog vučenja i izrazi koji se koriste za proračun sile žiga. Sila žiga: ž ž
30
51. Skicirajte koja naprezanja su bitna kod dubokog vučenja i koje naprezanje izaziva gužvanje (nabore) materijala. Kako se smanjuje stvaranje nabora na obodu duboko vučenog lima? Na što treba paziti?
- radijalno naprezanje - tangencijalno naprezanje Uslijed tangencijalnih naprezanja mogu se stvoriti nabori prilikom dubokog vučenja. Upotrebom tlačnog prstena smanjujemo stvaranje nabora na obodu duboko vučenog lima. Treba paziti da je uvjetna nejednadžba zadovoljena:
onda je potreban tlačni prsten.
31
52. Savijanje – skica i izrazi na radijalna naprezanja u vlačnoj zoni i u tlačnoj zoni. Vlačna zona:
Tlačna zona:
32
53. Savijanje – izraz za neutralnu os. Objasnite zašto prilikom savijanja dolazi do pomaka neutralne osi (na početku je u sredini debljine savijanog lima a na kraju savijanja je pomaknuta)? Minimalni polumjer žiga R za savijanje bez pomaka neutralne osi:
Minimalni polumjer žiga R za savijanje s pomakom neutralne osi:
54. Proračun momenta i sile savijanja. Moment savijanja:
Sila savijanja:
55. Na kojem fizičkom principu su temeljeni moderni visokobrzinski postupci OMD? Na principu s velikim energetskim unosom (oblikovanje eksplozijom i električnom energijom) te postupcima izrade prototipova iz lima. Parametri koji su različiti od konvencionalnih OMD postupaka su: stanje naprezanja, brzina deformacije, promjenjiva temperatura i trenje. Cilj je iskoristiti parametre pojedinog procesa OMD kako bi došlo do lakšeg tečenja materijala, povećane deformacije koju materijal može podnijeti, povećanja točnosti izrade proizvoda, što u konačnici vodi jeftinijoj proizvodnji zbog manjeg broja potrebnih alata za OMD.
33
56. Visokobrzinski batovi, skica i objašnjenje. Koriste se za skidanje vijenaca s otkivaka, ili za rad s metalnim prahovima. Kod visokobrzinskog kovanja dolazi do povećanja temp predmeta uslijed topline koja se razvija zbog deformacijskog rada i trenja čestica metala. Ta temp može biti čak i veća od temp predmeta koji je izvađen iz peći. Izraz za kinetičku energiju:
57. Izgled vijenca ukovnja za visokobrzinske batove, skica i objašnjenje. Uloga vijenca kao kočnice je smanjena. Omogućava da materijal prvo ispuni alatnu šupljinu a zatim da višak materijala izađe kroz kanal vijenca. Za visokobrzinsko kovanje se koristi drugačiji pristup za konstruiranje spremnika viška materijala:
34
58. Oblikovanje eksplozivom skica principa rada i objašnjenje. Pri oblikovanju eksplozijom kemijska energija eksplozivne tvari koristi se za generiranje udarnih valova u nekom mediju (tekućina ili zrak) koji se usmjeravaju prema radnom komadu i deformiraju ga vrlo velikim brzinama. Koristi se u avioindustriji za kompleksne komponente, za filtre goriva, valovite ploče. Veliki izradci, dimenzija i do 10 m, mogu se oblikovati u samo jednoj fazi, i čelik do debljine 60 mm. Pogodno je za proizvodnju malih serija, ali se i velike serije mogu proizvoditi istovremenim oblikovanjem nekoliko komada. Postoje dvije vrste oblikovanja: direktni i indirektni.
59. Oblikovanje elektromagnetskim impulsom (elektromagnetsko formiranje), skica princip rada i objašnjenje. Oblikovanje djelovanjem elektromagnetskog polja je proces oblikovanja koji se temelji na korištenju elektromagnetskih sila za deformiranje metalnih obradaka. Brzina deformiranja kod ovog postupka oblikovanja je vrlo velika. U procesu oblikovanja elektromagnetskim poljem inducira se kratkotrajna struja u zavojnici korištenjem kapaciteta kondenzatora i visokobrzinskih prekidača (strujni impulsi visoke frekvencije). Ova struja inducira magnetsko polje koje prodire u obližnji radni komad (materijal radnog komada također je vodič) u kojem se generira vrtložna struja. Magnetsko polje zajedno s vrtložnom strujom inducira pojavu Lorentzove sile koja uzrokuje deformiranje radnog komada (sile između radnog komada i zavojnice su odbojne budući da su inducirane struje suprotnog smjera).
35
60. Inkrementalno formiranje, skica i objašnjenje postupka. Razlikujemo dva glavna procesa inkrementalnog oblikovanja: oblikovanje u jednoj točki i u dvije točke. Inkrementalno oblikovanje u jednoj točki, ne koristi potporne kalupe, matrice ili sekundarni alat. Prema slici: t0 - početna debljina lima, tf - nova stanjena debljina lima, Δz - vertikalni pomak alata u z - osi, ω - kutna brzina, α - kut spuštanja alata, SC - odabrani razmak između horizontalnih prolaza alata, vT - posmak. Inkrementalno oblikovanje u dvije točke sadrži djelomični ili potpuni kalup koji podržava metalni lim tijekom obrade, lim se istovremeno deformira u dvije točke. Primjena: proizvodi za provođenje plinova, sudoperi:
36
Primjer 1: 48 str Tijelo se početnih dimenzija
sabija oblikovanjem na dimenzije
Potrebno je izračunati: 1.apsolutnu deformaciju, 2.deformaciju i 3.logaritamsku deformaciju 1. Apsolutna deformacija
2. Deformacije
3. Logaritamska deformacija φ: a)
b)
Primjer 2: 49str Potrebno je izračunati logaritamski stupanj deformacije ako je: a) b) c) Rješenje: a) b) c)
37
Primjer: 51.str Cilindar iz čelika Ck 10 ( i w slika 2.56) sabija se bez gubitka ( =0) na pola svoje visine. Potrebno je proračunati idealni i stvarni rad deformacije. Poznato je: Poprečni presjek tj. visine su Rješenje: Logaritamska deformacija
.
Iz dijagrama (slika 2.56) za materijal Ck 10 i
očitava se
Volumen: Idealni rad formacije: Stvarni rad deformacije: Primjer: 53.str Sabija se cilindar iz materijala Ck 10, početna visina i promjera na konačnu visinu Kolika je maksimalna stvarna sila sabijanja ako pretpostavimo da je stupanj iskorištenja procesa 0,8? Rješenje: Početni presjek: Volumen: Konačni presjek: Logaritamska deformacija: Iz dijagrama (slika 2.56) za
očitava se
,
Sila na kraju sabijanja (maksimalna stvarna sila)
Primjer: 54 str Potrebno je izračunati srednje naprezanje plastičnog tečenja i potrebnu silu valjanja trake iz materijala Ck 10, početnog presjeka na presjek . Promjer valjka 2R=180mm a stupanj iskorištenja procesa procijenjen je na 0,7. Rješenje: Ploština površine početnog presjeka: Ploština površine izlaznog presjeka: Razlika visina: Duljina luka u zahvatu: Ploština površine oblikovanja: Logaritamska deformacija: Iz dijagrama za
očitava se
Srednje naprezanje plastičnog tečenja: Stvarna sila valjanja:
38
Primjer: 55. str Potrebno je stanjiti stjenku posude promjera dobivenu dubokim vučenjem sa na . Materijal posude je Ck 10. Koliko je srednje naprezanje plastičnog tečenja i potrebna sila provlačenja, ako se pretpostavi da je stupanj iskorištenja procesa 0,7. Rješenje: Početni presjek: Konačni presjek: Logaritamska deformacija: Iz dijagrama očitava se za Srednje naprezanje plastičnog tečenja: Stvarna sila provlačenja: na početku na kraju: Primjer: 56. str Koliko je srednje naprezanje plastičnog tečenja i stvarna sila istiskivanja puškice promjera uz stanjene stjenke? Vanjski promjer na kraju istiskivanja je , materijal Ck 10, stupanj iskorištenja procesa je 0,5. Rješenje: Početni presjek: Konačni presjek: Logaritamska deformacija: Iz dijagrama za
se očitava
Srednje naprezanje plastičnog tečenja: Stvarna sila istiskivanja: na početku na kraju
Primjer: 64.str Potrebno je odrediti vrijednost naprezanja plastičnog tečenja ako je poznato: aksijalno naprezanje 400 N/mm , tangencijalno naprezanje i radijalno naprezanje . Rješenje: Vrijednosti glavnih naprezanja su: , i Naprezanje plastičnog tečenja iznosi:
39
Primjer: 67.str Potrebno je odrediti naprezanje plastičnog tečenja ako je poznato: aksijalno naprezanje 400 N/mm , tangencijalno naprezanje -200 N/mm , radijalno naprezanje -150 N/mm . Rješenje: , ,
Primjer 1: 129.str Treba odrediti iznos i mjesto specifičnog tlaka na kontaktnoj površini prizme, tlačene s visine 50 mm. Poslije tlačenja visina iznosi 10 mm. Baza prije tlačenja iznosi , a poslije tlačenja . Sabijanje se obavlja u toplom stanju. Treba odrediti specifični tlak, radijalno naprezanje i silu sabijanja za slučaj: a) kad započinje sabijanje i tečenje materijala, b) kad je sabijanje završeno. Faktor kontaktnog trenja =0,125. Rješenje: a) kada započinje sabijanje i tečenje materijala
b) kad sabijanje završava
Primjer 2: 129. str Koliko je iznosilo naprezanje plastičnog tečenja na početku hladnog sabijanja slobodno stojeće prizme ako su na kraju sabijanja postignute dimenzije , baza . Specifični tlak na kraju sabijanja je izmjeren i iznosi . Prilikom sabijanja ustanovljeno je očvršćenje materijala od 100%. Kolika je vrijednost maksimalnog radijalnog naprezanja na kraju sabijanja? Rješenje:
40
Primjer 3: 130.str Koliko je maksimalno radijalno naprezanje na kraju sabijanja u slobodno stojećem punom cilindričnom tijelu početne visine i promjera ako je ono sabijano na 50% prvobitne visine? Faktor kontaktnog trenja iznosi 0,15 a naprezanje plastičnog tečenja na kraju sabijanja je 600 N/mm , pri čemu je to dvostruko veća vrijednost od one što je bila na početku sabijanja. Rješenje:
Primjer 4: 130. str Sabija se prizma dimenzija , i na dimenzije . Pri tome je omjer dimenzije i ostao isti kao što je bio na početku sabijanja. Sabijanje se obavlja kod 1000°C kod koje je naprezanje plastičnog tečenja N/mm . Potrebno je izračunati: a) kolike su stranice i , b) max. specifični tlak na početku i na kraju sabijanja. Rješenje: a) Stranice prizme su i
b)max. specifični tlak na početku i na kraju sabijanja
41
Primjer 5: 131. str U jednoj fazi nekog proizvodnog postupka sabijanjem se sabija slobodno stojeća aluminijska prizma na konačne dimenzije , i . Zbog efekta očvršćenja poraslo je naprezanje plastičnog tečenja, pa kod postignutih konačnih dimenzija iznosi 120 N/mm . Kod sabijanja prvog komada izmjerena je sila sabijanja 79700N, koja je porasla 5,35% nakon sabijanja 5000 komada. Kako se u ovoj fazi nije ništa vidljivo mijenjalo, zaključuje se da je porast sila nastao zbog većeg udjela trenja. Koliko je povećan faktor kontaktnog trenja nakon sabijanja 5000 komada? Rješenje:
provjera (79700=79704)
provjera (83963=83965) Trenje se povećalo za 50 %
Primjer 1: 139.str Potrebno je odrediti broj matrica u kontinuiranom postupku provlačenja čelične žice početnog promjera na konačni promjer , bez protuvlaka. U svakoj se matrici postiže jednaka redukcija površine presjeka . Kolika je sila provlačenja na izlasku iz 2. matrice i optimalni kut ako je naprezanje plastičnog tečenja i prolaskom kroz svaku matricu se povećava za 15%? Poznat je faktor kontaktnog trenja (računati po Sachsu). Rješenje: Broj matrica Logaritamska deformacija Optimalni kut matrice Sila provlačenja
42
Primjer 2: 140.str Provlači se Al žica početnog promjera na konačni promjer postupkom kontinuiranog provlačenja kroz matrica, tako da se u svakoj matrici obavlja jednaka redukcija presjeka žice. Potrebno je odrediti redukcije presjeka u postocima. Koliki je promjer žice na izlasku iz 3. matrice i njezin optimalni kut, ako je poznat faktor kontaktnog trenja =0,05? Rješenje: Redukcija nakon n=9 prolaza
Promjer nakon treće matrice Logaritamska deformacija
Optimalni kut matrice
Primjer 3: 141.str Treba odrediti najmanji mogući izlazni promjer matrice s polukutom konusa =9° za provlačenje okruglog profila početnog promjera . Na profil djeluje i sila protuvlaka koja uzrokuje naprezanje upola manje od vrijednosti naprezanja plastičnog tečenja . Proces teče bez očvršćenja i uz faktor kontaktnog trenja =0,05. Koliki je optimalni kut matrice? Rješenje:
Uvjet maksimalne redukcije je
43
Primjer 4: 142.str Treba provjeriti da li je moguće provlačenje čelične žice promjera raspolažemo matricom polukuta uz poznati faktor trenja provlačenja. Naprezanje plastičnog tečenja na izlasku iz matrice je Logaritamska deformacija
na promjer ako . Ako je provlačenje moguće, izračunati silu (izračunati po Siebelu).
Sila provlačenja
44
Primjer 1: 147.str Dubokim vučenjem okrugle posude iz čeličnog lima vlačne čvrstoće i debljine lima s= 1 mm dobivene su dimenzije unutarnjeg promjera i visine posude H= 250 mm. Matrica je izvedena iz sivog lijeva s polumjerom zaobljenja . Za sve tarne površine vrijedi faktor kontaktnog trenja = 0,2. Treba odrediti: 1. početni promjer rondele 2. potreban broj operacija dubokog vučenja 3. da li je potreban tlačni prsten 4. veličinu sile tlačnog prstena 5. veličinu sile žiga (samo za prvu fazu dubokog vučenja) Poznato je:
Rješenje: Početni promjer rondele
Potreban broj operacija dubokog vučenja usvaja se
usvaja se Potrebne su tri operacije dubokog vučenja Provjera da li je potreban tlačni prsten
Tlačni prsten je potreban Veličina sile tlačnog prstena:
Veličina sile žiga:
45
Primjer 2: 149. str Dubokim vučenjem okrugle posude od čeličnog lima maksimalne vlačne čvrstoće postignuto je nakon prve faze vučenja s maksimalno dopuštenom redukcijom unutarnjeg promjera i vanjskog promjera . Matrica je izvedena od sivog lijeva s polumjerom zaobljenja ruba . Za sve tarne površine vrijedi faktor kontaktnog trenja = 0,1. Izmjereno je naprezanje u limu zbog plastične deformacije prijelaza iz rondele u cilindrično tijelo i uslijed sile trenja tlačnog prstena te ovo naprezanje iznosi . Poznato je srednje naprezanje plastičnog tečenja i Treba odrediti: 1. početni promjer rondele 2. specifični tlak tlačnog prstena za vrijeme procesa dubokog vučenja 3. silu tlačnog prstena 4. silu žiga Rješenje: Početni promjer rondele
Specifični tlak tlačnog prstena
Sila tlačnog prstena
Sila žiga
46
Primjer 3: 150.str Iz okrugle rondele promjera i debljine s= 1,5 mm izrađuje se postupkom dubokog vučenja posuda promjera . Materijal rondele je mekani čelik vlačne čvrstoće . Matrica je alata izvedena iz sivog lijeva i ima polumjer zaobljenja . Faktor kontaktnog trenja za sve tarne površine je = 0,1. Poznato je N/mm ; . Treba izračunati: 1. da li je moguće posudu izraditi u jednoj ili treba više faza 2. da li je u postupku dubokog vučenja potreban vlačni prsten 3. kolika se naprezanja javljaju u materijalu 4. kolika je sila na žigu alata Rješenje: Broj faza dubokog vučenja:
posudu je moguće izraditi u jednoj operaciji Da li je potreban tlačni prsten:
Potreban je tlačni prsten Naprezanja u materijalu:
Sila žiga
47
