OBLIKOVANJE OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM – skup postupaka kojima se sirovcu mijenja oblik pri čemu njegov volumen i masa ostaju nepromjenjeni. -osnovna podjela: VOLUMENSKO OL!KOV"N#E$ %Sabijanje %provlačenje %valjanje %kovanje %istiskivanje &ekstru'ija( %utiskivanje %savijanje OL!KOV"N#E OL!KOV"N#E L!M"$ %savijanje %)uboko vučenje %tiskanje &spinning( *OSEN! *OS+U*,!$ &ne napisat u kolokviju ako ako se tra-i osnovna po)jela( %uboko utiskivanje/ povr0insko povr0insko valjanje/ utiskivanje navoja i o'ubljenja/ tiskanje &pinning(/ oblikovanje eksplo'ijom/ )uboko vučenje primjenom magnetskog polja
PLASTIČNA DEFORMAIJA je$ *roces *roces koji re'ultira trajnom promjenom po'icija )ijelova i čestica tijela u o)nosu na prvobitne po'icije #e kli'anje po kli'nim ravninama ravninama #e gibanje )islokacija kro' kro' kristalnu re0etku re0etku i'a'vano smičnim napre'anjima •
• •
1. Objasniti pojam logaritamskog logaritamskog stupnja )e2ormacije3 ϕ
=
ln
h0 h1
4a logaritamski stupanj )e2ormacije vrije)i svojstvo a)itivnosti 0to 'nači )a je
56 7 5a 7 5b89 i poka'uje )a postoje po'itivne i negativne )e2ormacije. Logaritamski Logaritamski stupanj )e2ormacije pove'an je s relativnim stupnjam )e2ormacije 2ormulom $ ε
=
h0
−
h0
h1
(%)
:. ;a'lika i'me
mjeri se ili i')u-enjem ili kontrakcijom ili nekom )rugom meto)om Deformabilnost % materijala )a se )e2ormira be' pojave loma ali u
sebi uključuje i te6nolo0ke uvjete u kojima se )e2ormacija o)vija &stupanj )e2./br'ina )e2./temp./s6ema napre'anja(
!" Objasniti 0to je br'ina )e2ormacije&i br'ina )e2ormiranja( te prika'ati tablični raspon br'ina 'a poje)ine strojeve3 BR#INA DEFORMAIJE – br'ina tečenja materijala/ tj. promjena )e2ormacije u je)inici vremena/ o)nosno promjena speci=čnog pomjerenog volumena u je)inici vremena BR#INA DEFORMIRANJA – br'ina kretanja alata &v"L( kojim se i'vo)i te6nolo0ki proces )e2ormiranja Sustav stroja
*očetna br'ina alata&malja( Vala m>s atovi @%A +arne&vretenaste( pre0e 9.@%: Ci)rauličke pre0e 9.1%9.D
r'ina )e2ormacije ?&5( s%1 @9%1B9 19%:@ 1%@
. Nabrojite meto)e rje0avanja problema u oblikovanju )e2ormiranjem. 1.Elementarna meto)a plastičnosti :.Meto)a mre-e D.Meto)a vi'ioplastičnosti .Meto)a mo)eliranja @.Meto)a kli'ni6 linija B.Meto)a gornje granice &elementarna meto)a gornje granice(
A.Meto)a konačni6 elemenata F.Meto)a rubni6 elemenata G.Meto)a konačni6 volumena 1. ;a'lika konvencijalnog napre'anja prema 6ookeu i napre'anja plastičnog tečenja. Koja je osnovna ='ikalna ra'lika )vaju pojmovaH
%naprezanje plastičnog tečenja % vlačno ili tlačno napre'anje potrebno )a u )e2ormirajučem materijalu nastanu trajne plastične )e2ormacije &u i)ealnom procesu preoblikovanja be' trenja( Ona je 2unkcija materijala/ stupnja )e2ormacije/ br'ine )e2ormacije i temperature. %$oo%eovo nap&e'anje – vlačno ili tlačno napre'anje potrebno )a u ne)e2ormirajučem materijalu nastanu trajne plastične )e2ormacije Osnovna ='ikalna ra'lika je u računu napre'anja – ko) 6ookea koristimo "o/ a ko) napre'anja plastičnog tečenja "
:. Utjecaj br'ine )e2ormacije na napre'anje plastičnog tečenja u slučaju )e2ormiranja u 6la)nom i toplom stanju. ijagramom prika-ite utjecaj br'ine )e2ormacije i temperature na )e2ormabilnost metalnog materijala. Utjecaj br'ine )e2ormacije na napre'anje plastičnog tečenja je vi0i ko) vi0i6 temp. nego ko) ni-i6. ;"4L!KE OV!SE O$ svojstvima plastičnosti i temperaturi oblikovljiva metala. *orastom br'ine poveIava se čvrstoIa &ona utječe na granicu popu0tanja/ pro)uljenje i kontrakciju presjeka( i te raste )e2ormacijski otpor pri kovanju
DB. !'vo) i'ra)e 'a uvjet plastičnog tečenja u uvjetima je)noosnog napregnutog stanja3 &HHHH(
DA.Načini pristupa obra)i )e2ormiranjem i koji je in-enjerski pristupH &HHHH(
D. +emeljne te6nolo0ko%ekonomske karakteristike postupaka oblikovanja )e2ormiranjem.
vel(%a p&od)%a*(vnos* % u'rok je visoka e=kasnost & u O se u velikim količinama proi'vo)e ra'ličiti i'ratci( )jedna+ene d(,en'(je ( ol(% ('&a*%a – velika )imen'ijska točnost i'ratka s malim o)stupanjima )jedna+enos* .'(%alno-,e$an(+%($ svojs*ava – )irektno pove'ano s uje)načenom )imen'ijskom točno0Iu %val(*e*a – povr0ina i'ratka je kvalitetnija nego ona postignuta poliranjem ,(n(,aln( /)(*a% ,a*e&(jala – velika iskoristivost materijala &B9% G9J/ neka) i 199J( poolj0anje ,e$an(+%($ svojs*ava – samom proi'vo)njom &plast. )e2.( je osigurano )a se mogu po)nositi velika )inamička opterečenja %&a*%o v&(je,e ('&ade – u'rok je visokom pro)uktivno0Iu s,anjenje *&o0%ova p&o('vodnje – poslje)ica je min. gubitka materijala i visoke pro)uktivnosti ene&/e*s%( povoljan p&o1es – bolje iskori0tenje energije te njen manji utro0ak a)*o,a*('a1(ja ( &oo*('a1(ja – računala&mikroprocesori( upravljaju proi'vo)njom koja mo-e biti potpuno roboti'irana/ te računala tako
. Speci= čni ra) plaastične )e2ormacije i nač in na koji se ova veličina mo-e optimirati3 Objasnite stupanj )obrote ili )jelovanja postupka3
Spe1(.+n( &ad plas*(+ne de2o&,a1(je – ra) koji je potreban )a se obavi o)govarajuIi stupanj )e2ormacije &?( +ro0i se na$ • • •
;a) potreban )a se obavi o)govarajuIa )e2ormacija &i)( Savla)avanje kontaktnog trenja &tr( ;a) potreban 'a promjenu smjera čestica materijala & č(
O*+!M!4!;"N#E% mo-e se optimi'irati i'borom oblika alata/ te time utjecati na ra) trenja i ra) smjera čestica materjiala
%gubici koji se javljaju usre) trenja i )opunskog smicanja čestica i'ra-ava se preko s*)pnja do&o*e 8i)>8&Vk2m 5(>8&V?i)(> to je bilanca ra)a/ o) čega se sastoji ukupan ra) i kako se mo-e optimi'iratiH
(lan1a &ada plas*(+ne de2o&,a1(je 8 spe1(.+n( &ad de2o&,a1(je
@. 4a0to je )e2ormabilno stanje nestabilno i 0to i' te spo'naje slije)iH Nestabilno je 'bog unutarnji6 napre'anja/ koja su nastala )e2ormacijom polikristalnog materijala u 6la)nom stanju. Nakon prestanka )jelovanja sile koja u'rokuje plastičnu )e2ormaciju trebala bi nestati elastično napre'anje/ no to se ne )oga
G. oka'ati )a je stupanj )e2ormacije maksimalan u smjeru )jelovanja sile3
19. Kako na )e2ormabilnost metalni6 materijala utječe br'ina )e2ormacije i skica3 *oveIanjem br'ine/ napre'anje plastičnog tečenja raste/ a isto)obno otpa)a )e2ormabilnost. r'i postupak naime ima veIu čvrstoIu i bolja me6anička svojstva. Sporim tlačenjem posti-emo veIe stupnje )e2ormacije.
11.
Kako na )e2ormabilnost utječe s6ema napregnutog stanjaH
Ma*e&(jal olje podnos( *la+na nap&e'anja ne/o vla+na ( nap&e/n)* *la+n(, nap&e'anj(,a 3e (*( de2o&,a(ln(j(. U)jelom vlačni6 napre'anja )e2ormabilnost se smanjuje. +lačnim napre'anjem se 'rna usitnjuju a vlakom se stvaraju mikropukotine &sul=)i i 2os=)i na granicama 'rna( koje se 0ire po) )jelovanjem napre'anja i na kraju )ola'i )o loma. Energija )e2ormiranja )irektno ovisi o )e2ormabilnosti.
I
II
III
1:. D moguIa slučaja s6ema )e2ormacija i nave)i poje)ine postupke oblikovanja u kojima su o)govarajuIe s6eme )e2ormacija pritisnute3 Rlavne )e2ormacije se po)u)araju s glavnim napre'anjima. Na temelju inkompresibilnosti sve tri moguIe )e2ormacije ne mogu biti istog pre)'naka.
I – volumenska )e2.$ kovanje i valjanje II – ;avninska )e2.$ )uboko vučenje III – provlačenje i istiskivanje
:D. Kako glasi opIi matematički i'ra' kojim se )e=nira napre'anje plastičnog tečenja kao 2unkcija temperature/br'ine i stupnja )e2ormacijeH O;MUL"$
%matematička statistika nam omoguIava )a se kori0tenjem o)govarajuIi6 statistički6 meto)a prona
:. Objasniti pojam kli'ni6 ravnina i )e2ormiranje kli'anjem i bli'ančenjem3
Kl('ne &avn(ne % o)re
De2o&,(&anje %l('anje, % paralelno pomicanje tanki6 slojeva monokristala u o)nosu na susje)ne slojeve
:@. Navesti i objasniti poje)ine teorije očvr0čenja materijala kojima se obja0njava pojava poveIanja čvrstoIe u tijeku 6la)ne plastične )e2ormacije3
*eo&(ja d(slo%a1(ja % interakcija me
*eo&(ja a,o&2no/ sloja % )istor'ija na kli'nim ravninama )ovoljno velika )a se stvori =lm o) amor2nog materijala.+aj nekristaličan materijal nema kli'ni6 ravnina i )jeluje kao barijera kli'anju u ostalom kristalnom )ijelu materijala. *eo&(ja 2&a/,en*a1(je % uslije) )e2ormacije se kristal ra'bija na mno0tvo sitniji6 )ijelova i tako poveIava broj granica 'rna/ 0to u'rokuje otpor )aljnjem kli'anju i poveIava otpor )e2ormaciji
:. Objasniti i skicirati )e2ormaciju polikristala3 %ka)a na polikristaličan materijal )jeluju sile )ola'i )o kli'anja u onim ravninama koje imaju najpovoljniju orijentaciju 'a )e2ormaciju/ i to ka)a sila kli'anja )osegne kritičnu vrije)nost. ;otacija koja prati kli'anje )ovela je )ruge kristale koji su manje povoljno orijentirani )a se mogu )e2ormirati. e2ormacijom ti6 kristala )ola'i )o )aljne rotacije
:@. Kakve se promjene )e0avaju u )e2ormiranom materijalu ako ga po)vrgnemo postupku 'agrijavanja&-arenja(H %O)stranjuje se )istor'ija re0etke i'a'vana plastičnom )e2ormacijom/ sni-ava se tvr)oIa/ vlačna čvrstoIa/ granica ra'vlačenje/ a poveIava se električna vo)ljivost/ iste'ljivost i veličina 'rna.
;ekristali'acija – rast novi6 kristala i' )istor)iranog materijala &primarna( *orast 'rna – rast neki6 kristala na račun )rugi6 kristala &sekun)arna(
:B. Objasniti pojmove rekristali'acije/prekristali'acije i oporavka3
REKRISTALI#AIJA % proces ko) kojega 'apočinje gibanje atoma te se atomi mogu ra'mjestiti u ne)istor)iranu re0etku 'bog toga 0to se metal koji je bio po)vrgnut plastičnoj obra)i u 6la)nom stanju ne nala'i se u stanju ravnote-e PREKRISTALI#AIJA % mijenja se 2a'a ko) metala i slitina koje prola'e kro' temperaturu 2a'ni6 promjena OPORAVAK % ukupan broj )islokacija se ne smanjuje veI se mijenja raspore) i time omoguIava sni-avanje unutarnji6 napre'anja.
:A. to je potrebno )a bi nastupila rekristali'acija i čemu ovisi temperatura rekristali'acije ? *otrebna su$
• •
Minimalna )e2ormacija Energija )ove)ena re0etki )ovoljno velika )a svla)a otpor gibanja atoma
+emperatura ovisi o$ • •
*rimjesama i legirnim )o)acima/ i' čega slije)i 8P +ali0te materijala &9. +t 'a čiste metale/ 9.@ % 9.@@ +t 'a slitine(
:F. Koji uvjeti moraju biti ispunjeni )a bi )o rekristali'acije moglo )oIiH ijagramski prika' nji6ovog u'ajamnog )jelovanja3 aktori koji utječu na veličinu 'rna ko) rekristali'acije$ • • •
Stupanj ugnječenja +emperatura Vrijeme
:G. Objasniti kako se u oblikovanju )e2ormiranja obja0njava pojava trenja3 oka' )a trenje postoji/ kakve su poslje)ice trenja i kako se nastoje smanjitiH
Kon*a%*no *&enje % pojava i svla)avanje otpora koje pru-aju )va tijela u me
a4o0teIenje alata 4oblik bačvice tlačenog punog cilin)ra 14ra'ličita tvr)oIa u u')u-nom presjeku tlačenog valjka D9. Skicirati i )etaljno objasniti mo)el kojim u oblikovanju )e2ormiranjem obja0njavamo trenje3 4a obja0njavanje trenja koristi se Bo5den-Tao&ova ,e*oda čija je pre)nost ta )a nam )aje uvi) u priro)u trenja i varijacije veličina trenja u 'avisnosti o) stanja povr0ina i primjenjeni6 ma'iva. a bi moglo postojati tečenja materijala/neop6o)no i'me
D1. Objasni Sc6malt'ovu s6emu presjeka povr0inskog sloja metalaH to je to monomolekularni sloj i kako i 'a0to ga se nastoji reali'iratiH
S1$,al*'ova s$e,a p&esje%a pov&0(ns%o/ sloja ,e*ala % etaljno obja0njava 0ta se sa trenjem i primijenjenim ma'ivom stvarno )e0ava u procesu plastičnog tečenja Mono,ole%l)la&n( sloj % granični sloj ma'iva i'me
D:. to je to e=kasno po)ma'ivanje i koje uvjete mora ispuniti ma'ivo )a bi ono bilo uspje0noH Na vanjskom )ijelu metala uvijek postoji granični sloj &oksi)i( koji je nosioc ma'iva i a)6e'ijski sloj. "ko je sloj oksi)a veIi/ veIa je i a)6e'ijska sposobnost. +o je i ra'log 'bog čega se neka) vr0i 2os2atiranje materijala g)je i sam 2os2at )jeluje kao ma'ivo. to je a)sorpcijski sloj otporniji to Ie i e2ekat po)ma'ivanja i smanjenja trenja biti veIi. E.%asn(, se pod,a'(vanje, s,anj)je &oj lo%aln($ 'ava&a"
DD. Koje uvjete ispunjava ma'ivo u 6la)noj plastičnoj )e2ormacijiH
Mono,ole%)la&n( ,e6)sloj ,o&a (sp)njava*( )vje*e: a4mora se stvarati br'o 4mora biti -ilav i otporan na raski)anje 14mora imati antikoro'ivna svojstva d4velika sposobnost ra'ma'ivanja e4velika a)6e'ija prema metalu 24uje)načenost svojstava po)ma'ivanja /4lako o)stranjivanje nakon obra)e. Ma'(va %oja se %o&(s*e ) sl)+aj) $ladne de2o&,a1(je: a4ma'iva mje0ana s vo)om &sapuni/ kre)e...( 4ma'iva ne mje0ana s vo)om – ulja&priro)na/ sintetička( 14=lmovi/ 2olije d4gra=t/ molib)ensul=) i teTon D. Koje uvjete ispunjava ma'ivo u toploj plastičnoj )e2ormacijiH
Pos*ojanos* p&( v(so%(, *e,pe&a*)&a,a" Ko) postupka kovanja se koristi )rvena piljevina kao ma'ivo jer se ono ka) i'gori pretvori u pepeo koji stvara granični sloj. #o0 su se nekoI koristila stakla i soli.
D@. 0to je granica tople i 6la)ne )e2ormacijeH e2ormacija se na'iva 6la)nom u slučaju ka) se postupak )e2ormiranja obavlja na temperaturi koja je ni-a o) 9.D + t/ a )e2ormacija se smatra toplom u slučaju ka) se postupak )e2ormiranja obavlja i'na) temperature rekristali'acije &9. +t ta čiste metale/ 9.@ – 9.@@ +t 'a slitine/ ovisno o u)jelu legirni6 elemenata(
DF. Obajsnite na koji način )e2ormabilnost čeličnog materijala ovisi o temperaturi & skicirati )ijagram i o'načiti po)ručje suboptimalne )e2ormabilnosti/ crveni i plavi lom (
Na'iv plavi i crveni lom potječu o) boje loma na tom mjestu/ reTeksija sloja oksi)a
Na temp. !spo) %@ , )e2ormabilnost je vrlo mala/ riječ je o t'v. kr6kosti u 6la)nom stanju/ 'ato se ovakvi čelici ne smiju prera
