Uvod u tehnologiju oblikovanja deformiranjem

Uvod- prvi alat za kovanje bakra bio je kameni aki bez drke 7. i 6. stoljee prije Krista - prvi eki sa drkom potjee iz 9. stoljea prije Krista

Broj proizvedenih automobila u razdoblju od 1955.-1992. godine

Razvoj oblikovanja lima u automobilskoj industriji do 1939.

Najznaajnije industrijske grane za tehnologiju oblikovanja deformiranjem

12 000 tonska prea u gradu TERNI (ITALIJA)

Fizikalne osnove oblikovanja deformiranjemprilikom hlaenja metala stvaraju se klice ili centri kristalizacije kristali kristaliti zbog sluajne orjentacije kristalita materijal se ponaa kao izotropno tijelo najvaniji metali kristaliziraju u kubnom ili heksagonskom sustavu

Deformacija monokristala- sile koje djeluju na tijelo mijenjaju dimenzije i oblik tog tijela - elastina deformacija korelacija izmeu vanjskih sila i unutarnje energije - granica elastinosti granica izmeu plastine i elastine deformacije

Deformacija monokristala- dislokacija- nepravilnost kristalne reetke oko koje postoji zona manje vrstoe zbog poremeenosti veze meu atomima - plastina deformacija je gibanje dislokacije kroz reetku izazvano posminim naprezanjima

Deformacija monokristala- plastina deformacija monokristala odvija se uglavnom na dva naina: klizanjem (ravnine klizanja) i blizanenjem (ravnine blizanenja)

Deformacija monokristala ravnine i pravci klizanja

- sve to spreava gibanje dislokacija poveava otpor deformaciji, kao nap. strani atomi

Hladna plastina deformacija polikristalnog tijela

- deformacija se naziva hladnom ako se postupak deformiranja obavlja na temperaturi nioj od 0,3 temperature taljenja materijala - manja deformiranost u blizinama granica zrna hladna deformacija prvenstveno proces smicanja unutar zrna - deformiranjem se poveava broj dislokacija dolazi do ovrenja - smanjuje se otpornost na koroziju zbog povienja energije distordiranog kristala

Hladna plastina deformacija polikristalnog tijela

Promjene u deformiranom materijalu uslijed zagrijavanja- unutarnja naprezanja zaostala elastina naprezanja unutar materijala

Promjene u deformiranom materijalu uslijed zagrijavanja- rekristalizacija rast novih zrna iz distordiranog materijala - cilj smanjenje unutarnjih naprezanja - temperatura rekristalizacije temperatura pri kojoj poinje gibanje atoma, te se atomi ponovo mogu razmjestit u nedistordiranu reetku - 0,4 temp. taljenja za iste metale ili 0,45 do 0,5 temp. taljenja za slitine - rekristalizacija poinje kada je energija dovedena reetki dovoljna za savladavanje otpora gibanju atoma - sekundarna rekristalizacija nastupa pri previsokim temp. rast nekih kristalita na raun drugih kristalita

Dijagram rekristalizacije

Osnovni pojmovi oblikovanja deformiranjem- plastinost fizikalni pojam sposobnosti deformacije, ne mjeri se - duktilnost sposobnost materijala da se plastino deformira bez pojave loma, a mjeri se izduenjem ili kontrakcijom - deformabilnost sposobnost materijala da se plastino deformira bez pojave loma u definiranim tehnolokim uvjetima procesa, npr. temperatura, stupanj deformacije, brzina deformacije, itd.

Osnovni pojmovi oblikovanja deformiranjem- stupanj deformacije promjena dimenzija uslijed djelovanja vanjskih sila, poprenih presjeka i obujma - brzine: - brzina alata - brzina estice materijala - brzina deformacije

Osnovni pojmovi oblikovanja deformiranjem- brzina alata promjenljiva, od maksimalne vrijednosti na poetku do nule na kraju procesa

Osnovni pojmovi oblikovanja deformiranjem

- brzina estice materijala razliite brzine gibanja estica materijala zbog razliitih duina putova - razliite brzine znae i razliite potrebe za energijom odnosno radom

Osnovni pojmovi oblikovanja deformiranjem- brzina deformacije promjena deformacije u jedinici vremena

Osnovni pojmovi oblikovanja deformiranjem- brzina deformacije znaajno utjee na mehanika svojstva materijala

Trenje i podmazivanje u postupcima oblikovanja deformiranjem- kontaktno trenje je otpor koji pruaju dva tijela u meusobnom dodiru - posljedice i dokazi trenja: oteenje alata, oblik bavice tlaenog punog cilindra, razliita tvrdoa u uzdunom presjeku tlaenog valjka

Pojava nehomogene deformacije i mrtve zone kod tlaenja punog cilindra

Trenje i podmazivanje u postupcima oblikovanja deformiranjem- sila trenja prema Bowden-Taboru je suma svih sminih sila potrebnih za prekidanje mjesta kontakta

Trenje i podmazivanje u postupcima oblikovanja deformiranjem- Prema Kloos-u: - suho trenja postoje iste metalne povrina izmeu kojih dolazi do zavarivanja ili sljepljivanja estica frikcijskog para, =0.5 - granino trenja izmeu povrina postoji monomolekularni sloj nemetalnog materijala, =0.3 - mjeovito trenje u meuprostoru izmeu frikcijskog para postoji mazivo =0.1 - hidrodinamiko trenje ne postoji dodir izmeu povrine alata i povrine obratka =0.001 cilj podmazivanja smanjenje broja lokalnih zavara

Trenje i podmazivanje u postupcima oblikovanja deformiranjemVrste maziva: - za hladnu plastinu deformaciju: maziva koja se mijeaju s vodom (sapuni, krede, emulzije), razne vrste ulja i masti, filmovi i folije (PP, PE, smole), grafit, molibdendisulfid i teflon

- za toplu plastinu deformaciju: grafit, molibdendisulfid, teflon, drvena piljevina, staklo, soli

Priprema i zagrijavanje materijala u postupcima oblikovanja deformiranjem- lijevanje u elina kalupe, kokile ingot (39 tona, 350 tona) - nedostaci: krupnozrnata struktura, napukline, posljedice segregacije, oksidi, ukljuine plinova, itd.

Priprema i zagrijavanje materijala u postupcima oblikovanja deformiranjem- zagrijavanje jedna od temeljnih operacija u procesima oblikovanja deformiranjem - atmosfera u pei - vrste pei za zagrijavanje: - elektrine pei - indukcijske pei - plamene pei - komorne pei - potisne pei za zagrijavanje visokolegiranih elika - pei s rotirajuim dnom - protone pei

Kovanje- postupak oblikovanja najee u toplom stanju - za izratke manjih dimenzija i u hladnom stanju - glavni nedostaci tople deformacije: utroak energije i stvaranje oksida (25%) - razlikuju se: slobodno kovanje kovanje u ukovnjima

Slobodno kovanje- najstariji postupak oblikovanja - bez upotrebe kalupa - osnovne operacije kovanja su: - sabijanje - istiskivanje i raskivanje - probijanje - zasijecanje - savijanje

Sabijanje- je termin koji se koristi za opis postupka, kada postoji redukcija visine u lateralnom smjeru i slobodno teenje materijala u transverzalnom smjeru. Budui da postoji utjecaj trenja, materijal pokazuje razliiti stupanj deformacije, pa s tim povezano i razliite veliine tvrdoe, koja je vrlo dobar indikator stupnja deformacije i ovrenja, ako je postupak obavljen u hladnom stanju

Idealni sluaj bez trenja

Stvarno stanje trenje uzrokuje pojavu bavanja

Istiskivanje i raskivanje- oznaava operaciju gdje se smanjuje veliina poprenog presjeka, odnosno debljina materijala, ili se eli smanjenjem presjeka materijalu poveati duljina

Probijanje- je operacija slobodnog kovanja gdje se u obradak utiskuje odgovarajui alat i oblikuje slijepa rupa, a na kraju se ovo slijepo udubljenje probija zakretanjem obratka i formiranjem provrta

Zasijecanje- je operacija slobodnog kovanja i redovito je predoperacija iskivanja i izduivanja

Savijanje- je operacija slobodnog kovanja koja uzrokuje kombinaciju tlano-rasteznog naprezanja

Kovanje u ukovnjima- je postupak kod kojeg materijal pod djelovanjem sile alata ispunjava kalupnu upljinu ukovnja - razlikuje se: - pripremno kovanje u pripremnim kovakim gravurama - zavrno kovanje kada se stvara vijenac

1-gornji ukovanj, 2-donji ukovanj, 3-malj kovakog bata, 4-nakovanj kovakog bata, 5-10-klinovi za privrivanje

-

optimalna ispunjenost kanala za vijenac 70 % most kanala za vijenac (b,h) i proireni dio kanala za vijenac (b1,h1) ukovnji s kanalom za vijenac otvorenog tipa ukovnji bez kanala za vijenac zatvorenog tipa

- je postupak kod kojeg materijal pod djelovanjem sile alata ispunjava kalupnu upljinu ukovnja - razlikuje se: - pripremno kovanje u pripremnim kovakim gravurama - zavrno kovanje kada se stvara vijenac

Kovaki strojevi- Podjela strojeva prema vrsti pogona - mehaniki - hidrauliki - na pregrijanu paru - na komprimirani zrak- Podjela strojeva prema nainu gibanja alata - pravocrtno gibanje - kruno gibanje - Podjela strojeva - batovi - pree - horizontalni kovaki strojevi

Kovaki strojevi- Osnovne znaajke strojeva - energetske i kinematske - nazivna sila - korisni rad (u trajnom pogonu ili u jednom udarcu) - broj udaraca - broj okretaja - brzina alata - snaga i moment motora - geometrijske - put iga - dimenzije prostora za smjetaj alata

Kovaki strojevi- Podjela strojeva prema performansama - strojevi sa garantiranom silom - strojevi s garantiranim hodom alata - strojevi sa garantiranim radom odnosno energijom deformacije

Strojevi sa garantiranom silom

Strojevi s garantiranim hodom alata

Strojevi sa garantiranim radom odnosno energijom deformacije

Provlaenje- izrada ipkastih materijala jednostavnih ili sloenih oblika - razlozi poduzimanja postupka provlaenja: - promjena veliine ili oblika presjeka - ovrenje - glaanje povrine - kalibriranje - tehnoloka opravdanost

- provlaenje u hladnom ili toplom stanju

Duboko vuenje- proizvodnja limene robe i prerada lima u toplom, a najee u hladnom stanju

- proces se promatra kao dvoosno deformacijsko stanje

Istiskivanje- istiskivanje je postupak oblikovanja u hladnom, toplom ili polutoplom stanju - primjenjuje se prvenstveno za proizvodnju okruglih, etvrtastih ili profiliranih ipki i cijevi iz obojenih metala

Valjanje- najzastupljenija tehnologija - obavlja se prolaskom materijala izmeu dva valjka

Toplo valjanje - bez zaostalih naprezanje - sloj oksida na materijali Hladno valjanje - najee poslije toplog valjanja - ua tolerancijska polja

Poluproizvodi valjanja - blum - slab - gredica

Raspored valjaka u valjakim stanovima a) valjaki stan sa dva valjka b) stan sa tri valjka c) stan sa etri valjka kvatro stan d) klaster valjaki stan e) tandem valjaki stan

Valjanje navoja

Valjanje cijevi postupkom prema Mannesmannu

Savijanje- tijekom savijanja materijal je podvrgnut elastinim i plastinim naprezanjima - oblikovanje u hladnom i toplom stanju - podjela: - kruno savijanje - otro kutno savijanje - profilno ili otro savijanje

Hladno duboko utiskivanje

Povrinsko valjanje

Ostali postupciutiskivanje navoja i ozubljenja tiskanje duboko vuenje primjenom magnetskog polja duboko vuenje primjenom pranjenja elektrinog polja oblikovanje eksplozijom