1

a) Teorijske osnove obrade deformisanjem

1.Podruje obrade deformisanjem

1. Obrada deformisanjem je vid obrade kod kojeg se materijal dovodi u stanje plastinog 2. teenja, tj. optereuje iznad granice razvlaenja. Deformacija koja nastaje u materijalu je 3. trajna. Ukoliko se optereenje poveava u nekom momentu doi e do razdvajanja estica 4. materijala. 5. Podruje obrade deformisanjem sa stanovita deformacije moe se podijeliti na: 6. plastinu deformaciju i 7. deformaciju do razaranja materijala.

Grafika interpretacija podruja obrade deformisanjem data je preko dijagrama istezanja za elastino-plastian materijal.

Svi procesi obrade deformisanjem odvijaju se u obiljeenom podruju, ogranienom linijama V A i R B . Procesi obrade materijala razdvajanjem odvijaju se po liniji RB. Razdvajanje materijala se moe vriti po otvorenoj reznoj liniji i l i po zatvorenoj konturi.

2. Naini podjele postupaka obrade deformisanjem i pregled osnovnih operacija.

Postupci obrade deformisanjem se dijele prema:

- temperaturi obrade; - naponsko - deformacionom stanju; - namjeni proizvoda; - brzini deformacije; - teenju materijala u zahvatu alata.

Prema obliku poetnog materijala obrada deformisanjem se moe podijeliti na:

- Preradu limova; - Preradu kompaktnih tijela.

Prema brzini deformacije obrada deformisanjem se moe podijeliti na:

- kvazistatiko deformisanje - superplastino deformisanje

2

- visokobrzinsko deformisanje Tehnoloki postupci obrade deformisanjem grupisani su u:

- Tehnologije oblikovanja lima; - Tehnologije razdvajanja; - Tehnologije zapreminskog oblikovanja i - Nove tehnologije.

3. Znaaj, prednosti, nedostaci i ogranienja primjene postupaka obrade deformisanjem.

Prednosti ovog naina obrade mogu se definisati sa tehniko-tehnolokog i ekonomskog aspekta, i to: 1) Izrada proizvoda komplikovanog oblika ostvaruje se u jednom hodu maine za deformaciju. Izrada istih proizvoda na drugi nain i l i ne bi bila mogua i l i bi zahtjevala vie radnih operacija. 2) Postie se velika dimenzionalna tanost proizvoda uz uske izradne tolerancije. 3) Proizvodi imaju visoke mehanike karakteristike i relativno malu teinu. 4) Postie se znaajna uteda u potronji materijala i energije. 5) Visok stepen produktivnosti, stabilnosti i pouzdanosti u radu. 6) Maine za obradu su jednostavne za posluivanje, tako da za proizvodnju nije neophodna visokokvalifikovana radna snaga. 7) Ekonominost u uslovima serijske i masovne proizvodnje. Pored navedenih prednosti, mogu se uoiti i ogranienja u primjeni kao to su: 1) Neekonominost u uslovima pojedinane i maloserijske proizvodnje. 2) Visoki investicioni trokovi prouzrokovani upotrebom skupih maina i ureaja za obradu. 3) Sloeni i komplikovani alati, ija je konstrukcija i izrada skupa.

3

4. Pojam plastine deformacije, vrste i naini izraavanja stepena deformacije

Tehnologija plastinog deformisanja (TPD) metala obuhvata procese kod kojih se pod dejstvom dovoljno velikog optereenja ostvaruje plastina deformacija, odnosno trajno mijenja oblik polaznog materijala. Polazni materijal je polufabrikat u obliku: limova, ploa, cijevi, punih profila itd. Po svojoj prirodi deformacije se dijele na: - elastine (postoje samo pod odgovarajuim optereenjem, prestankom optereenja nestaju), - plastine (suprotno od elastine, prestankom optereenja ostaju trajno). Vie od 80% svih metalnih materijala u ranijoj ili kasnijoj fazi prerade biva obraeno nekim od postupaka TPD. Osnovna osobina TPD jeste ouvanje neprekidnosti strukture oblikovanog materijala uz poboljanje karakteristika vrstoe i nepromenljivost zapremine.

Da bi se materijal mogao preraivati, potrebno je primjenom optereenja dovesti ga u stanje plastinog teenja. Potrebnu silu i energiju ostvaruju maine za plastino deformisanje: prese za obradu lima, kovake prese, maine za savijanje itd. Neposredno oblikovanje izvodi se u alatu koji se montira u radnom prostoru maine.

Deformisanje paralelopipeda

Izraavanje deformisanja:

4

b) Tehnologije razdvajanja

5. Osnovne specifinosti i vrste tehnologija razdvajanja.

6. Probijanje i prosijecanje.

5

7. Zazor kod probijanja i prosjecanja i nain njegovog izbora.

6

8. Fino probijanje i prosijecanje, specifinosti, prednosti i nedostaci u odnosu na klasino.

Geometrija komada je veoma raznolika, pri emu je debljina lima obino velika (iznad 5mm). Alati su

robusnije konstrukcije u odnosu na klasine. Od maine se zahtjevaju tri nezavisna dejstva. To su

specifine prese kompaktne konstrukcije koje imaju pogonski sistem sa donje strane.

9. Naini smanjenja sile probijanja i prosijecanja.

7

10. Vibraciono razdvajanje

Tabla lima se postavlja na radni sto maine koji je pokretan u pravcu dvije koordinatne ose. Na taj nain je

mogue dobiti bilo koji oblik krivolinijske konture. Ovakve maine obino imaju CNC upravljanje, a mogue

je koristiti i laser umjsto noeva.

11. Odsjecanje na makazama

Odsijecanje na makazama je postupak razdvajanja materijala pomou noeva razliitog oblika. Odsijecanjem se iz limova dobijaju trake, koje se koriste za dalju preradu u alatima na presama. Postupkom odsijecanja materijal se priprema za druge tehnoloke postupke.

Prema obliku i poloaju u toku procesa razlikuju se tri vrste noeva: ravni paralelni noevi; ravni nagnuti noevi; kruni noevi. Ravni paralelni i ravni nagnuti noevi koriste se za odsijecanje traka iz tabli lima ili za odsijecanje komada. Pomou ovih noeva mogu se odsijecati materijali debljine do 40 mm.

8

Ravni nagnuti noevi koriste se za sjeenje obradaka kod kojih je debljina relativno mala u odnosu na irinu. Upotrebom ovih noeva smanjuje se sila odsijecanja, jer je u toku razdvajanja samo dio ukupne duine linije razdvajanja u procesu deformisanja.

Kruni noevi koriste se za: odsijecanje traka iz tabli lima, uzduno i popreno odsijecanje traka i odsijecanje okruglih pripremaka. Pomou ovih noeva, zavisno od vrste maine mogu se odsijecati materijali debljine do 30 mm.

9

c) Savijanje

12. Naini i karatkteristike procesa savijanja

Savijanje spada u grupu postupaka tehnologije plastinog deformisanja koji se najee primjenjuju. Omoguava izradu irokog asortimana proizvoda, sa dimenzijama od dijelova milimetra pa do nekoliko metara. Dijelovi sloenih geometrija izrauju se u vie operacija. Karakteristika procesa savijanja je, u veini sluajeva, lokalno plastino deformisanje. Deformisana zona tada obuhvata manji dio zapremine komada, mada ima postupaka gdje se deformie kompletna zapremina (kruno savijanje npr.). Savijanje se primenuje kako u serijskoj tako i u pojedinanoj proizvodnji. Polazni materijal (polufabrikat) je najee lim u vidu trake ili table, ali to moe da bude ica, puni profil, cijev. Debljina limova za savijanje kree se od stotih dijelova milimetra pa do nekoliko desetina milimetara. Osnovni postupci savijanja su: 1. Savijanje pomou alata na univerzalnim presama (ugaono savijanje), 2. Profilno savijanje na specijalnim (abkant) presama, 3. Kruno savijanje, 4. Profilno savijanje pomou valjaka, 5. Savijanje cijevi, 6. Savijanje dijelova manjih dimenzija (od traka i ice) na specijalnim mainama.

13. Ugaono savijanje.

Izvodi se najee u alatima postavljenim na univerzalne prese (ekscentarske, koljenaste, hidrauline itd.) ili na specijalnim presama. S obzirom na oblik i broj mjesta savijanja moe biti: jedno dvo i vieugaono. Za jednougaono savijanje esto se koristi termin V savijanje; za dvougaono U ili C savijanje; a u primjeni je i termin Z savijanje. Jasno je da se ostvaruju i najrazliitije kombinacije ovih osnovnih oblika.

Alati su po koncepciji slini alatima za prosjecanje i probijanje. Razlika je u radnim elementima, ovde su to pritiskiva (savija, oblika) i matrica (kalup) za savijanje.

10

14.Elastino ispravljanje. Ukupnu deformaciju pri savijanju gotovo uvijek ini, pored plastinog, i elastini dio (posebno oko neutralnog sloja). Po oslobaanju savijenog dijela iz alata elastine deformacije nestaju, to rezultira poveanjem ugla savijanja (sl. 4.16). Pojava je tetna i kompenzuje se raznim mjerama, kao to je izrada alata sa manjim uglom savijanja, kako bi komad poslije elastinog vraanja imao zahtjevane dimenzije. Sl. Elastina povratnost pri savijanju Veliina ugla zavisi od vrste materijala i stepena deformisanja pri savijanju. Postoje razni izrazi za odreivanje (o), a kao primjer dat je sljedei empirijski izraz, koji vai za lim od ugljeninog elika 0260:

15. Kruno savijanje limova i profila.

Izvodi se na specijalnim mainama sa 3 ili 4 valjka. Savijaju se limovi manjih i veih debljina. Regulacija prenika komada, odnosno radijusa savijanja izvodi se promjenom rastojanja izmeu gornjeg i donjih valjaka h. Preporuena vrijednost za rastojanje izmeu valjaka iznosi L=(1,1 1,3)Dg , a prenik donjih valjaka Dd=(0,8 0,9)Dg. Sila na gornjem valjku (sl. 4.30), koja predstavlja deformacionu silu savijanja dobija se na osnovu sljedeeg izraza:

gdje je b irina komada; spoljanji prenik komada DS=2R+s; Rp granica teenja; E modul elastinosti. Prethodni izraz za silu savijanja izveden je s obzirom da su pri krunom savijanju na valjcima plastine deformacije relativno male, a elastino ispravljanje ima znaajan uticaj (koristi se izraz za moment unutranjih sila pri elastinoplastinom savijanju).

11

Ugao koji definie poloaj donjih valjaka () odreuje se iz geometrijskih odnosa:

Kod krunog savijanja esto se zahtijevaju veliki prenici komada pa je potrebno uporediti vrijednost eljenog poluprenika sa graninom vrednou maksimalog radijusa. 16. Savijanje cijevi.

Savijanje i druga oblikovanja cijevi krunog presjeka i drugih upljih profila, zahtijevaju primjenu posebnih alata i maina da bi se sprijeila ili u dovoljnoj mjeri kompenzirala pojava nekontrolisanog deformisanja u savijenoj zoni. Defekti se odnose na dobijanje spljotenog profila, pojavu nabora u zoni unutranjeg radijusa, lom u spoljanjoj zoni itd. Uspjeno savijena cijev podrazumijeva savijanje u jednoj ili vie savijenih zona sa ouvanim dimenzijama otvora i stanjenjem zida komada ispod kritinog iznosa. Sklonost ka pojavi defekata je vea kod tankozidnih cijevi. Ako je debljina zida cijevi dovoljno velika nije potrebno preduzimati bilo kakve mjere, cijev se savija kao puni profil. Najstariji nain (i danas se koristi u pojedinanoj proizvodnji) za spreavanje defekata pri savijanju cijevi, se sastoji u punjenju upljine cijevi deformabilnom materijom i zatvaranju krajeva. Materija treba da je takvih osobina da moe bez veih problema da pouzdano ostane u cijevi tokom oblikovanja, kao i da se zatim lahko izbaci van. Pokazalo se da je pijesak najpogodniji za ovu namjenu, ali se koristi guma i slini sintetiki materijali. U industrijskoj praksi pri veim serijama cijevi se ispunjavaju fleksibilnim jezgrima ili ipkom sa zaobljenim krajem (radijus odgovara radijusu savijanja). Po zavrenom savijanju jezgro se izvlai. Na sl prikazana su tri najee koriena principa kod savijanja cijevi. Pod a) je savijanje oko nepokretnog profilisanog bloka pri emu se preko draa djeluje na oba kraja cijevi. Postupak se rjee primjenjuje. Pod b) je ema tzv. rotacionog savijanja cijevi koje ima najiru primjenu. Centralnu poziciju ima rotirajui profilisani blok koji je vezan za pogonski sistem maine (najee hidraulini) i koji ostvaruje aktivni moment savijanja. Donji dra cijevi je nepokretan, a gornji rotira zajedno sa centralnim blokom. Oblikovanje je vrlo efikasno, a proces je pogodan za kompjuterizovano upravljanje. Maine su kompaktne i produktivne.

Pod c) je slian princip, ali je centralni blok nepokretan. Savijanje izvodi gornji dra. Savijanje cijevi je mogue izvoditi i u alatima. Ako se ostvari pritisno naponsko stanje aksijalnim sabijanjem krajeva, uz ispunjavanje cijevi fluidom ili drugim deformabilnim materijalom, mogue je postii velike promjene oblika i velike stepene deformisanja bez defekata.

12

17. Profilno savijanje limova pomou specijalnih presa i pomou valjaka.

Masovna proizvodnja limenih profila vee duine i talasastih limova izvodi se na mainama za profilisanje limova pomou valjaka. One mogu imati i vie od 20 radnih pozicija sa odgovarajuim valjcima u zahvatu. Iako traka kontinualno ide (esto brzinom i preko 3 m/s) oblikovanje je postupno, vieoperaciono, sa relativno malim uglom savijene zone u jednoj operaciji . To omoguava dobijanje veoma sloenih profila od lima. Izvode se i dopunske operacije (odsjecanje itd.). Shema profilicanja limova na valjcima:

d) Duboko izvlaenje

18. Duboko izvlaenje, osnovne specifinosti, primjena, vrste, skica alata. Pod dubokim izvlaenjem lima podrazumjeva se takav vid oblikovanja pri kome se od poetnog nedeformisanog, ravnog oblika (razvijene ploe, razvijenog stanja) dobija tijelo prostorne neprekidne konfiguracije. U principu, to je oblik posude otvorene sa jedne strane, dok sa druge ima zatvoreno dno. Obrada izvlaenjem se redovno vri u hladnom stanju, osim u posebnim sluajevima kada se komad mora zagrijavati (pogorani uslovi obrade mala plastinost). Prema ponaanju debljine lima tokom procesa oblikovanja razlikuju se dva postupka: a) duboko izvlaenje bez promjene debljine lima (primenjuje se kod tankih limova i ima jedno od dominantnih mjesta u industriji prerade metala uopte), b) duboko izvlaenje sa stanjenjem (primenjuje se kod debljih limova, ima karakteristike zapreminske obrade i posebno se izuava).

13

Prema geometriji gotovog komada mogua je sljedea podjela: a) isto duboko izvlaenje (izvlaenje upljeg cilindrinog tijela sa ravnim dnom) i duboko izvlaenje rotacionih dijelova, b) duboko izvlaenje ostalih dijelova pravilnog geometrijskog oblika (kutijasti dijelovi), c) izvlaenje dijelova nepravilnog geometrijskog oblika (npr. blatobran karoserije automobila). Dijelovi dobijeni postupcima dubokog izvlaenja imaju iroku primjenu u: 1) automobilskoj industriji (dijelovi karoserije itd.), 2) avio-industriji, industriji inskih vozila, brodogradnji, 3) industriji kunih aparata i posua, 4) elektro i elektronskoj industriji, 5) poljoprivrednoj i procesnoj tehnici, 6) drugim oblastima (u manjem obimu). Osnovna shema oblikovanja u alatu za duboko izvlaenje:

19. Osnovne karakteristike radnih elemenata alata za duboko izvlaenje.

14

ematski prikaz mehanine prese koja se najee koristi u obradi deformisanjem. 20. Posebni postupci dubokog izvlaenja: a) Rotaciono izvlaenje Deformisanje se izvodi na mainama koje su u principu sline strugu. Oblika sa profilom koji odgovara gotovom komadu rotira zajedno sa limom koga pritee dra. Alat (valji ili drugi oblik) u parcijalnom zahvatu oblikuje komad (sl. 5.40). Dobijaju se osnosimetrini komadi esto sloenih krivolinijskih kontura (satelitske antene itd.).

Rotaciono izvlaenje (lijevo portni poloaj, desno kraj oblikovanja) Maine za rotaciono izvlaenje mogu da budu veoma sofisticirane (CNC), i primjenjuju se upravo za dobijanje komada sa sloenim krivolinijskim konturama. Profil oblikaa nije fiksan ve se programski formira kretanjem valjka (pokretan u dvije koordinatne ose). Na isti nain djeluje i valji za oblikovanje. Primenjuje se i postupak rotacionog izvlaenja sa stanjenjem u dvije varijante: istosmjerno i suprotnosmjerno i to za spoljanju i unutranju obradu. Polazni komad ima veu debljinu i na raun njenog smanjenja dobija se eljena geometrija rotacionog komada. Deformacione sile su znatno vee.

15

b) Hidromehaniko duboko izvlaenje Oblikovanje se izvodi uz pomo fluida pod pritiskom u razliitim varijantama. Pritisak se ostvaruje snagom prese ili pumpom visokog pritiska. Postiu se vei stepeni izvlaenja (>2,7) i sloeniji oblici komada u odnosu na klasino izvlaenje (max2), ali uz znatno vee trokove. Red veliine potrebnih pritisaka fluida iznosi: za aluminijum i njegove legure 50 200 bara, za eline limove 200 600 bara, za limove od nehrajuih elika 300 1000 bara.

Pritisnim dejstvom fluida i formiranjem sloja uslovi deformisanja su znatno poboljani u odnosu na klasine alate. c)Izvlaenje uz pomo gume Guma kao veoma deformabilan materijal, koristi se u alatima za duboko izvlaenje specifinih komada u uslovima maloserijske proizvodnje (aluminijumski dijelovi u vazduhoplovnoj industriji, sloeniji oblici dijelova). Umjesto gume mogu da se koriste pojedini polimerni materijali. Guma moe da igra ulogu izvlakaa ili matrice.

d) Izvlaenje uz pomo eksploziva. Spada u visoko brzinska oblikovanja. Brzina udarnog talasa poslije detonacije TNT je oko 6700 m/s, a konkretna brzina u deformisanju na komadima za oblikovanje je obicno 30- 200 m/s. Maksimalan pritisak udarnog talasa moe da se rauna prema izrazu:

16

M masa eksploziva k konstanta zavisna od vrste eksplozije m empirijska konstanta a rastojanje od komada za oblikovanje do eksplozije 21. Duboko izvlaenje sa redukcijom debljine zida (karakteristike, principi, primjena i prorauna poetnog materijala. Duboko izvlaenje s redukcijom debljine zida je postupak kod kojeg se vri istovremeno redukcija po preniku i debljini radnog predmeta. Kao pripremici najee se koriste komadi dobijeni procesom dubokog izvlaenja. Ova tehnologija se najvie primjenjuje u namjenskoj industriji za proizvodnju municije. Na osnovu izgleda pripremka i izratka moe se uoiti da u procesu izvlaenja s redukcijom debljine zida dolazi do redukcije prenika i debljine zida poveanjem visine radnog predmeta. Debljina dna radnog predmeta ostaje konstantna u toku procesa. U procesu izvlaenja sila se preko izvlakaa prenosi na radni predmet koji se potiskuje kroz otvor prstena na izvlaenju. Osnovni izvrni dijelovi alata su izvlaka i prsten za izvlaenje. Prstenovi za izvlaenje izrauju se od konstrukcionog elika sa radnim dijelom od tvrdog metala. Prenik prstena izvlaenja odreuje se na osnovu zadanog vanjskog prenika radnog predmeta. Izvlaenje sa redukcijom debljine zida najee se projektuje tako da se prvo izvri redukcija po preniku pa zatim debljina zida. Najee se izvodi na viestepenim alatima. Proces se izvodi kontinuirano kroz vie prstenova, koji su u alatu postavljeni jedan iza drugog. Izraz za izraunavanje deformacione sile izvlaenja s redukcijom debljine zida: Dimenzije pripremka odreuju se iz uslova jednakosti zapremine prije i poslije deformisanja. e) KOVANJE 22. Karakteristike i osnovne tehnoloke operacije kod slobodnog kovanja. Obavlja se na kovakim mainama uz pomo univerzalnog jednostavnog alata (najee viestrukim ponavljanjem operacije sabijanja izmeu ravnih povrina). Primjenjuje se u pojedinanoj i maloserijskoj proizvodnji. Koristi se i kao pripremno kovanje za operacije kovanja u kalupima. Ovaj vid kovanja je jedina tehnologija obrade primjenljiva na oblikovanje dijelova veoma velikih dimenzija (vratila velikih brodskih motora, vratila propelera velikih brodova, optereeni dijelovi velikih maina u eljezarama itd.) Osnovne operacije kod slobodnog kovanja su: izduivanje, proirivanje i sabijanje.

17

23. ta je potrebno definisati da bi se konstruisao kovaki crte kod ukovnog kovanja? Polazna osnova za definisanje konane geometrije otkovka je konstruktivni crte dijela spremnog za ugradnju. Geometrija otkovka se uvijek (manje ili vie) razlikuje, i da bi se pravilno definisala treba poznavati tehnologiju kovanja i naknadnu obradu. Da bi se definisala geometrija otkovka kao osnova za projektovanje alata i tehnologije kovanja potrebno je odrediti: a) poloaj i oblik podione ravni/ povrine, b) veliinu dodataka za obradu i kovake tolerancije, c) kovake nagibe i kovake radijuse zaobljenja, d) povrine za oslanjanje (bazne povrine), e) oblik i dimenzije ploica na mjestima otvora /ploice za probijanje i slijepa udubljenja. 24. Definiite redoslijed izvoenja tehnolokog procesa izrade otkovaka ukovnim kovanjem. Pri uobiajenim uslovima tehnoloki postupak toplog kovanja podrazumjeva odgovarajui redosljed neophodnih operacija od kojih pojedine nisu vezane za plastino oblikovanje, ali se smatraju operacijama u sklopu ukupnog tehnolokog procesa dobijanja otkovka : 1. odsjecanje polaznog materijala odgovarajueg oblika sa tanim dimenzijama ili masom (zavisno od potrebne zapremine), 1. zagrijavanje komada (odgovarajui reim i temperatura zavise od vrste materijala), 2. kovanje u jednom ili vie alata, sa odgovarajuim brojem gravura, 3. krzanje (opsjecanje vijenca i probijanje ploice, ako postoji), 4. termika obrada (normalizacija, poboljanje, arenje itd.), 5. ienje otkovka (pjeskarenje, bubnjanje itd.), 6. kalibrisanje i ispravljanje (u hladnom stanju), 7. kontrola oblika, dimenzija, povrina i unutranjih greaka (ferofluks, ultrazvuni ureaji i radiografsko snimanje).

18

25. Podiona ravan, dodaci za obradu, tolerancije, uglovi nagiba, radijusi zaobljenja i vrue kote kod ukovnog kovanja.

Podiona povrina predstavlja povrinu sastava gornjeg i donjeg kalupa, odnosno povrinu po kojoj se formira vijenac. Tei se da to bude ravan upravna na pravac kretanja gornjeg kalupa zbog jednostavnije izrade alata i odsustva bonih sila. Meutim, u nekim sluajevima to nije mogue i tada se preduzimaju mjere za uravnoteenje bonih sila (simetrian raspored gravura itd.). Kriterijum izbora poloaja podione ravni koji mora uvijek da bude zadovoljen je izvlaenje otkovka iz gravure. Sve ostalo (teenje metala u gravuri, izrada gravure, sloenost alata za krzanje itd.) definie se poslije analize tehnolokog procesa, veliine serije, razliitih zahtijeva itd.

- Pri odreivanju dimenzija otkovaka potrebno je uzeti u obzir dodatke za obradu (naknadna obrada rezanjem kako bi se dobio traeni kvalitet povrine i tanost dimenzija) i kovake tolerancije (prouzrokovane netanostima kovanja po visini, nepotpunog ispunjavanja zavrne gravure, krivljenja ose, ekscentrinostima pri probijanju ploice itd.). Podaci su empirijski i biraju se iz odgovarajuih preporuka. - Kovaki nagibi i zaobljenja imaju dvostruku ulogu: olakavanje vaenja otkovka iz gravura (prije svega kod kovanja na ekiu) i smanjivanje otpora pri teenju zagrijanog metala u cilju potpunog ispunjavanja gravure. Uglovi nagiba i potrebni radijusi biraju se iz preporuka zavisno od visine otkovka. - Povrine za oslanjanje (bazne povrine) imaju znaaj za operacije naknadne obrade rezanjem zbog potrebe stabilnog i pouzdanog stezanja komada. Potrebno ih je odabrati tokom definisanja geometrije otkovka i naznaiti na crteu otkovka. Po pravilu, to su povrine iji poloaj ne zavisi od habanja alata pri kovanju. - Pri kovanju nije mogue direktno dobiti otvore (odnosno dobijaju se tzv. slijepi otvori). Oni su u operacijama oblikovanja pri kovanju zatvoreni tzv. ploicama. Osnovni razlog umetanju ploica je omoguavanje teenja materijala u horizontalnom pravcu i ispunjavanje gravure uz istovremeno definisanje udubljenja potrebnog za otvor. Ploica se odstranjuje naknadnom kovakom operacijom krzanja, kada se (obino u jednom alatu) odstranjuje i vijenac.

19

Na osnovu prethodno iznesenog postupka formira se crte otkovka. Primjer je dat na sl. Oznaene mjere su tzv. hladne mjere. Da bi se dobile konane mjere zavrne gravure uzima se u obzir koeficijent irenja metala pri zagrijavanju, mjere koriguju i definie zavrna gravura. 26. Uloga, znaaj i vrste kanala za vijenac. Vijenac ima sutinski znaaj i njegova uloga obuhvata: - prima viak materijala, - stvara potreban otpor bonom isticanju i omoguava potpuno ispunjavanje gravure, - pri kovanju na ekiima ublaava direktan sudar gornjeg i donjeg kalupa. Geometrijske mjere biraju se iz odgovarajuih preporuka zavisno od dimenzija i sloenosti otkovka. Kod kovakih presa vijenac se formira zahvaljujui minimalnom zazoru izmeu kalupa.

Razliiti oblici kanala za vijenac pri oblikovanju na kovakom ekiu.

20

27. Predzavrna i zavrna gravura. U najveem broju sluajeva konani oblik otkovka se formira postupno. Zbog toga postoje tzv. pripremne, prethodne i zavrne gravure (samo zavrne gravure imaju vijenac). Gravure se izrauju u monolitnim blokovima (kovanje na ekiu) ili u posebnim blokovima (kovanje napresi). Zagrijavanje polaznih komada vri se u plamenim peima (gasne, na tena goriva) ili u elektrinim peima (najee elektro-indukcione). Drugi nain zagrijavanja je skoro obavezan za kovanje na presama poto se u prvoj operaciji kovanja zbog neudarnog dejstva maine ne moe skinuti oksidna kora (sagorjeli povrinski sloj, nem. Zunder/cunder) koji nastaje pri zagrijavanju u plamenim peima. f). Istiskivanje 28. Osnovne karakteristike procesa istiskivanja. Istiskivanje je proces masivnog oblikovanja pri kome se materijal, pod dejstvom optereenja, dovodi u plastino stanje i oblikuje teenjem kroz predviene otvore u alatu. Izvodi se najee u hladnom stanju, mada moe da bude polutoplo i toplo. U zavisnosti od geometrije teenja postoje tri osnovne vrste istiskivanja: istosmjerno, suprotnosmjerno i radijalno . Nazivi su formirani prema odnosu smjera kretanja pritiskivaa (istiskivaa) i smjera teenja materijala.

21

Osnovne karakteristike procesa: - najee se dobijaju osnosimetrini dijelovi prenika D 50mm i duine L 100mm , - masa dijelova je najee do oko 3 kg (maksimalna postignuta masa elinih komada oko 50 kg, zahtijeva maine ogromne snage i alate specijalne konstrukcije), - kratko vrijeme izrade, - visok stepen iskorienja materijala i energije, - visoka tanost i kvalitet obraenih povrina, - poboljanje mehanikih osobina materijala, - velika optereenja alata (kontaktni pritisci i do 2500 MPa pri istiskivanju elika), - kod istiskivanja elika neophodna je elektrohemijska priprema povrine komada, - opravdana je primjena kod veih serija (iznad 1000 meseno za vee delove). - Vrste istiskivanja: a) Istosmjerno

Cilindrini polazni komad postavlja se u matricu. Pritiskiva deluje silom F i materijal istie kroz otvor matrice, pri emu je prelaz sa veeg na manji (izlazni) prenik pod uglom .

Pokazatelji deformacije su: -prirodna deformacija:

-relativna deformacija:

Ukupna sila istiskivanja moe da se odredi kao zbir sljedeih komponenti:

Fid idealna sila istiskivanja (bez trenja), Ftkm komponenta deformacione sile potrebna za savladavanje otpora trenja u konusnom dijelu matrice, Fut komponenta koja se odnosi na otpore unutranjeg trenja usled promene pravaca metalnih vlakana,

22

Ftcm komponenta koja se odnosi na otpore trenja u cilindrinom dijelu matrice. Konano se dobija izraz za deformacionu silu istiskivanja punih komada:

Deformacioni rad (slika iznad): W = F (h0 h1) b) suprotnosmjerno

Ovim postupkom dobijaju se uplji komadi najee oblika tankozidne ahure, neto debljeg dna. Polazni komad se stavlja u matricu. Na njega djeluje pritiskiva, u prvoj fazi ga sabija, a zatim prinudi da tee vertikalno navie kroz prostor izmeu matrice i pritiskivaa. Prva faza procesa obino se pojednostavljuje i smatra da odgovara slobodnom sabijanju. U drugoj fazi ostvaruje se teenje u vertikalnom pravcu, odnosno istiskivanje.

23

Pokazatelji deformacije su: Prirodna (logaritamska) deformacija:

Relativna deformacija:

Ukupni radni pritisak istiskivanja (srednji pritisak na pritiskiva): p = p1 + p2

Pri tome je p1 pritisak koji se odnosi na prvi dio procesa oblikovanja (slobodno sabijanje), a p2 pritisak istiskivanja kroz otvor izmeu pritiskivaa (istiskivaa) i matrice.

Konano, ukupni izraz za deformacionu silu:

A povrina ela istiskivaa. Deformacioni rad: W = F (h0 h2) Na sl. data je zavisnost sile od hoda, sa opisom faza procesa oblikovanja.

24

c) radijalno

d) kombinovano 29. Toplo istiskivanje profila, ipki i cijevi. Toplo istiskivanje profila, ipki i cijevi obino se klasifikuje kao metalurka disciplina primarne obrade deformisanjem (slino valjanju, dobijanju beavnih cijevi, dobijanju raznih profila, ice itd.). Ovde se daju osnove procesa, s obzirom da se navedeni polufabrikati koriste u tehnologiji plastinog deformisanja. Toplim istiskivanjem se najee obrauju obojeni metali (Al, Cu i njihove legure), a u znatno manjoj mjeri pojedini elici. Temperature zagriavanja su iznad temperature rekristalizacije po odreenom reimu. Dobijeni polufabrikati imaju duinu od nekoliko do nekoliko desetina metara (kod manjih presjeka). Po zavretku procesa skrauju se na potrebnu duinu.

Toplo istiskivanje punih profila (lijevo) i cijevi (desno). (desno) a istisnuti profil, b matrica, c pritisna ploa, d potpore, e zagrijani materijal (blok), f tzv. recipijent, g pritiskiva. (lijevo) a istisnuta cijev, b matrica, c pritiskiva, d trn, e zagrijani materijal, f recipijent, g kouljica.

Kod istiskivanja punih profila (ipki) otvor matrice direktno definie konanu geometriju presjeka profila (sl. 10.2 lijevo). Kod istiskivanja cijevi (odnosno upljih profila) (sl. 10.2 desno) pored geometrije matrice vanu ulogu ima trn (jedan ili vie, zavisno od sloenosti profila). Djelovanjem pritiskivaa, zagrijani metal se prinudi da istie, formirajui profil saglasno geometriji alata. Pritiskiva je obino neto manjih dimenzija od otvora tzv. recipijenta (sl. 10.2 desno) tako da se formira kouljica kao sporedni efekat (sadri povrinske neistoe, oksidnu koru itd.). 30. Vuenje ice. Vuenje ice je jedan od najstarijih postupaka oblikovanja materijala. To je tehnoloki postupak kod kojeg se kroz otvor matrice provlai ica, iji je popreni presjek vei od presjeka tog otvora. Redukcija presjeka se ostvaruje pod dejstvom zateue deformacione sile preko samog obratka. Cilj vuenja nije samo smanjenje poprenog presjeka, ve i postizanje tanih dimenzija presjeka i visokog kvaliteta povrine vuenog proizvoda. Postupak se koristi u velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji. Preradom ice izrauju se: armaturne mree za graevinarstvo, mree i reetke za poljoprivredu, ice za elektro ureaje,

25

ice za muzike instrumente, razliite vrste opruga i poluproizvoda koji se koriste za daljnju obradu. Postupak vuenja ice ima slijedee osobine: - Gubici materijala pri vuenju su minimalni; - Vuenjem se poboljavaju mehanike osobine materijala, a u kombinaciji sa termikom obradom mogu se dobiti proizvodi sa visokim mehanikim osobinama; - Vuenjem se moe dobiti ica promjera 0,005 mm. Iako se vuenjem mogu preraivati skoro svi metalni materijali, najvie se prerauje elik, aluminij i njegove legure, te bakar i njegove legure. Principijelno se razlikuju slijedei proizvodni procesi vuenja: - pomou matrica (matrino); - pomou valjaka ( valjako). Matrino vuenje izvodi se preko stacionarnih matrica, koje mogu biti cilindrine izvedbe i l i u vidu ploa. Matrinim vuenjem u hladnom stanju izrauju se profdi manjeg poprenog presjeka ( do 100 mm2), dok se vei presjeci rade u toplom stanju. Na Slici dat je ematski prikaz matrinog vuenja.

Za vuenje ice upotrebljavaju se vune matrice od elika, tvrdog metala i dijamanta, u zavisnosti od vrste materijala i dimenzija ice koja se vue. g). Posebni/ napredni postupci oblikovanja 31. Oblikovanje djelovanjem fluida

Oblikovanje djelovanjem fluida je ekonomian nain proizvodnje dijelova iz oblikovljivih metala kao to su to bakrene i aluminijske legure. Dobiveni proizvodi odlikuju se malom masom te povoljnim mehanikim osobinama. Najvea uporaba oblikovanja fluidom pronalazi se u automobilskoj industriji gdje se ovim postupkom proizvode sloeni oblici malih masa i dobrih mehanikih osobina. Takoer, ovu tehniku esto susreemo kod oblikovanja aluminijskih cijevi te okvira bicikla. Oblikovanje fluidom je specijalan tip oblikovanja u kalupu koritenjem visokog tlaka radnog fluida koji na sobnoj temperaturi utiskuje materijal u kalupnu upljinu.

26

Oblikovanje fluidom odvija se u uslovima poveanog pritiska 2000 do 3000 Mpa, to dovodi do poveanja deformabilnosti materijala. Za oblikovanje fluidom koriste se specijalni ureaji ija konstrukcija omogucava stvaranje i transport tenosti. Prednosti ovog postupka su:

- Visoka tanost obrade - Obrada teko obradivih materijala - Obrada sloenih i veoma malih ? - Nie cijene alata i uteda na alatu te alat treba biti fino poliran - Kompleksni oblici mogu biti oblikovani u jednoj fazi - Oblikovanje lima membranom omoguava izradu neogranienih geometrija

Oblikovanje fluidom s obzirom na vrstu obratka dijeli se u dvije grupe: Oblikovanje lima i oblikovanje cijevi. Oblikovanje lima moe se vriti uz pomo membrane ili bez membrane. Ukoliko membrana postoji nema direktnog kontakta izmeu radnog fluida i obratka. Radni komad smjeten je na tlanom prstenu ispod kojeg se nalazi ig. Radni fluid okruuje obradak pod relativno niskim inicijalnim pritiskom i potiskuje ga prema igu. Oblikovanje se ostvaruje kada se ig pone kretati prema komori ispunjenoj radnim fluidom. Tlak u komori se tada poveava (~15000psi to odgovara ~103MPa, ~1034bar) i pod tako visokim tlakom fluid oblikuje izradak oko iga. Nakon procesa oblikovanja tlak se smanjuje, ig se povlai u poetni poloaj i proces je zavren. Kod oblikovanja cijevi pritisak se primjenjuje u unutranjosti cijevi. Cijev je privrena unutar kalupa eljenog oblika i presjeka. Kada su kalupi privreni za cijev, ona se puni radnim fluidom, a unutranji pritisak uzrokuje oblikovanje cijevi prema konturama kalupa. igovi eventualno mogu biti inkorporirani u alat (kalup) kako bi vrili pritisak na eljenim mjestima i oblikovali udubljenja u stijenci cijevi. 32. Oblikovanje eksplozivnim dejstvom

Obrada eksplozijom je nekonvencionalni postupak obrade deformisanjem kod kojeg se kao izvor energije koristi eksploziv. Ovaj tehnoloki postupak se poeo upotrebljavati poetkom prolog vijeka, a primjenjuje se u za izradu velikih komada (dance za rezervoare goriva). Za pripremke se koriste elini uzorci razliitih dimenzija i cijevi, koje se na ovaj nain mogu oblikovati. Energija eksplozije moe se uspjeno koristiti u: procesima oblikovanja limova, zapreminskom oblikovanju, oblikovanju cijevi, kalibriranju, zakivanju, platiranje itd. Prednosti oblikovanja eksplozijom u odnosu na klasine postupke obrade su: za oblikovanje nisu potrebne prese, a alati nemaju tiskae; mogunost dobijanja izradaka razliitog geometrijskog oblika, tanih dimenzija i veeg kvaliteta povrine; ovravanje je svedeno na minimum zbog velike brzine deformisanja, pa se mogu oblikovati i termiki tretirani materijali. Osnovni nedostaci i ogranienja u primjeni ove tehnologije su:

- neekonominost u uslovima serijske proizvodnje; - neophodnost posjedovanja odvojenog radnog prostora.

27

Oblikovanje lima eksplozivom (Slika a.) vri se na slijedei nain. L im se postavlja na kalup i fiksira prstenastim draem. Vakum pumpom obezbjeuje se vakum u kalupu za oblikovanje. Aktiviranjem eksploziva lim se oblikuje prema obliku kalupa. Nakon oblikovanja, kompletan alat se vadi iz vode, rastavlja dra lima od kalupa, da bi se izvadio radni predmet iz alata. Postavljanjem novog lima na kalup, uranjanjem kalupa u rezervoar s vodom, prikljuivanjem vakum pumpe i postavljanjem eksploziva postupak oblikovanja eksplozijom se ponavlja. Na Slici b prikazano je oblikovanje cijevi eksplozijom. Razlika u odnosu na prethodni sluaj je u obliku eksploziva koji se koristi za oblikovanje. U procesu oblikovanja eksplozijom za prenosnu sredinu se najee upotrebljava voda, jer je jeftina, dostupna i moe se koristiti vie puta. Da bi se dobili radni predmeti zadovoljavajueg kvaliteta povrine, iz kalupa se, u toku oblikovanja, pomou vakuum pumpe izvlai zrak. Izborom vrste eksploziva moe se uticati na brzinu eksplozije, odnosno brzinu udarnog vala u rasponu od 3-6 km/s. Koliina upotrebljenog eksploziva utie na granini odnos oblikovanja. Velika koliina eksploziva moe dovesti do razaranja komada, a mala do nepotpunog oblikovanja. Oblikovanjem materijala eksplozijom mogu se dobiti radni predmeti sa uim tolerancijama izrade u odnosu na klasine postupke. Unutranja povrina izratka je potpuno ista, bez zareza, dok vanjska povrina zavisi od kvaliteta izrade kalupa. Zbog velike brzine deformisanja, struktura materijala je ujednaena, jer se sva zrna u poprenom presjeku izratka istovremeno deformiu. Alati za oblikovanje izrauju se od: najkvalitetnijih elika, livenog eljeza, betona, plastike, itd. Faktori koji utiu na izbor materijala za alat su: - planirani broj proizvoda; - optereenje; - vrsta materijala za obradu, itd. 33. Superplastino oblikovanje Superplastino ponaanje pokazuju pojedine legure sa vrlo finom strukturom (veliina zrna manja od 10 do 15 m) u odgovarajuem temperaturnom opsegu i pri malim brzinama deformacije (10-4 do 10-2 s-1). Tada se postiu vrlo velike deformacije (iznad 2000 %). I pojedini nemetalni materijali pokazuju slina svojstva (staklo, polimeri). Vrlo visoka plastinost i relativno mala vrstoa materijala radnog komada u uslovima oblikovanja, omoguavaju sljedee prednosti superplastinog oblikovanja: - jednostavniji alati od materijala manje vrstoe, - dobijanje sloenih geometrija sa finim detaljima u samo jednoj operaciji, - velika uteda materijala, - nema zaostalih napona (ili su zanemarljivi). Ogranienja i nedostaci su: - materijal ne smije da pokazuje efekat superplastinosti na radnoj temperaturi, - zbog vrlo velike osetljivosti superplastinih materijala na brzinu deformacije, oblikovanje je pri vrlo malim brzinama i moe da traje i do nekoliko sati, to je mnogo due nego kod klasinih (konvencionalnih) procesa oblikovanja, - potreba za zagrijavanjem (temperatura zagrijavanja T0,4Tt gde je Tt temperatura topljenja), - mali broj metala i legura pokazuje efekat superplastinosti i zbog toga im je cijena visoka. 34. Mikrooblikovanje

Ova pojava dovodi do inovativnih proizvoda koji se koriste u automobilskoj industriji, zdravstvu, monitoringu okolia, vojnoj industriji itd. MIKROOBLIKOVANJE se definira kao proizvodnja dijelova ije najmanje dvije dimenzije dimenzije ne prelaze 1mm. Kada proces oblikovanja deformiranjem skrene u podruje mikrodimenzija, mikrostruktura radnog komada i topologija povrine ostaju nepromijenjene.

28

Meutim, materijal radnog komada se vie ne moe smatrati kontinuumom budui da je veliki udio volumena zauzet pojedinanim kristalnim zrnom. Ponaanje materijala tokom procesa nije openito opisano kao to je to sluaj sa konvencionalnim procesima oblikovanja, nego se ispituje svaki proces posebno.