POSTUPCI OBLIKOVANJA

Drugo predavanje

Oblikovanje metala

• Lijevanje

rastaljenog

metala u

kalupe

• Volumensko

oblikovanje

• Oblikovanje

lima

• Glodanje

• Tokarenje

• Brušenje

• Zavarivanje

• Lemljenje

• Lijepljenje

Lijevanje Oblikovanje

deformiranjem

Obrada odvajanjem

čestica

Postupci

spajanja

2

3

Promjene uslijed zagrijavanja 4

Poseban oprez! 5

Prilikom oblikovanja u toplom stanju brzina

deformacije igra značajnu ulogu u pojavi naprezanja

u materijalu i otporu materijala procesu deformacije!

Oblikovljivost

Oblikovljivost se definira kao sposobnost materijala da se deformira iz svog početnog oblika u zahtijevani oblik bez pojave greške. Pojam je vezan uz svojstva oblikovanog materijala te uz tehnološke karakteristike određenog procesa.

Važno je imati na umu kako se proces deformiranja uvijek odvija kroz interakciju nekog alata i materijala obratka, pri čemu je kretanje alata direktno povezano sa karakteristikama stroja.

Korektno proveden proračun alata nije nužno garancija uspješnog procesa oblikovanja s obzirom na veliki broj utjecajnih faktora.

6

Utjecaji na ispravnost obratka 7

Postupci oblikovanja deformiranjem

Postupci oblikovanja

Volumensko oblikovanje Oblikovanje lima

Valjanje

Kovanje

Provlačenje

Istiskivanje (ekstruzija)

Štancanje i probijanje

Savijanje

Duboko vučenje

Valjanje

Od svih postupaka oblikovanja deformiranjem valjanje je

svakako najzastupljenija tehnologija. Većina metalnih

proizvoda, u nekom trenutku proizvodnog ciklusa, prošla je

kroz postupak valjanja.

Postupak započinje valjanjem lijevanih ingota najprije u

poluproizvode (blum, slab, gredica), koji služe za valjanje

završnih proizvoda kao što su profili, tračnice, cijevi, limovi,

trake…

Valjanje

Valjanje

Valjanje se obavlja tako da materijal prolazi između para

valjaka.

Za vrijeme valjanja materijal nekoliko puta prolazi kroz

suprotno rotirajuće valjke i debljina mu se kontinuirano

smanjuje.

Predmeti većeg presjeka valjaju se u toplom stanju zbog

veće plastičnosti.

Tanki limovi i trake valjaju se najčešće u hladnom stanju

zbog glađe površine i užih tolerancija.

Valjanje

Razni profili dobiveni valjanjem Faze valjanja profila

Valjanje cijevi

Pilger valjci

Kontinuirana linija za

valjanje cijevi

Greške uzrokovane valjanjem

GREŠKE DIMENZIJA I OBLIKA (cijevi)

ekscentričnost

raznostjenost

odstupanje od promjera

POVRŠINSKE GREŠKE (ploče, limovi i cijevi)

Povećana reljefnost nastala utiskivanjem naljepaka valjaka

Pukotine zbog unutrašnjih naprezanja

Poprečno oštećenje cijevi (rupe, preklopi)

Prevaljanost

Nanesene ljuske

Dvoplošnost

Greške uzrokovane valjanjem

• Povećana reljefnost nastala utiskivanjem naljepaka valjaka - nastaje

kada se na površini valjka nalijepi materijal obratka. Na taj način se

izbočine tijekom valjanja utiskuju u površinu obratka i oblikuju udubljenja

– „kratere“ po čitavoj duljini cijevi.

• Površinu valjaka treba održavati glatkom te obratiti pozornost na

temperaturu obratka tijekom procesa.

Greške uzrokovane valjanjem

• Pukotine zbog unutrašnjih naprezanja - dolazi do pucanja cijevi po

nepravilnom lučnom ili približno uzdužnom smjeru. Pukotine se događaju

prilikom brzog hlađenja kod visoko ugljičnih i legiranih čelika. Uzrok pucanja

je unutarnje naprezanje prilikom hlađenja.

Greške ovog tipa mogu se izbjeći usporenim i ujednačenim hlađenjem cijevi.

Greške uzrokovane valjanjem

Poprečno oštećenje cijevi - oštećenje stjenke nastaje za vrijeme

razvaljivanja materijala cijevi između pilger valjaka i trna.

Najmanji presjek materijala ne može izdržati kombinirana naprezanja zbog

različitih brzina po kontaktnoj površini valjaka, tlačenja ulazne i razvlačenja

izlazne strane, pri čemu dolazi do kidanja materijala.

Greške uzrokovane valjanjem

• Prevaljanost - vizualno se prikazuje kao pukotine ujednačene duljine i

međusobnog razmaka.

• Može javiti kao jednostruka i dvostruka prevaljanost.

• Najčešće se javlja kod postupka valjanja cijevi na pilger valjačkom stanu.

Greške uzrokovane valjanjem

• Nanesene ljuske – nastaje kada valjci otkidaju komadiće cijevnice i uvaljuju

ih na sirovu cijev.

• Ljuske nastaju: 1. prilikom valjanja cijevnice promjera većeg od nominalnog,

2. kod povišene temperature cijevnice, 3. nedovoljne sinkronizacije s brojem

okretaja pilger valjaka te 4. zbog nepodešenosti postrojenja za valjanje u

osi.

Greške uzrokovane valjanjem 21

Dvoplošnost i laminacija – Pojava pukotina ispod

površine materijala uzrokovana zaostalim

naprezanjima. Uobičajeno je da se pojavljuje nakon

lokaliziranog unošenja topline, npr. prilikom

zagrijavanja.

Zaostala naprezanja uzrokovana su prevelikom

hladnom deformacijom u nekoj od faza

proizvodnje.

Kovanje

Kovanje je postupak oblikovanja korištenjem lokaliziranih

tlačnih sila.

Često ga klasificiramo prema temperaturi na kojoj se odvija na

“hladno” i “toplo” kovanje.

Kovani izraci najčešće zahtijevaju daljnju obradu.

Prema načinu provođenja postupka razlikujemo:

1 – slobodno kovanje,

2 – kovanje u ukovnjima

Kovanje

Slobodno kovanje Kovanje u ukovnjima

Kovanje

Greške uzrokovane kovanjem

Pri postupku kovanja dolazi do stvaranja vlaknaste teksture u materijalu.

Zrna se u procesu deformiranja izdužuju u smjeru tečenja materijala, a

uključine se nalaze na granicama zrna i prate njihovo izduživanje.

Posljedica izduživanja zrna je pojava anizotropije.

Moguća su i pregibanja zbog neispravne konstrukcije ukovnja ili

neodgovarajućeg udarca (previsok sirovac ili prevelika brzina udara).

Kovačko zavarivanje 26

Kovačko zavarivanje je najstarija vrsta zavarivanja metala, kada se krajevi dva dijela koje želimo zavariti (spojiti) zagriju u kovačkoj vatri do bijelog usijanja i ako je potrebno pospu određenim prahom (pijeskom) za “čišćenje".

Čekićanjem spoja istiskuju se s dodirnih površina rastaljeni oksidi ili troska, te se sučeljavaju čiste metalne površine kada počinju djelovati međuatomske sile dvaju dijelova i dolazi do čvrstog zavarenog spoja.

Greške pri kovačkom zavarivanju 27

Uključci u čvrstom stanju – uzrokovani zaostalim

česticama oksida među površinama.

Pukotine i greške oblika i dimenzija – uzrokovane

naglim hlađenjem i/ili neravnomjernom

deformacijom pojedinih slojeva koji se zavaruju.

Provlačenje i istiskivanje

Postupci oblikovanja u hladnom i toplom stanju.

Ovim se postupcima oblikuju različiti puni i šuplji profili,

šipke i cijevi…

Provlačenjem se oblikuju sve vrste materijala koje

ispunjavaju uvjete potrebne oblikovljivosti, dok se ekstruzija

mahom odnosi na oblikovanje obojenih i lakih metala i

slitina.

Provlačenje

- Osnovni postupak kojim se proizvodi najrazličitiji šipkasti materijal u obliku

okruglih, četverokutnih, šesterokutnih i ostalih oblika. Osnovni je postupak

proizvodnje žice!

- Ovim postupkom proizvode se i šuplji profili.

-Alat se sastoji od matrice određenog kuta koja omogućuje redukciju

presjeka.

-Sila oblikovanja djeluje na izlazu iz matrice i stvara povoljno napregnuto

stanje za proces deformacije.

Istiskivanje - ekstruzija

Istosmjerna ekstruzija Protusmjerna

ekstruzija

Lateralna ekstruzija

Greške pri provlačenju i istiskivanju

• Izduženje zrna (anizotropija)

• Ispucanost (velike brzine procesa)

• Krupno zrno (proces u blizini rekristalizacijske temperature)

• Oksidne uključine (zaostale čestice sloja oksida)

• Šupljine – poroznost početnog materijala

Što bolja kvaliteta trupca to bolji proizvod!

Izrezivanje (štancanje) i probijanje

Postupci koji prethode oblikovanju lima. Oba postupka uključuju odvajanje čestica.

Odvijaju se najčešće u hladnom stanju (kao pripremne operacije) ili u toplom stanju

(kao završna operacija kovanja)

Izrezivanje i probijanje

Greške pri izrezivanju i probijanju

Pogreške koje se javljaju na obratcima:

Neravan rub (uzrok – prevelika zračnost alata)

Pukotine zbog udara alata (uzrok - prevelika brzina alata)

Pogreške generirane u prethodnim obradama

Savijanje limova i cijevi

Savijanje se najčešće odvija u hladnom stanju.

Za vrijeme savijanja materijal se nalazi podvrgnut i elastičnim i

plastičnim naprezanjima, pa se iz tog razloga kada prestanu

djelovati vanjske sile, savijani obradak, zbog prisustva

elastičnih naprezanja, malo povrati.

Razlikuju se dva načina savijanja: kružno, te oštro ili profilno

kutno savijanje.

Savijanje

Kružno savijanje Oštro kutno savijanje

Savijanje cijevi

Pogreške pri savijanju lima

Pogreške pri savijanju lima najčešće su pukotine uzrokovane

strukturom lima koji se savija.

Pogreške pri savijanju cijevi

Pri savijanju dolazi do promjene početne geometrije cijevi. Cijev se

deformira tako da se na vanjskom radijusu luka stjenke stanjuje, a

na unutarnjem radijusu zadebljava.

Poprečni presjek nije više kružnica, već postaje ovalan.

Može doći i do pojave pukotina na vanjskom radijusu luka, dok se

na unutarnjem javljaju nabori.

Pogreške pri savijanju cijevi 40

Pucanje zbog izlučivanja bakra na granicama zrna…

Duboko vučenje

Duboko vučenje 42

Raspored naprezanja

Pogreške pri dubokom vučenju

• Pucanje dna posude kao posljedica prevelike

sile tlačnog prstena.

• Stvaranje „uški” kao posljedica anizotropije

materijala.

• Raspucavanje ruba posude – prevelika zračnost

alata, zaostala naprezanja.

Hvala na pažnji!