Formning Flashcards
Vad går formning ut på?
Forma metaller genom plastisk deformation. Görs mha dyna och stämpel där spänning överskrider sträckgränsen. Spänningarna kan vara kompressiva, sträck, böj och skjuv
Vilka är de önskvärda egenskaperna på materialet vid formning?
Låg sträckgräns och hög duktilitet
Hur kan man få till de önskvärda egenskaperna på metallen?
Genom värme - sänker sträckgräns och ökar duktilitet
Vilka andra faktorer spelar roll vid formning?
Friktion och töjningshastighet
Vilka två kategorier kan formning delas in i?
bulk deformation och plåtformning
Vad är bulkdeformation och vilka processer ingår?
Stor deformation och stor ändring av form. Har låg yt-volym-ratio:
- Valsning
- Smidning
- Extrudering
- Tråd och stånddragning
Vad är plåtformning och vilka processer ingår?
Höga yt-volym-ratio. Metallen pressas mellan stämpel och dyna.
- Böjning/bockning
- Djupdragning
- Klippning
Beskriv kallformning
- Rumstemperatur eller strax över
- Viktig vid massproduktion
- Krävs sällan efterbearbetning pga nominell eller nära nominell form
Vilka är fördelarna med kallformning?
- Bättre noggrannhet
- Bättre ytfinhet
- Ökar styrka och hårdhet (deformationshärdning) (för-/nackdel)
- Skapar anisotropisk struktur (för-/nackdel)
- Ingen värme krävs
Vilka är nackdelarna med kallformning?
- högre krafter och energier krävs vid deformationen
- Krav på ytans renhet
- Duktilitet och deformationshärdning limiterar hur mycket deformation som kan göras (måste ibland glödga)
Beskriv halvvarm formning
- Vid temp över rums men under rekristallations
Vilka är fördelarna med halvvarm formning?
- lägre krafter och energi än vid kallformning
- Man gå få mer invecklad form
- behövet av värmebehandling minskas eller tas bort
Vilka är nackdelarna med halvvarm formning?
- Arbetsmaterialet måste värmas upp
- ingen deformationshärdning (?)
- ingen anisotrop struktur (?)
Beskriv varmformning
Vid temp över rekristallationstemperatur
Varför vill man använda varmformning?
Möjlighet att genomföra stora plastiska deformationer jmf med kallformning och halvvarm formning. Beror på att duktilitet minskar märkbart.
Vilka är fördelarna med varmformning?
- stora formförändringar
- kräver mindre kraft och energi
- metaller som blir allt för spröda vid CW kan varmformas
- ingen ökning i styrka hos materialet - fördel om stora deformationer ska ske
Vilka är nackdelarna med varmformning?
- Lägre noggrannhet
- krävs totalt mer energi
- ytan kan oxidera
- kortare livslängd på verktygen
Vad beror rekristallationen på?
Diffusion
Vad och när använder man isotermisk formning
Om material leder bort värmen för effektivt använder man detta. Gör att värmen inte leds bort lika lätt
Hur ändras materialet vid kallformning och vad beror det på? Hur blir materialet vid valsning?
Fler dislokationer skapas och låses inne i varandra (inter locking) vilket leder till ökad hårdhet. Vid falsning orienteras kornen i valsriktningen vilket leder till ökad styrka i den riktningen
Hur kommer materialstrukturen öka om man varmformar ett göt
Strukturen kommer att gå från grov till mycket fin! Vilket ger hög styrka. (se mer om detta i materialläran)
Hur ändras materialet vid kallformning och vad beror det på? Hur blir materialet vid valsning?
Fler dislokationer skapas och låses inne i varandra (inter locking) vilket leder till ökad hårdhet. Vid falsning orienteras kornen i valsriktningen vilket leder till ökad styrka i den riktningen
Hur kommer materialstrukturen öka om man varmformar ett göt
Strukturen kommer att gå från grov till mycket fin! Vilket ger hög styrka. (se mer om detta i materialläran)
Vad är flytspänning?
Den spänning för att fortsatt plasticera
Vad kan friktion medföra för problem vid formning?
- Metallflödet hämmas
- Det krävs mer krafter och energi
- Minskad noggrannhet
När är friktion och nötning som allvarligast?
Vid höga temperaturer eftersom det är en mkt tuffare miljö då
Vad kan mycket höga friktioner leda till?
Att ytorna fastnar i varandra - istället för att flyta deformeras materialet.
Vad är fördelarna med att använda sig av smörjmedel?
- Reducerar påkletning, krafter, energi och verktygsslitage
- bättre ytfinish
- leder bort värmen
Beskriv bulkdeformation
- Stora deformationer och formförändringar
- Låg area-volym-ratio
- Varmt för stor förändring, kallt för ökad styrka
- Lite eller inget spill
- Nominell eller nära nominell process
Vad går valsning ut på?
Arbetsmaterialets tjocklek reduceras genom kompressiva krafter från valsarna.
Vilka funktioner fyller valsarna?
- Dra in materialet mha friktion
* Pressa ihop materialet
Valsning görs ofta varmt - hur blir strukturen? Vad är nackdelen med detta?
- Nästa inga inre spänningar
- Isotrop
- Minskad noggrannhet och ytfinhet (oxidation)
Det krävs högra krafter och energier vid valsning - hur kan man reducera detta?
- Gör HW istället för CW
- Växla ner valsarna med mindre steg
- Lägre varvtal
- Mindre valsar
Hur kan man skapa I- och L-balkar?
Genom spårvalsning - valsen har motsatt form
Vilken är en av de viktigaste valsmetoderna för att tillverka gängor. Hur fungerar det och vad är fördelarna?
- Gängvalsning
- Valsar dem genom två formar
- Görs ofta CW
- Hög produktion
- Hög materialutnyttjande
- Starka gängor vid deformationshärdning
- Bättre utmattningsresistens vid deformationshärdning
Vad går smidning ut på? När används det och hur kan det göras?
- Komprimering mellan två dynor
- För att skapa stora detaljer som ska bearbetas till slutgiltig geometri
- Skapar produkter med hög styrka (toga-struktur bla)
- Görs ofta halvvarmt eller varm
- varmt för stora förändringar
- CW härdar dock
Vad är skillnaden mellan hejarsmide och presssmide?
Hejarsmide använder smideshammare (applicerar slag) och pressmide använder smidespress som applicerar kraft gradvis.
Finns tre typer av smidesprocesser - vilka?
- Friformssmide
- Sänksmide
- Sänksmide med slutet verktyg
Vad är friformssmide? Vilka varianter finns?
- Kompression mellan två platta eller rundade dynor
- Kan göras med eller utan friktion
- Görs ofta varmt
Berätta om friformssmide utan friktion
Homogen deformation så flödet blir radiellt och uniformt
Berätta om räcksmide med friktion
Friktion mellan arbetsyta och verktyg begränsar metallflödet –> barreling effect
Verktyget kyler vilket begränsar deformation
Vad är sänksmide?
- Dynan har inversen av önskad form
- Pressas mellan två dynor
- Restmaterial skapas
Vad är fördelen med restmaterialet som skapas vid sänksmide?
Vid varmsmide så kommer materialet stelna i kanalerna. Detta bygger upp ett tryck vilket tvingar materialet att flyta ut i hela formen –> hög kvalitet
Vilka är fördelarna med sänksmide (och generellt för smide)?
- Hög produktivitet
- Högt materialutnyttjande
- Hög styrka
- Anisotrop kornorientering - kornen orienterar sig i pressriktningen - toga struktur - mycket hög styrka. Ex i ankare
- till skillnad från bearbetad där kornen skärs av rakt av endast. Eller i gjutning där man får stora korn
Vad är sänksmide med slutet verktyg?
- Kompression mellan stämpel och dyna i slutet kavitet.
- Inget utrymme för restmaterial
- Högt krav på material - volym måste vara lika stor som faktisk detalj annars blir trycket för stort eller litet
- Typ av precisionssmide
Vad händer om trycket blir för högt eller lågt vid sänksmide med slutet vektyg?
- För stort - skadar utrustning
* för litet - kavitet fylls inte ut
Vad är kallstukning (upsettning and heading)?
Smidesprocess där spikar och bultar produceras
Kanten på en tråd eller stång hettas upp
Placeras i form
En stämpel slår till huvudet som deformerar det till önskad form
Vad är trimning?
Typ av skärprocess för att ta bort restmaterial
Vad är extrudering och vilka typer finns det?
- Material tvingas genom dyna där formen blir som dynöppningen
- Producerar långa detaljer med uniformt tvärsnitt
- Finns både direkt och indirekt extrudering
Vilka är fördelarna med extrudering?
- Stor variation av former
- Kornstruktur och mekaniska egenskaper förbättras i kall och varm extrudering
- Bra toleranser genom kallextrudering
- Lite spill
Vilka är nackdelarna med extrudering?
Tvärsnittet kan bara vara konstant
Vad är direkt extrudering samt dett nackdelar?
- Götet pressas igenom dynan. En litet bit blir kvar som måste trimmas.
- Hög friktion mellan väggar och material –> högre krafter
- Vid varm extrudering kan ett oxidlager bildas vilket leder till ännu mera friktion och ytdefekter
Vad är indirekt extrudering samt dess nackdelar?
- Dynan pressas igenom götet
- Götet flyttas inte –> ingen friktion
- Lägre stelhet - svårt att stödja
- Gränser för hur långt materialet kan bli
Vilka egenskaper uppträder vid varm extrudering?
- Mindre kraft
- Mindre tid
- Reduktion av kornflöde
- Sämre tolerans
- Sämre ytfinhet
- Ingen deformationshärdning
Vilka egenskaper uppträder vid kall extrudering?
- Ökad styrka pga deformationshärdning
- Finare toleranser
- Bättre ytfinhet
- Inget oxidlager
- Högre produktionsvolymer
- Ingen uppvärmning
Rätt dynvinkel är viktig vid extrudering? Hur påverkar dynvinkeln och vilket är den optimala dynvinkeln?
Låg dynvinkel –> stor ytarea vilket leder till hög friktion.
Högre friktion leder i sin tur till högre presskraft
Hög dynvinkel –> mer turbulens i metallflöde
Mer turbulens leder i sin tur till högre presskraft
Optimal vinkel fås genom att ta hänsyn till material, temperatur och smörjmedel
Vad är hydrostatisk extrudering och när används det?
Dirket extrudering kan vara problematiskt eftersom det byggs upp mycket friktion. Genom att omge götet med en fluid kan man reducera friktionen. Vid hydrostatisk pressning ökar även duktiliteten.
Vilka defekter kan uppstå vid extrudering?
- Sprickor i centrum
- Rör (piping)
- Ytsprickor
Berätta om defekten “sprickor i centrum”
- Pga spänningar byggs upp längs centrum.
- Vid stora deformationer skapas stora spänningar långt bort från centrum vilket drar i centrum-materialet. Skapar då inre sprickor
- Sker vid höga formvinklar, låga pressförhållanden och orenheter som blir startpunkten för sprickor
Berätta om defekten “rör (piping)”
Sker vid dirket pressning. Skapar ett sjunkhål i kanterna.
Berätta om defekten “ytsprickor”
Vid höga temperaturer. Sker ofta när hastigheten är för stor. Sker också vid hög friktion
Vad är tråg- och stångdragning?
Tvärsnitt av stång eller tråd reduceras genom att dras igenom en öppning
Tråddragning - små diametrar
Stångdragning - stora diametrar
Görs ofta kallt
Vilka typer av spänningar uppkommer vid dragning?
Dragspänningar från drag och kompresiva spänningar från när materialet trycks ihop vid dynöppning.
Vad är skillnaden på enkel och kontinuerlig dragning?
Vid kontinuerlig dras det dragna materialet mycket längre och kan ex viras upp på spolar
Varför vill man dra i flera steg?
Ju större reducering man gör desto högre spänningar byggs upp. Risk finns då att sträckgränsen överskrids och materialet deformeras istället för att flöda. Man vill alltså ligga under sträckgränsen.
Vilka två faktorer måste man ta hänsyn till vid dragning?
- Friktion - som kan minska hur mycket man kan reducera
* Deformationshärdning - som kan minska hur mycket man kan reducera
Dragning görs ofta kallt - vilka är fördelarna?
- Goda dimensioner
- God ytfinhet
- Ökad styrka och hållbarhet
- Ekonomiskt
Man måste förbereda materialet innan dragning - vad gör man?
- glödgning - för att öka duktilit
- Rengöring - för att undvika skador
- Pointing - reducering av diameter vid startände för att underlätta insättning
Vad är plåtformning?
- Formning och relaterade moment av plåtar och plattor
- Görs ofta kallt, men halvvarmt vid tjocka plåtar
- Hög ytarea-volym-ratio
Vid vilken temperaturklass görs plåtformning?
- Kallt
* halvvarmt vid tjocka plåtar
Vilka fördelar har plåtformning?
- hög styrka
- goda dimensioner
- god ytfinish
- Låg kostnad
- ekonomiskt för stora kvantiteter
Galling är en mycket vanlig sak som sker vid plåtformningsprocesser - vad är det?
En typ av nötning som sker genom adhesion mellan två glidande ytor mot varandra. Sker där man har stora kontaktytor under tryck. Är en kombination av friktion och adhesion. Material limmas ihop och slits loss.
Vilka är de 3 vanligaste plåtformningsprocesserna?
- Klippning
- böjning/bockning
- dragning (djupdragning)
Vilka är de tre skärprocesserna? Beskriv kort vad de gör.
Klippning - skär av längs linje
Stansning (blanking) - skär av metallen längs linje i ett steg
Stansning (punching) - samma som stansning men skapar ett hål
Vad går bockning ut på?
- Töjer material kring axel
- Metall komprimeras längs insida och töjs i utsidan
- Böjmån måste beräknas
Vad är skillnaden mellan V- och kantböj
I V-böj har formen ett V - slår sedan ner verktyget i det.
I kantböj böjs materialet längs en kant
Återfjädring är någonting som kan uppstå vid böjning - vad är det och hur tar man hänsyn till det?
Återfjädring sker efter bockning. Detta beror på att elastisk energi finns kvar i detaljen vilket fjädrar tillbaka. Man åtgärdar detta genom att böja mer än tänk
Vad är djupdragning?
Formning genom att en platta spänns upp mellan två verktyg och en stämpel pressar ner plåten i kaviteten. Djupdragning innebär att man drar stycket till ett djup som är större än dess diameter
Klämkraften är mycket viktig vid djupdragning - varför och vad kan ske om den är fel?
Materialet måste vara korrekt spänt så att det kan flyta ner.
Om det sitter för löst kan det skrynkla sig, men om det är för hårt kan det gå sönder.
Beskriv stegen hur materialet beter sig under djupdragning
- I början sker böjning över kanten - utsidan rör sig mot insidan, fast mycket lite i taget
- Ju längre slaget går desto mer uträtas metallen
- Metallen på utsidan måste dras ner för att fylla på
- friktion och kompression spelar nu roll - måste överskrida friktionen mellan vägg och material
- Kompression sker också - ju mindre omkrets metallen blir desto tjockare blir väggarna –> mycket kompression –> kan leda till skrynkling
Beskriv de olika defekterna som kan uppkomma vid djupdragning - samt kort om dem
- Skrynkling vid kanten - pga kompression
- Skrynkling vid väggen - om kanten är för skarp
- Earing - sker i övre kanten i form av oregelbundenheter. Beror på anisotropt material. Vid isotropt sker det inte.
- Ytrepor - om formen inte är slät nog eller ineffektiv smörjning
Vad är guerin formning för något?
- En gnidformningsmetod
- Använder en “rubberpad” för att forma metallarket
- Är billig och för liten produktion
Vad är hydroformning?
- Liknande guering men använder fluid.
* Man får då jämnt tryck från alla håll vilket kan skydda mot skrynkling.
Vad är explosiv formning?
- Explosion används för att forma
- Placerar i vakuum
- Placeras i vatten
- Explosion –> chockvåg
- Klarar av stora detaljer
Vad är elektromagnetisk formning?
- Deformation mha kraft från elektromagnetiskt fällt
* Ex för att stuka rör
Varför vill man istället använda formning av plaster?
- Stor variation av formningsprocesser
- Enkel att forma
- Nominell process
- Låg energi
- Enklare att hantera
- Finish genom målning eller plätering krävs ofta inte
Vilka två typer av plaster finns och vad karektäriserar dessa?
- Temoplaster - kemisk struktur oförändrad vid uppvärmning och formning. Vanligast vid formning
- Härdplaster - härdningsprocess sker och permanenta tvärbindingar uppstår. Kan inte smältas igen.
Vilka två egenskaper är viktigast på polymersmälta
- Viskositet
* Viskoelasticitet
Hur påverkas viskositeten av plaster? Varför är viskositeten viktig att ta hänsyn till?
- Pga hög molekylvikt blir smält polymer en tjock fluid med hög viskositet.
- Viskositet är viktigt pga vid formning ska smältan pressas igenom kanaler - viskositeten bestämmer trycket som krävs.
- För polymerer minskar viskositeten vid skjuvhastigheten och temperatur.
Vad är viskoelasticitet? Vad kan detta orsaka vid ex formning?
Ett beteende polymerer har av att minnas sin ursprungliga form och vilja återbilda detta vid stelning. Detta kan orsaka distorsion eller vridningar.
Beskriv extruderingsprocessen för formning av polymerer
Samma som för metaller men det skiljer sig åt i verktyget:
- Pipa: råmaterial matas in och förflyttas mha skruv. elektrisk värme smälter materialet och blandar det.
- Skruv: matningssektion som förflyttar och värmer, kompressionssektion som omvandlar från pulver till tjock vätska, doseringssektion som homogeniserar smältan och trycker ut i form
Innan dynan pressas smältan av polymerer genom trådmeshar vid extrudering. Vad är funktionen med dessa?
- Filtera bort smuts och hårda klumpar
- Bygga upp tryck
- Räta upp flödes av polymerer för att ta bort “minnet”
Vilka generella designöverväganden bör man göra vid formning av polymerer?
- Styrka och styvhet - plaster inte lika starka som styva metaller. Kryp är inte heller lika bra. Styrka-vikt är dock ok!
- Ok stötmotstånd
- Låg arbetstemperatur
- Termisk expansion kan vara problem
- Känslighet för ljus (degraderar)
- Plaster är lösligt i många medel
Vad behöver man tänka på vid pressformningsprocesserna för polymerer?
- Väggtjocklek
- håligheter - undvik
- Hörn - skarpa hörn bör undvikas
Vad bör man tänka på vid formsprutning (injection molding) av polymerer?
- Ekonomisk kvantitet är ca 10 000
- Detaljens komplexitet bör inte vara föra för svår - dyra former
- Väggtjocklek - tjocka väggar kan skjuva
- Hörnradie och fasning ska undvikas
- Hål kan vara svårt
- Släppvinkel
- Toleranser vid krymp
