Kap 8 – Metoder för plastisk bearbetning Flashcards
Metodmässiga jämförelser mellan plastisk bearbetning av metaller och tillverkning av polymer- och pulverbaserade detaljer.
Med metoder för plastisk bearbetning omformas eller omfördelas ett metalliskt material eller ämne utan materialförlust. Kan tillverka allt från tunnplåt till massiva ämnen med stor geometrisk variation.
Formning av ett polymert material: Formpressning Kalandrering Strängsprutning Formblåsning Formning av ett metalliskt material: Smidning Valsning Strängpressning Hydroformning
Principiella skillnaden mellan linjär och sann töjning/spänning.
Linjär töjning: Om deformationstillskottet dl uttrycks i proportion till begynnelselängden lO erhålls
Används av hållfasthetstekniker vars konstruktion ej belastas över sträckgränsen. Sann töjning: Om dl uttrycks i proportion till momentlängden
Vad ett flytvillkor är och används till.
Vissa spänningstillstånd som uppkommer vid olika bearbetningsoperationer kan liknas vid enaxliga eller plana, trots att de flesta är treaxliga. Då materialet utsätts för ett mer komplext spänningstillstånd än det som motsvaras av det enaxliga används speciella flytkriterier för att relatera spänningarna till det enaxliga fallet. Tresca’s flytvillkor säger att flytning äger rum när maximala skjuvspänningen uppnår värdet för maximumskjuvspänning vid enaxlig dragning. Dvs flytvillkoret definierar när plastisk deformation uppstår.
Formningsmotståndets betydelse för plastisk formning samt innebörden av ett materials deformationshårdnande och dess koppling till den s.k. kallhärdningexponenten.
Då dragprovskurvan inte ger korrekta värden efter sträckgränsen behövs ett bättre hjälpmedel för att hitta materialdata. Om kurvan räknas om till en sann spännings/töjningskurva (kf ) kan man få det, med formändringsmotståndet på y-axeln. Spänningen kommer att stiga ända fram till brottpunkten, efter det divergerar den nya och gamla kurvan. Kf kan approximeras med
ekvationen:
k_f = k * q^n
n – kallhärdningsexponent, uttrycker materialets förmåga att under areareduktion kunna fördela formändringar till intilliggande delar. Högt värde – materialet kan töjas långt utan midjebildning.
k – materialkonstant
– logaritmisk töjning
q- deformation
Deformationshårdnad minskar med ökad deformationshasighet, det är en dislokationsökning som leder till ökade spänningar vid fortsatt deformation.
nnebörden och de praktiska konsekvenserna av plastisk instabilitet och ett materials anisotropi.
Plastisk instabilitet: En stor lokal formändring, kan uppstå när pålagd last eller tryck minskar efter att ha nått maximum, vid plastisk formändring av metalliska material, blir processen instabil.
Anisotropi: När ett materials egenskaper blir riktningsberoende. Som resultat av en deformation förändras korn, korngränser och inhomogeniteter i materialet. Beroende på hur deformationen gått till kan förändringarna bli riktningsberoende. T.ex. har en valsad plåt större duktilitet i valsriktningen än tvärs den.
Hur FEM kan användas för att säkerställa produktionssäkerheten vid plastiska formningsoperationer.
FEM, finita elementmetoden, är ett datorhjälpmedel för att analysera spänningar och förskjutningar hos en modellerad detalj för en viss belastningssituation. Kan även användas för att simulera t.ex processer för formning av tunnplåt, skärprocesser, göra spänningsanalys, värmeledningsproblem och flödesproblem. De resultatstorheter som kan erhållas med FEM är förskjutningar, reaktionskrafter, spänningar och snittstorheter.
Valsning avseende princip och begrepp som reduktionsgrad, varm och kallvalsning och dess produktegenskaper, bombering av valsar samt exemplifiera viktiga tillverkningssteg vid tillverkning av tunnplåt.
Formningsmetoden tillgår som en stukning av materialet mellan två valsar, när valsarna roterar dras arbetsstycket, med friktion, in mellan valsparet och deformeras. Ämnet kan ges olika form beroende på valsarnas utseende.
Varmvalsning: Ämnet (hetan) är så varmt (över rekristallisationstemperaturen) att den deformerade materialstrukturen återtar sin ursprungsform. Gasbubblor och deformationer försvinner men formen blir densamma.
Kallvalsning: Sker vid temperaturer under rekristallisationstemperaturen, de ursprungliga kornen kommer deformeras. Detta gör att materialet deformationshårdnar och hållfastheten förbättras. Vid tjockleksreduktion kommer materialet tillslut att bli så hårt att ytterligare reduktion är omöjlig.
Bombering: På grund av valstrycket böjs valsarna så att plåten blir tjockast på mitten. Detta motverkas med att man göra valsarna svagt tunnformade
Tillverkning av tunnplåt: Götvalsverk, kallvalsning, riktning.
Smide avseende varm och kallsmide,
friformsmide och formsmide samt sänksmide.
Plastisk formgivning, genom slag eller tryck åstadkommer man
formändring av ett ämne mellan plana eller graverade verktyg.
Varmsmide: Temperaturen ligger över materialets rekristallisationstemperatur. Smitt gods är fritt från ihåligheter och blåsor, bra slagseghetsvärde.
Kallsmide: Temperaturen ligger under rekristallisationstemperaturen. Ökad hållfasthet, god tolerans och ytjämnhet. Fyra huvudsakliga metoder:
Stukning
Flytpressning
Prägling
Sprutning
Friformsmide: Typ av varmsmidning. Man arbetar ett stycke fritt, utan form. Materialet bearbetas mellan två plana eller kapade relativt långa och smala verktyg, vill framställa ämnen med bättre struktur.
Formsmide: Lösa verktyg används, högre krav på yrkesskicklighet. Kan åstadkomma mer långtgående formgivning av detaljerna. Fler verktyg än friformsmide.
Sänksmide: Typ av varmsmidning. Formtrogna verktyg, s.k. sänken används. Försänkningen kallas gravyr och ger ämnet dess form. Man kan snabbt framställa komplicerade arbetsstycken med goda toleranser, smidningen kan utföras i flera tempon, fordrar relativt stora serier. Formförändring av hela stycket, inte bara ytan.
Prägling avseende princip och användning.
Typ av kallsmide. Kan utföras med eller utan flytning, utan så motsvarar verktygens gravyrer varandra på över- och undersidan. Olika gravyrer resulterar i en flytning i materialet, stämplarna måste omslutas av en ring som begränsar flytningen i sidled. Används bl.a. till mynt, kugghjul och bestick.
Kallsprutsmide avseende principer och användning.
Högt tryck, verktygskärnan består ofta av hårdmetall. Materialet pressas genom en öppning, toppen kan formas för att framställa t.ex. bultar. Massivsprutning (skruvar, bultar), koppsprutning (koppar, tuber) eller rörsprutning (kolvbultar).
Strängsprutning avseende principer och användning.
Formningsmetod för metaller, materialet utsätts för högt tryck och pressar/sprutar det genom ett munstycke.
Tråddragning avseende principer och tekniska begränsningar.
Kallbearbetningsmetod, tråden placeras på en haspel och dras genom en dragskiva med hjälp av ett dragblock. Anordningen kallas dragbänk, högre draghastighet ju tunnare tråden blir. Tunnare/klenare tråd än genom varmvalsning eller strängpressning, bättre yta och hållfasthet. Tekniska begränsningar: reduktionsgrad i förhållande till trådens hållfasthet. Materialet måste vara rent, inga blåsor eller porer.
Grundprinciper för tillverkning av rör.
Svetsade rör: I en maskin matas ett band in som passerar en serie valspar som successivt formar upp bandet till ett rör. Det rörformade ämnet motståndssvetsas med hjälp av två rullelektroder av koppar. Grövre diametrar spiralsvetsas med någon bågsvetsmetod.
Sömlösa rör: Utgår från hålad ämnen. Hålningen kan göras med hjälp av hålvalsverk, med hjälp av två dubbelkoniska valsar får man det rödvarma ämnet att rotera samtidigt som det matas i axiell riktning. Spänningsbilden får en spricka att bildas i centrum av ämnet, man låter en dorn löpa i hålet för att ge det dess form. Annars kan hålning göras genom att en dorn pressas in i ett rödvarmt ämne som är inneslutet i en matris.
Formningsprinciper för plåtämnen avseende: Djuppressningsmetoder avseende princip samt indelning och dess likheter och skillnader.
Plastisk bearbetningsoperation genom vilken man ger en plåt en dubbelkrökt sida. T.ex. kärl, karosseridetaljer och flygplansdetaljer.
Tre huvudgrupper:
∙ Dragpressning: Plåtbearbetningsmetod där materialet genom dragning och komprimering (stukning) omformas till ett dubbelkrökt ämne. Plåtämnet är placerat mellan två verktygshalvor, dyna och plåthållare, uttag i mitten för dornen (formmall) som drar med sig plåten ner i dynan.
∙ Sträckpressning: Liknande verktyg, men plåthållarkraften är högre och plåthållaren utformad så att plåten ej kan glida över dynan. Då materialet är låst vid dynan kommer det töjas kraftigt över dornen. Endast grunda föremål kan tillverkas på detta sätt, återfjädringen blir liten, god måttnoggrannhet. Då sträckgränsen överskrids fås god hållfasthet.
∙ Sträckdragning: Plåten spänns in mellan självlåsande backar, därefter pressas dornen mot plåten av en hydraulkolv. Sträckgränsen nås och en allt större del av plåten anbringas mot verktyget och får sin slutgiltiga form. Kräver inga dyra formverktyg, används till flygplanskroppar.
Formningsprinciper för plåtämnen avseende: Hydroformning, formning i s.k. flexibla verktyg.
Flexibla verktyg: Används i mindre serier i avancerade material. Dynan eller stämpeln är flexibel, en detalj med både konvexa och konkava ytor kan pressas. Högt tryck innebär att arbetsstycket låses, hög tryckenergi gör att bockning, stansning och djuppressning kan utföras.
Hydroformning: Den flexibla ytan består av ett membran som utsätts för ett oljetryck, kan reducera antalet pressningar vid komplexa detaljer. Jämn tryckfördelning, används för chassin och flygplansdelar.
