Plastisk bearbetning Instuderingsfrågor Flashcards
Metaller kan deformationshårdna. Vid vilka förhållanden sker detta samt vad får det
för konsekvenser under och efter tillverkningen?
Sker under rekristallisationstemperaturen. Rent praktiskt innebär detta i första hand
bearbetning vid rumstemperatur som brukar kallas kall-bearbetning. Som en parentes kan
nämnas att deformationshårdnandet minskar vid förhöjd temperatur även under rekr.temp.,
men det är en faktor fortfarande.
Konsekvenser:
Dels att man måste ta hänsyn till detta då materialets deformationsmotstånd höjs under
bearbetningen och kraftbehovet alltså ökar (jämfört med en varmbearbetningsoperation).
Dels kommer detaljen att efter bearbetningen ha fått en förhöjd sträckgräns (samma som
deformationsmotstånd). Är delvis positivt men samtidigt minskar typiskt materialets
duktilitet (tål mindre töjning innan brott)
Vilka delar brukar energin (arbetet) vid plastisk bearbetning typiskt delas in i?
Diskutera vilka faktorer som påverkar respektive del av arbetet. Resonera om dem
separat men viss koppling kan förekomma mellan delarna
Ideala arbetet: Teoretiskt; Volymen * integralen under spännings-töjningskurvan. Den senare beror
på materialets beteende (deformationshårdnande) samt formändringens storlek (töjningen).
Friktionsarbete: Beror på friktionen (yta, smörjning). Dessutom kan tilläggas som parentes att den
beror på areans storlek.
Skjuvarbete: Varierar mkt mellan metoder men induceras typiskt av friktionen men är mkt beroende
av geometrikomplexitet. Snabba riktningsändring hos materialet ger mkt skjuvarbete.
I nedanstående fall: Är det troligast att plåten har varm- eller kallvalsats (i sista ledet) och
varför?
a. En 10 mm tjock stålplåt som ska användas till grävskopor.
b. En 1 mm tjock rostfri plåt som ska användas till kylskåpsdörrar.
Den tunnare plåten har säkert kallvalsats i ett sista steg, detta eftersom någonstans runt 1 mm blir
det svårt att få till en bra plåt med varv-valsning. Vidare blir ytan mer ojämn vid varvvalsning, det
bildas oxider som visserligen kan avlägsnas men ytan blir ändå inte ”perfekt”.
2018-05-14/GH
Den tjockare plåten är troligen varvvalsad då kraven på denna vad gäller utseende inte är höga och
det är relativt grov tjocklek. (För ganska liten grävskopa då ofta även ändå tjockare godstjocklek…).
(Kan diskuteras kring att hållfasthetskraven är högre för grävskopan vilket i sig skulle tala för
kallvalsning som ger deformationshårdnande. Dock ges hållfastheten till största delen av materialets
sammansättning och framförallt värmebehandling.)
Vad är syftet med smidning? (Det finns oftast 2 syften)
Två huvudsakliga syften varav att skapa önskad form kan ses som givet. Dock finns ett annat
syfte som är att skapa en struktur på materialet som följer geometrin (smideståga). Denna
höjer hållfastheten (har mer inverkan på vissa saker som utmattning, s.k. slagseghet mm).
Kommentarer: Man kan inte alltid kan komma helt nära slutform, p g a t ex släppningsvinkel
eller metodens generella noggrannhet kan det krävas skärande bearbetning på ytor med
höga krav.
Sänksmide: Diskutera skillnaderna mellan varm- och kallsmide. För- och nackdelar
samt tillämpningar bör ingå i svaret.
Kallsmide kräver betydligt högre krafter (p g a bl a deformationshårdnande). Finare ytor
kan erhållas då man slipper de glödskal/oxider som bildas vid varmsmide. Även bättre
noggrannhet då varmsmide innebär expansion och kontraktion som kan ge skevheter
mm. Varmsmide krävs normalt om man ska skapa mer komplexa former, dvs kallsmide är
främst för enkla former, företrädelsevis symmetriska, ex muttrar…
Kan även nämna faktorer som att varmsmide har en kostnad etc för värme, samt är
svårare att smörja
Sänksmide
Varför bildas skägg vid sänksmidning? Kan man kanske smida utan att skägg bildas?
Volymen före – efter smidningen är konstant. För att garantera god formfyllnad ser man till
att ha ett materialöverskott. Detta måste ta vägen någonstans, bildar skägget. Om slipper ut
för lätt - skulle göra att materialet ej fyller formen. Särskilt i slutet av förloppet är det viktigt
att få bra tryck i formen (fylla alla små hörn i sänket), varför man oftast ger ”skäggbanan” låg
höjd eller med hinder i materialets deformationsväg.”.) Smide utan skäggbildning kräver mkt
god volymkontroll, (bearbeta, svarva atbetsstycket t ex, och gör det kallt - ingen termisk
volymändring). Se även fig 3.68 i litt
Se figuren nedan (ett tvärsnitt av en avlång detalj) – vilken eller vilka metoder och
material ar inblandade och vad är vitsen med metoden/konstruktionen?
Det är ju fråga om två avlånga detaljer. Dom har bägge varierande tjocklek. Således är
strängpressning det som troligen använts och troligen också då i aluminium. Dessutom syns
någon slags snäppfunktion som håller ihop detaljerna vilket är en typ av funktion som brukar
kunna byggas in i just aluminiumprofiler
Balkar kan formas på olika sätt. Diskutera från nedanstående figur olika metoder som
kan tänkas användas samt fördelar och nackdelar med metoderna och
utformningarna
De två vänstra detaljerna kan tänkas vara både valsade eller strängpressade. För- eller
nackdelar mellan metoderna är inte uppenbara (strängpressade detaljer kan normalt göras
något noggrannare men är dyrare). Den tredje detaljen visar en mer uppenbar fördel med
strängpressning som kan göra i en mer komplex form. Visserligen blir verktyget (matrisen)
dyrare då ett hål finns med, men samtidigt ger det möjlighet till en styvare konstruktion. I
fjärde detaljen ses en ytterligare fördel med str.pr.; att man relativt enkelt kan bygga in
andra funktioner vilka de nu må vara i figuren (halkskydd?, kabelränna?)
Nedanstående figur visar tvärsnitt från aluminiumprofiler. Jämför:
− A med B: Om vi antar att tvärsnittsarean är densamma vilken har troligen högst kostnad
per meter pressad profil och varför?
− A med C: Varför kan pressning av profil C skapa ett problem (som inte A har)?
− B med D: Vilken design (konstruktion) är bäst anpassad till strängpressning och varför?
A med B: A som är hålprofil kräver ett mkt mer avancerat tvådelat verktyg och blir därför dyrare
(speciellt vid mindre seriestorlek/kortare total längd).
A med C: Verktyg till C: Centrumdelen av verktyget måste sitta ihop med ytterdelen. Med en hög
kraft som ligger på vinkelrätt mot verktyget riskerar den lilla bryggan att spricka.
B med D: Här är B att föredra då den har jämn godstjocklek vilket ger ett jämnare ”flöde” av material
genom verktyget.
Vid dragpressning finns ett maximalt dragförhållande.
a) Definiera vad dragförhållandet är matematiskt och med tydlig figur.
b) Varför finns ett maximalt dragförhållande? Inkludera feltyperna veckbildning
respektive sprickbildning i resonemanget!
c) Hur borde friktionen (smörjningen) påverka MDF?
Dragförhålladet:d
b=D/d
Där D= Rondelldiameter och d=stämpeldiameter
b) Man behöver lägga på ett visst tryck (med en tillhållare) för att förhindra veck. Detta tryck
leder dock till friktion när man börjar forma (dra) plåten
inåt. Vid för stor rondelldiameter kommer friktionen
som håller emot att bli så stor. Kraften nedåt med
stämpeln som krävs blir då också stor, och spänningen i
koppväggen blir för hög, dvs leder till brott.
c) Vid mindre friktion blir enligt ovanstående resonemang risken för brott mindre. Eller
annorlunda uttryckt: Man kan lägga på det tryck som krävs för att förhindra veck på en
större rondell utan att friktionen blir för stor, dvs utan att brott uppstår. Dvs MDF (maximala
dragförhållandet) ökar med lägre friktion.
Hur gör man rent praktiskt för att kunna göra djupare burkar (t ex) än vad maximala
dragförhållandet medger? Förklara kort varför (det
fungerar).
Man gör burken i flera steg, där en burk med för stor diameter
skapas i det första steget. Dock innebär detta att den
tillhållande arean inte blir kritiskt stor i det senare steget (se
nedan):
Jämför drag- och sträckpressning med avseende på aspekter som funktion, verktyg,
detaljer (applikationer) och problem (defekter).
Se figur. 3.75-3.76 för verktyg och funktion (eller slides). Den viktiga skillnaden som måste framgå är
att tillhållarkraften är väsentligt högre vid sträckpressning. Vid dragpressning ska denna endast
hindra veck, vid sträckpressning låser man fast plåten. Vid den senare blir därigenom
dragspänningarna större över hela ytan. Applikationer för dragpressning är relativt djupa men endast
enkla gärna symmetriska typ kopp/burk. Med sträckpressning kan man göra mer komplexa
geometrier där man kan ”avbilda” stämpelns geometri då plåten är genomplasticerad. Dock kan
detaljerna typiskt inte göras lika djupa som vid dragpressning. Defekterna är som ovan nämnts
veckbildning under tillhållaren vid dragpress samt brott vid för djupa burkar eller vid sträckpressning
ett generellt problem vid för kraftig lokal deformation.
Varför är en diskbänk med 2 st hoar (baljor) svår att göra med standardmetoderna
(som beskrivits)?
Dragpressning: En ho är relativt djup (och ganska symmetrisk) och görs enklast med dragpressning.
Dragpressning använder en plåt som är stor nog att kunna dras ner i verktyget.
Ska göras 2 hoar jämte varandra finns helt enkelt inte material emellan hoarna att dra in i
verktyget och bilda hoarna.
Eller annorlunda uttryckt: Skulle man försöka dragpressa hade materialet brustit mellan
hoarna.
Sträckpressning:
En (eller två) hoar är med stor sannolikhet för djupa. Dvs det skulle bli för stor töjning
(sträckning) i de vertikala väggarna runt hela hons ”omkrets”.
I vanlig V-bockning - Hur kan man rent praktiskt komma runt eller ”hantera” det
faktum att material tenderar att återfjädra?
Antingen genom att överbocka (dvs bocka ”för mycket”) eller genom att präglingsbocka. Det
senare kan liknas vid att man ”smider” deformationszonen under bockningens slutskede och
man går över gränsen för plastisk deformation i hela tjockleken.
Varför får man normalt mer återfjädring i ett höghållfast stål än i ett låghållfast?
Ett höghållfast stål har högre sträckgräns och mer elastisk deformation innan plasticeringen.
Det är denna elastiska deformation som skapar återfjädringen. Inses enklast med spännings-
töjnings-diagram nedan. Ser man till deformationen i bockning innebär detta att en större
del materialet i tvärsnittet (i mitten) inte plasticerar (endast deformerats elastisk och
återfjädrar) vid samma bockningsvinkel t ex.
Obs att E-modulen (lutningen på den elastiska delen av kurvan) är samma (nära nog) för alla
ståltyper.
