UNIVERZITET U NIŠU
M AŠINSKI FAKULTET
Katedra za proizvodno informacione tehnologije i menadžment
OBRADA METALA PLASTIČNIM DEFORMISANJEM
Tema: DUBOKO IZVLAČENJE
Dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
2
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Obrada materijala dubokim izvlačenjem (deep
drawing) spada u najzahtevnije metode obrade
plastičnim deformisanjem lima.
Dubokim izvlačenjem dobijaju se šuplji metalni
elementi sa dnom – posude.
Kao pripremci za ovaj metod (operaciju) koriste se
ravni limeni elementi:
• u obliku kruga;
• u obliku projektovane zatvorene konture.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
3
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Obrada dubokim izvlačenjem primenjuje se u
velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji.
Dubokim izvlačenjem se izrađuju: rotacione posude sa
ili bez venca (cilindrične, stepenaste, konične);
kutijaste posude sa ili bez venca (sa kvadratnom
osnovom, sa pravougaonom osnovom, sa osnovom u
vidu elipse ili nepravilne konture kao što
su elementi karoserija automobila).
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
4
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Izrada limenih posuda dubokim izvlačenjem, u
zavisnosti od zadatih dimenzija, obavlja se u:
• jednoj operaciji,
• više operacija (pojedinačno ili iz trake).
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
5
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Izrada limenih posuda u jednoj operaciji moguće je
samo kod najjednostavnijih i veoma plitkih posuda.
Kad je broj operacija izvlačenja veliki, nakon
određenog broja operacija primenjuje se termička
obrada elementa žarenjem (annealing), kako bi se
materijalu povratila plastična svojstva.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
6
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Konstruktivni prelaz između zida i dna po operacijama
izvlačenja kod cilindričnih elemenata može biti u obliku
radijusa ili konusa.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
7
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Pri određivanju dimenzija pripremka za duboko izvlačenje
polazi se od uslova o postojanosti zapremine, po
kojem je zapremina pripremka jednaka zapremini izratka.
V0  V1
A0 s0  A1 s1
Pri dubokom izvlačenju dolazi do izvesne promene
debljine lima po meridijanskom preseku limene posude,
ali se ona za potrebe proračuna dimenzija pripremka
zanemaruju tako da se gornja relacija svodi na jednakost
površina.
4
D0 
A1

D0  d12  4d1 (h  0.57r )
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
8
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Za nerotacione (kutijaste) posude pripremak ima oblik
unapred nepoznate zatvorene konture. Oblik konture
pripremka zavisi od oblika (osnove). Naravno i ovde se
polazi od relacije konstantnosti zapremine koja se svodi
na jednakost površina.
A0 s0  A1 s1
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
9
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Kod kutijastih posuda polazi se od pretpostavke da se
stranice posuda formiraju savijanjem, dok se duboko
izvlačenje odnosi samo na zaobljene delove između
stranica.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
10
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Kao i u većini realnih procesa obrade deformisanjem, i u
procesu dubokog izvlačenja u zoni deformisanja vlada
prostorno (troosno) naponsko i deformaciono stanje.
U ovom slučaju pogodno je koristiti polarno-cilindrični
koordinatni sistem.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
11
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Za potrebe inženjerskih proračuna polazi se od
pretpostavke da je promena debljine lima mala,  s   z  0
pa se deformaciono stanje tretira kao ravansko.
S druge strane, napon u pravcu debljine lime je mnogo
manji od ostala dva glavna normalna napona, s   z  0
samim tim imamo ravansko naponsko stanje.
Treba napomenuti da su normalni napon u radijalnom
pravcu i deformacija pozitivni (   0 ,    0), dok su
normalni napon u tangencijalnom pravcu i deformacija
negativni (    0 ,   0 ).
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
12
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Logaritamski stepen deformacije ili konačna (ukupna)
D0
promena oblika i dimenzija obratka:
  n
d
odnos izvlačenja (drawing ratio) za prvu i naredne
operacije:
di
d1
mi 
m1 
D0
d i 1
D d
Relativna deformacija pri izvlačenju je:
 0
D0
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
13
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Orijentacione vrednosti za odnose izvlačenja dobijene su
empirijski i mogu se naći u literaturi. Na osnovu
navedenih relacija izvodi se obrazac za određivanje broja
potrebnih operacija:
n d n  n ( m1 D0 )
n  1
n msr
Optimalan tehnološki proces zahteva
minimalan broj operacija izvlačenja.
Potrebno je proveriti da li je moguće
dobiti deo u jednoj operaciji dubokog
izvlačenja.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
14
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Ukoliko je: m1t  m1  d / D0 , odnosno stvarni odnos
izvlačenja je veći od teorijskog (preporučenog), izvlačenje
moguće u jednoj operaciji.
Kod višeoperacionog dubokog izvlačenja u svakoj
operaciji se vrši redukcija prečnika obratka uz
kontinualno povećanja njegove visine.
Ukoliko se zahteva deo sa vencem
isti se formira u prvoj operaciji.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
15
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Radni napon i sila dubokog izvlačenja se menjaju tokom
procesa izvlačenja. Maksimalna vrednost normalnog
napona u radijalnom pravcu je:

Rs  Fd
s 
 1  1,6  
  i max  1,1 K sr n 
 K sr
R  Rs s
2rM  s 

Fi max  ds   i max
gde su:
K sr  srednja vrednost napona tečenja,
Rs  tekući poluprečnik venca,
R  poluprečnik izvučenog elementa,
  koeficijent trenja,
Fd  sila držača lima,
rM  poluprečnik zaobljenja prstena za izvlačenje
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
16
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Sila i pritisak držača lima određuju se:
 2
2
Fd  pd Ds  d M  2rM 
4
3
 D


d
pd  0,25 0  1  i   m
di
200s 





gde su:
d M  prečnik prstena za izvlačenje,
d i  prečnik izvlakača
 m  zatezna čvrstoća materijala lima
Maksimalna sila dubokog izvlačenja teorijski se pojavljuje
u trenutku tzv. ''potpunog obuhvata'', koji odgovara
radnom hodu: h  rM  ri  s

13. januar 2015

dr Saša Ranđelović, docent
17
OBLIKOVANJE LIMA
Duboko izvlačenje
Proračun deformacionog rada:
W
gde su:
h1
h1
0
0
 F  dz   F ( h )  dh  Fsr h1  x Fi max h1
x  Fsr / Fi max  f ( m )  faktor ''popunjenosti'' dijagrama
sile (određuje se eksperimentalno),
h1  ukupni radni hod izvlakača.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
18
OBLIKOVANJE LIMA
Alati za duboko izvlačenje
Da bi se izvučeni elementi upotrebili kao gotovi delovi, po
pravilu, primenjuje se operacija obrezivanja venca ili se
zahteva probijanje otvora, savijanje, finalana obrada ivica
i sl. što zahteva složene kombinovane alate.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
19
OBLIKOVANJE LIMA
Alati za duboko izvlačenje
Osnovni elementi alata su izvlakač (punch),
matrica za izvlačenje (die) i držač lima
(blank holder).
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
20
OBLIKOVANJE LIMA
Mašine za duboko izvlačenje
Za duboko izvlačenje koriste se:
• hidraulične prese (jednostrukog,
dvostrukog i trostrukog dejstva);
• mehaničke krivajne prese
(jednostrukog i dvostrukog dejstva);
Kod presa jednostrukog dejstva potrebno je u alat ili
radni sto mašine ugraditi izbacivač (mehanički,
hidraulični, pneumatski) gotovih elemenata, koji ujedno
služi i kao držač lima (pripremka).
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
21
Download

null