UNIVERZITET U NIŠU
M AŠINSKI FAKULTET
Katedra za proizvodno informacione tehnologije i menadžment
OBRADA METALA PLASTIČNIM DEFORMISANJEM
Tema: PROBIJANJE I PROSECANJE
Dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
2
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje
Prosecanje i probijanje (blanking process) pripadaju
konvencionalnim postupcima obrade deformisanjem sa
razdvajanjem materijala.
Obrada materijala prosecanjem i/ili probijanjem
primenjuje se u:
• velikoserijskoj i
• masovnoj proizvodnji.
12. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
3
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje
Deformisanje se obavlja do potpunog iscrpljenja
plastičnih svojstava materijala, tj. do razaranja (crack),
pri čemu se jedan deo pripremka - jezgro - razdvaja od
ostatka pripremka u obliku trake. Najčešće jezgro ima
oblik zatvorene konture.
Prosecanje i probijanje fizički se
mogu tretirati kao istovetni
postupci oblikovanja lima koji se
samo razlikuju tehnološki.
12. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
4
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje
Pri prosecanju i probijanju poželjno je da se ostvari
naponsko stanje čistog smicanja u zoni razdvajanja
metala.
Ovakvo naponsko stanje je moguće samo na početku
procesa i za nulti zazor između elemenata alata.
12. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
5
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje
Proizilazi da se u realnom procesu
pojavljuju i naponi istezanja, što je
nepovoljno sa stanovišta kvaliteta
prosečene površine komada, jer
dolazi do kidanja vlakana
materijala.
12. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
6
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje
Inicijalne pukotine se javljaju oko ivica
alata, a zatim se šire po debljini lima.
Ukoliko ove pukotine leže na jednom
konusu, tada se rezni zazor (die
clearance) tretira kao optimalni.
Pri manjim zazorima inicijalne pukotine
formiraju dva konusa, što dovodi do
veće sile i lošijeg kvaliteta reznih
površina.
Rezni zazor se nalazi u granicama (Z/s= 2f/s =510%).
Optimalni zazor prouzrokuje manju silu deformisanja,
bolji kvalitet i veću tačnost gotovih delova.
12. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
7
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje
Detaljne analize pokazuju da se razdvajanje materijala
dešava na hodu prosekača y koji je manji od debljine
metalnog pripremka s, što zavisi od vrste i debljine
materijala, kao i stanja reznih ivica alata.
12. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
8
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje
Za potrebe inženjerskih proračuna sila probijanja i
prosecanja se određuje po veoma jednostavnom obrascu:
Fm  A m  L s  m
1
4
6
14
4
30
gde su:
A - prosečena površina,
L - dužina konture po
kojoj se vrši razdvajanje
materijala,
 m - smicajna čvrstoća
materijala lima.
FM  1,3 Fm
12
30
12. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
9
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje
2
6
19
30
12. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
10
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje
Pri prosecanju i/ili probijanju mašine (mehaničke krivajne
prese) praktično uvek imaju dovoljno energije za
obavljanje date operacije, dok je raspoloživa sila
ograničenje njihove primene.
Metoda za smanjenje maksimalne sile (reducing of
blanking force) prosecanja (probijanja) su:
• zakošenje reznih ivica alata (tapered punch or die
shape);
• skraćenje probojaca;
• zagrevanje pripremaka.
12. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
11
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje
Podrazumeva se da se u navedenim
obrascima radi o maksimalnoj sili
prosecanja (probijanja).
Pojava maksimalne sile na dijagramu
odgovara završetku druge faze.
U daljem hodu alata aktivna površina
razdvajanja je sve manja, te i sila
naglo opada. Zadnji deo dijagrama
sile odnosi se na proterivanje već
prosečenog jezgra kroz prstenasti
deo alata.
12. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
12
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje
Zakošenje reznih ivica alata na:
prstenu (die) – kod prosecanja;
probojcu (punch) – kod probijanja.
Ovim načinom maksimalna sila se
može smanjiti za više od 50%.
Ipak, ovaj metod treba izbegavati
kod procesanja složenijih kontura.
Kod postupnih alata, sa više
probojaca i prosekača maksimalna
sila se može smanjiti skraćivanjem
probojaca za veličinu s (tanji limovi)
ili s/2 (deblji limovi).
12. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
13
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje
Metod zagrevanja pripremaka
treba primeniti pod izuzetnim
okolnostima, zbog niza
nedostataka: većeg utroška
energije, bržeg habanja alata,
lošijeg kvaliteta površina itd.
Deformacioni rad utrošen na
prosecanju, srazmeran je
površini
ispodz krive:
z s
s
0
W
0
 F  dz   F( z )  dz  F
sr
0
s  x Fm s
0
x  Fsr / Fm  f (s, m )
12. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
14
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje, FEM
Stepen deformacije
Pritisak na kontaktu
i po zapremini.
Linije i tečenja u zoni
prekida.
12. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
15
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje, FEM
Glavni naponi u x pravcu
Glavni naponi u y pravcu
Gruba FEM simulacija
prostiranja loma
12. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
16
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
17
OBLIKOVANJE LIMA
Fino probijanje i prosecanje (Fine blanking)
Ovaj postupak je dobio naziv po visokom kvalitetu
prosečenih limenih delova (IT 6IT 9;Ra= 0,31,6 m),
tako da naknadna obrada, po pravilu, nije neophodna.
Ovakvi parametri se obezbeđuju vrlo malim zazorom
(Z/s 12 %) i dejstvom konturnog zuba (ring indenter).
Tada se ostvaruje naponsko
stanje blisko čistom smicanju.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
18
OBLIKOVANJE LIMA
Fino probijanje i prosecanje
Finim prosecanjem se obarđuju debeli limovi (s  530
mm).
Finim prosecanjem se mogu dobiti veoma odgovorni
mašinski elementi vrlo velike tačnosti: zupčanici,
zupčaste letve, bregaste ploče i sl.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
19
OBLIKOVANJE LIMA
Fino probijanje i prosecanje
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
20
OBLIKOVANJE LIMA
Fino probijanje i prosecanje
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
21
OBLIKOVANJE LIMA
Alati za probijanje i prosecanje
Sklop alata za prosecanje i probijanje razlikuju se
praktično samo po izradnim tolerancijama.
Procesi prosecanja i probijanja realizuju se sukcesivno
na trakastom limenom pripremku u zavisnosti od
tehnološkog rasporeda kombinovanih alata.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
22
OBLIKOVANJE LIMA
Alati za probijanje i prosecanje
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
23
OBLIKOVANJE LIMA
Mašine za probijanje i prosecanje
Mašine za obardu materijala
deformisanjem svrstavaju se
u dve osnovne grupe,
prese i čekići.
Za prosecanje (probijanje) se
generalno mogu koristiti svi
tipovi presa ali iz tehničko-tenoloških
i ekonomskih razloga primenjuju se skoro isključivo
mehaničke krivajne ili ekscentar prese.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
24
OBLIKOVANJE LIMA
Mašine za probijanje i prosecanje
Ove prese imaju relativno mali hod i veliki broj udaraca
u minuti, što je poželjno za serijsku ili masovnu
proizvodnju delova.
Zbog relativno male brzine
pritiskivača, koja praktično
ne utiče na ponašanje materijala prilikom deformisanja,
prese se tretiraju kao mašine
statičkog dejstva.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
25
OBLIKOVANJE LIMA
Mašine za probijanje i prosecanje
Bez obzira na tip krivajne prese postoje dve varijante
ovih presa, sa:
• promenljivim hodom (H= 2R  const.);
• konstantnim hodom (H= 2R = const.).
Kod prve varijante na krivaju (ekscentar, koleno) se
navlači ekscentarska čaura, a preko nje spojna poluga
prese, koja se vezuje za pritiskivač prese.
Zaokretanjem ekscentarske čaure postepeno se menja
hod prese, između Hmax i Hmin ,
npr.: H= 60, 54, 48, 42,..........., 12, 6 mm.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
26
OBLIKOVANJE LIMA
Mašine za probijanje i prosecanje
Hod pritiskivača krivajne prese (meren od spoljašnje
krajnje –''mrtve''- tačke):
 2 

h  R 1  cos   sin  
2


brzina pritiskivača:



V  dh / dt  R  sin  sin 2 

2

ubrzanje pritiskivača:
a  dV / dt  R  2 cos    cos 2 
  ugao krivaje,
  parametar prese
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
27
OBLIKOVANJE LIMA
Mašine za probijanje i prosecanje
Nominalni rad, nominalni moment i granična sila krivajne
prese određuju se po obrascima:
 2 

Wn  Fn hn  Fn R  1  cos  n  sin  n   const .

2




M n  Fn R max  sin n  sin 2 n   const .
2


Fg 
Mn



R  sin   sin 2 
2


 f ( R , )
gde su: Fn nominalna sila prese, n nominalni ugao krivaje.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
28
OBLIKOVANJE LIMA
Mašine za probijanje i prosecanje
Zanemarujući članove uz parametar prese obrazac za
graničnu silu prese se svodi na jednostavan oblik:
sin n Rmax
Fg  Fn
sin R
Za prese sa konstantnim hodom
važi:
sin  n
Fg  Fn
sin 
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
29
OBLIKOVANJE LIMA
Mašine za probijanje i prosecanje
Iz navedenih obrazaca sledi da je nominalna sila krivajne
prese granična sila na nominalnom uglu  n , odnosno
nominalnom hodu hn .
Ukoliko dijagram sile prosecanja
i probijanja preseca granični
dijagram prese obrada nije
moguća.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
30
OBLIKOVANJE LIMA
Probijanje i prosecanje
Za izbor mašine, u ovom
slučaju krivajne prese
moraju biti zadovoljeni
sledeći (energetski) uslovi:
W  Wn
FM  Fg
Ukoliko prvi uslov nije zadovoljen mora se izabrati krivajna
presa veće nominalne snage ili tehnološki proces podeliti
na više operacija.
Ukoliko drugi uslov nije zadovoljen treba pokušati sa
smanjenim hodom prese.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
31
OBLIKOVANJE LIMA
Mašine za probijanje i prosecanje
Prese za deformisanje metala prema
vrsti pogonskog sistema:
• mehaničke prese;
• hidraulične prese;
• pneumatske prese;
• kombinovane prese.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
32
OBLIKOVANJE LIMA
Mašine za probijanje i prosecanje
Kod mehaničkih presa razlikujemo:
• krivajne prese;
• laktaste prese;
• zavojne prese;
• specijalne prese.
Krivajne prese su dobile naziv po pogoskom krivajnom
mehanizmu.
U vezi s tim postoje dva konstruktivna tipa ovih presa:
• ekscentarske prese (krivajni mehanizam u obliku
ekscentra i uzdužno postavljeno vratilo);
• kolenaste prese (krivajni mehanizam u obliku kolena i
poprečno postavljeno vratilo).
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
33
OBLIKOVANJE LIMA
Mašine za probijanje i prosecanje
Prema položaju pogonskog sistema prese se dele na:
• prese sa gornjim pogonom;
• prese sa donjim pogonom;
• prese sa bočnim pogonom;
• prese sa dijagonalnim pogonom;
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
34
OBLIKOVANJE LIMA
Mašine za probijanje i prosecanje
Prema obliku noseće strukture postoje dva tipa presa:
• otvorene strukture;
• zatvorene (ramne) strukture.
Prema broju nezavisnih dejstava razlikujemo:
• prese jednostrukog (prostog) dejstva;
• prese dvostrukog dejstva;
• prese trostrukog dejstva.
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
35
OBLIKOVANJE LIMA
Mašine za probijanje i prosecanje
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
36
OBLIKOVANJE LIMA
Mašine za probijanje i prosecanje
13. januar 2015
dr Saša Ranđelović, vanredni profesor
37
Download

null