Poznámka: tyto materiály slouží pouze pro opakování STT žáků SPŠ Na Třebešíně, Praha 10; s platností do r. 2016 v návaznosti na platnost norem. Zákaz šíření a modifikace materiálů. Děkuji Ing. D. Kavková TEORIE TVÁŘENÍ
Tváření produktivní metody výroby polotovarů a hotových výrobků, které se dají dobře mechanizovat i automatizovat (velká výkonnost, minimální odpad) hydraulický lis střižný nástroj
Materiály dobrá tvařitelnost - plasticita materiály určené ke kování, válcování, lisování apod. - oceli, neželezné kovy, některé nekovové materiály tvařitelnost je funkcí - materiálu (chemického složení a struktury) - teploty - napětí - vnějšího prostředí aj.
Tvařitelnost vlastnost materiálu tvářet se bez makroskopického porušení tvárný materiál si zachová tvar daný působením vnějších mechanických sil (a to i po jejich zániku) tvárnost zjišťujeme různými zkouškami - za studena - za tepla
Stroje lisy - tváření se děje působením klidných sil (válcování, lisování, ) buchary - tváření se děje působením rázy (kování, nýtování, ) působením vnějších sil se částice materiálu přemisťují, aniž se poruší celistvost materiálu dochází k deformaci mřížek (změna polohy atomů v krystalické mřížce, změna parametru mřížky)
Lis působí silou ve formě tlaku na stlačované těleso - deformace a změna tvaru rozdělení - dle používané energie (ruční, hydraulické, mechanické, pneumatické) - dle stavby (vertikální, horizontální) velikost lisu - velmi různá (malé hodinářské až rozměrné tiskařské)
Lisy
Lisy hydraulický lis výstředníkový lis
Lisy hydraulický kovací lis exentrický lis
Lisy
Válcovací stolice
Katedra strojírenské technologie Buchary tváření se děje působením rázy - kování - nýtování,
napětí [Mpa] Deformace pružné (elastické) - změna < 1 parametr mřížky (teoreticky o ½, prakticky o 15%) trvalé (plastické) - změna min. o 1 parametr mřížky 2 1 oblast významná pro technologické zpracování 2 deformace [1]
Schéma deformace elastická deformace - přestane-li vnější síla působit, dojde vlivem vnitřní energie k vyrovnání všech změn a atomy se vrátí do původní polohy plastická deformace - napětí vzroste na mez kluzu, atomy mění polohu min. o 1 mřížkový parametr, trvalá změna
Kluzné roviny změna polohy atomů v kluzných rovinách (tj.roviny nejhustěji obsazené atomy) posuvy jsou usnadněny vakancemi a dislokacemi krystalové mřížky
Dvojčatění plastická deformace - mřížka se natočí do polohy příznivé pro kluz a část krystalu se kluzem deformuje
Bodové poruchy
Čárové poruchy - dislokace dislokace hranová dislokace šroubová
Dislokace nejdůležitější vlastnost - schopnost pohybu (nastává účinkem napětí v krystalové mřížce - rovina kluzu) kluz dislokace - nadbytečná vrstva atomů se pohybuje celým krystalem a hromadí se na hranicích zrn pohybu dislokací odpovídá určitá plastická deformace
Rm, Re [MPa] A [%] Vyčerpaná tvárnost kovu pohyb dislokací 800 80 zastaven - nutno Rm napětí zvýšit 600 60 kov klade deformaci 400 Re 40 odpor - zpevňuje se (mez kluzu roste 200 20 a blíží se mezi A pevnosti) 0 20 40 60 tvárnost kovu je stupeň deformace [%] vyčerpána změna mechanických vlastností
Vliv teploty tvářením dodána kovu energie - rozložena nerovnoměrně (max. v místech největšího nakupení dislokací) dochází k deformacím (zpevnění materiálu) nízká teplota - nerovnovnovážný stav vyšší teplota - nastává přechod do rovnovážného stavu - rekrystalizace
tažnost, pevnost, tvrdost Změny vlastností HB R m A zotavení rekrystalizace teplota [ C]
Zotavení zánik bodových vad uvolňování, přemísťování a zanikání dislokací nevzniká nové zrno T z = (0,25 až 0,30) T t T t teplota tání materiálu
Rekrystalizace vznik nových nedeformovaných zrn účinky zpevnění se ruší netvoří se nová fáze T r = (0,35 až 0,45) T t T t teplota tání materiál nová zrna se od tvářených liší tvarem a velikostí
50 C teplota [ C] Rozdělení tváření za tepla (nad teplotou rekrystalizace) za studena (pod teplotou rekrystalizace) horní teplota tváření 1148 A 3 dolní teplota tváření A 1 0,8 2,11 obsah C [%]
Tváření za tepla horní teplota tváření - počátek tváření (200 až 300) C pod solidem dolní teplota tváření - ukončení tváření 50 C nad A 3 - ocel má jemnou strukturu není-li tváření dokončeno, nový ohřev (vzniká oxid železa - okuje, opal 3 až 5%) změna vlastností - fyzikální (klesá el.odpor a měrný objem) - mechanické (pokles pevnosti, houževnatosti, tvrdosti a meze kluzu vzrůstá tvárnost a odolnost korozi)
Tváření za studena textura materiálu - zrna protažena ve směru působící síly (protaženy i nekovové vměstky) - vliv na vlastnosti tvářeného kovu fyzikální vlastnosti - roste elektrický odpor a měrný objem mechanické vlastnosti - zvyšuje se pevnost, tvrdost, mez kluzu - zmenšuje se tvárnost, vrubová houževnatost
Anizotropie vlastností zpracování není v celém rozsahu rovnoměrné vznik pnutí (může nastat porušení materiálu) tvářený materiál získává odlišné vlastnosti ve směru tváření a ve směru kolmém materiál se dostává do nerovnovážného stavu (upravujeme rekrystalizačním žíháním)
Vláknitost způsobena nečistotami kovů - tvářením se zrna protahují (textura) rekrystalizace - přeměna deformovaných zrn na nová jemnější (textura zmizí)
Vláknitost nečistoty vyloučené v povrchových vrstvách rekrystalizaci nepodléhají (nezmění svůj protáhlý tvar)
Stupeň deformace a prokování vláknitost má vliv na mechanické hodnoty - pevnost, tažnost a vrubovou houževnatost ve směru vláken a napříč jsou jiné hodnoty, - mění se stupněm deformace a stupněm prokování
Lisování - tváření za studena strojní zařízení - lisy (jednoduché stroje, nekvalifikovaní dělníci) nástroje - nákladnější, vhodné pro hromadnou výrobu lisovací linky - automatizované lisy ve spojení s dopravním zařízením lisovací technika - zahrnuje zpracování kovových a jiných materiálů či polotovarů - střiháním, tvářením, popř. obojím způsobem
Princip dosažení trvalé změny tvaru materiálu bez odebírání třísek, působením vnějších sil, pod rekrystalizační teplotou plošné tváření - bez podstatné změny tloušťky mat., mechanické vlastnosti se nemění objemové tváření - nastává změna průřezu, objem se nemění, materiál se zpevňuje, klesá tažnost
Rozdělení lisovacích nástrojů jednoduché - pro jeden úkon postupové - pro více úkonů stejného druhu vykonaných stejným nástrojem za sebou (děrování, střihání) sloučené - zhotovení výlisku najednou, sloučením několika úkonů stejného druhu (současné děrování a střihání) sdružené - sloučené nebo postupné provádění pracovních úkonů různého druhu (ohýbání a střihání, )
Jednoduchý nástroj
Postupový nástroj
Sloučený nástroj
Sdružený nástroj
Zdroje Wikipedia - internetová encyklopedie http://cs.wikipedia.org/wiki/lis Katedra tváření kovů a plastů http://www.ksp.tul.cz/cz/kpt/obsah/vyuka/skripta_tkp/ sekce/03.htm