lab6.pdf

Ćwiczenie 6

CIĘCIE, GIĘCIE BLACH I PROFILI

Celem ćwiczenia jest:

- poznanie przebiegu procesu oraz sposobów cięcia,

- poznanie przebiegu procesu oraz sposobów gięcia,

- określenie wpływu szczeliny na parametry technologiczne procesu i na dokładność

wymiarową elementów ciętych,

- określenie wpływu promienia, kąta gięcia na wartość i znak kąta sprężynowania.

1. ANALIZA PROCESU CIĘCIA.

1.1.WSTĘP.

W procesach kształtowania blach za pomocą obróbki plastycznej można

wyodrębnić dwie podstawowe grupy operacji:

• operacje związane z rozdzieleniem materiału,

• operacje plastycznego kształtowania.

Do pierwszej z tych grup zaliczamy operację technologiczną związaną z cięciem a do

drugiej gięcie.

W celu utraty spójności materiału trzeba doprowadzić do koncentracji naprężeń w

miejscu rozdzielenia. Ze względu na sposób koncentracji, proces cięcia dzielimy na

dwie podstawowe grupy:

• za pomocą dwu elementów tnących,

• za pomocą jednej krawędzi tnącej.

Najczęściej stosowane jest rozdzielenie materiału za pomocą dwu elementów

tnących.

Cięcie blach można realizować na nożycach i na wykrojnikach. Cięcie blach za

pomocą wykrojników nosi nazwę wykrawania . Operację rozdzielenia materiału za

pomocą nożyc stosuje się w procesie produkcji blach i taśmy oraz przy kształtowaniu

wyrobów w produkcji jednostkowej, względnie małoseryjnej. Ze względu na koszty

wykonania wykrojników cięcie z wykorzystaniem tych przyrządów stosowane jest

tylko do produkcji seryjnej wyrobów. Przyrządy te przystosowane są do pracy na

prasach mechanicznych lub hydraulicznych. Podstawowe operacje cięcia za pomocą

wykrojników to:

wycinanie,dziurkowanie,odcinanie,przycinanie,nadcinanie,okrawanie,rozcina-

nie.

Operacje cięcia praktycznie realizowane są w ten sposób, że przy przemieszczaniu

przesuniętych względem siebie krawędzi tnących wywierany na materiał nacisk

powoduje naruszenie jego spójności. Wielkość tego przesunięcia zależy od grubości

ciętego materiału i od jego własności.

1.2.PRZEBIEG PROCESU CIĘCIA

Analiza przebiegu procesu cięcia oparta zostanie na cięciu za pomocą dwu

elementów tnących. W takim typie operacji technologicznej może wystąpić kilka faz

(rys.1.1).

Rys.1.1 Kolejne fazy procesu cięcia [2]

W pierwszej fazie cięcia, zwanej sprężysto-plastyczną , siły wywierane na blachę

przez zbliżające się do siebie krawędzie tnące są względem siebie przesunięte, co

powoduje powstanie momentu odpowiedzialnego za wybrzuszenie blachy. Jego

wartość można wyznaczyć z iloczynu siły i przesunięcia(rys.1.2). Przemieszczające

się względem siebie krawędzie tnące powodują, że obszary przylegania zmniejszają

się a w ich pobliżu następuje koncentracja naprężeń i odkształceń sprężystych, które

przy wzroście obciążenia wyzwalają lokalne uplastycznienie materiału. Rozpoczyna

się ono z chwilą, gdy naprężenia tnące osiągną odpowiednią wartość.

Rys.1.2. Siły występujące przy wykrawaniu [2]

Dalszy wzrost przemieszczenia narzędzi tnących powoduje powiększenie

obszarów uplastycznionych obejmując swoim zasięgiem całą grubość ciętego

materiału. W konsekwencji prowadzi to do przejścia do drugiej fazy zwanej fazą

plastycznego płynięcia .

Występuje przy tym płynięcie materiału w pobliżu powierzchni pękania, jak również

przemieszczanie elementu wycinanego względem pozostałego materiału.

Wykres siły w funkcji drogi stempla pokazano na rys.1.1.W pierwszej fazie cięcia siła

działająca na stempel stale narasta, osiągając na początku drugiej fazy punkt

oznaczony literką „a” (rys.1.1). Dalszy przebieg siły zależny jest w sposób istotny od

rodzaju ciętego materiału.

W przypadku, gdy materiał nie ulega umocnieniu pod wpływem odkształceń, w

wyniku zmniejszania się grubości ciętego materiału następuje spadek siły. Stan ten

obrazuje linia przerywana na rys.1.1. W większości materiały, z którymi mamy do

czynienia, ulegają umocnieniu i mimo zmniejszania się grubości następuje wzrost siły

cięcia do wartości Pmax.

Towarzyszy temu również wzrost naprężeń tnących, które mogą osiągnąć wartość

krytyczną dla danego materiału i wystąpi utrata spójności. Rozpoczyna się wtedy

trzecia faza procesu cięcia, faza pękania (rys.1.1). Przy krawędziach tnących, a więc

miejscach o największej koncentracji naprężeń pojawiają się pierwsze pęknięcia.

Zależą one w sposób istotny od rodzaju materiału. I tak pęknięcie materiałów

twardych może wystąpić wcześniej a bardzo plastycznych przy końcu procesu cięcia.

Występujące w czasie procesu cięcia fazy znajdują swoje odbicie w wyglądzie

powierzchni przecięcia. Na rysunku 1.3 przedstawiono w sposób poglądowy wygląd

powierzchni przecięcia.

Rys.1.3.Wygląd powierzchni przecięcia [2]

Na podstawie obserwacji powierzchni w ciętym elemencie można wyróżnić

następujące strefy:

a - zaokrąglenie powierzchni blachy w sąsiedztwie powierzchni rozdzielenia;

zapoczątkowane w fazie sprężysto-plastycznej,

b - walcowa powierzchnia pękania o błyszczącym i gładkim wyglądzie z możliwymi

rysami usytuowanymi równolegle do osi otworu; powstała w fazie plastycznego

płynięcia,

c - powierzchnia pęknięcia pochylona do kierunku cięcia, chropowata i matowa

powstała w fazie pękania,

d - zadzior utworzony na powierzchni pękania, powstały głównie przy cięciu z

niewłaściwym luzem oraz przy cięciu nie ostrą krawędzią tnącą.

Podobne strefy, ale w odwrotnej kolejności, występują na drugiej powierzchni

ciętego elementu(rys.3). Udział poszczególnych stref zależy od wielkości luzu.

1.3. WPŁYW LUZU NA PRZEBIE PROCESU CIĘCIA.

Podstawowym parametrem, wpływającym na przebieg procesu cięcia jak i stan

powierzchni pękania, jest luz . Pojęciem tym określona jest różnica między średnicą

matrycy a średnicą stempla( luz bezwzględny). Różnica ta odniesiona do grubości

ciętego materiału nosi nazwę luzu względnego. Luz względny podawany jest także w

procentach grubości materiału ciętego. Odległość między krawędziami tnącymi

stempla i matrycy nosi nazwę szczeliny. Podwojona wartość szczeliny równa jest

luzowi bezwzględnemu. Jak z tego wynika, luz nie zależy od wzajemnego położenia

narzędzi tnących. Szczelina natomiast zależna jest i przy współosiowym ustawieniu

narzędzi tnących jest jednakowa na całym obwodzie.

Stan naprężenia przy cięciu można określić jako ścinanie ze zginaniem, przy

czym udział zginania jest tym większy im większy jest luz. Przy pewnej wartości

luzu, zwanej luzem optymalnym , pęknięcia rozchodzące się od obu krawędzi

tnących spotykają się tworząc linię pękania zbliżoną kształtem do litery S (rys.1.4).

W przypadku cięcia z luzem znacznie mniejszym od optymalnego pęknięcia

rozchodzące się od strony stempla i matrycy są przesunięte względem siebie,

ponieważ pęknięcia od strony krawędzi płyty tnącej zatrzymują się w strefie naprężeń

ściskających pochodzących od zginania. Całkowite rozdzielenie materiału odbywa się

ponownie wskutek odkształceń plastycznych. Elementy cięte z luzem znacznie

mniejszym od optymalnego charakteryzują się obecnością dwóch stref błyszczących

o kierunkowej strukturze chropowatości przedzielonej strefą matową bez

ukierunkowania struktury chropowatości.

Rys.1.4.Wpływ luzu na przebieg pękania [1]

Strefy błyszczące powstają w fazie cięcia i cięcia wtórnego, a matowa jako strefa

pękania.

W wyjątkowych przypadkach, przy cięciu materiałów o dużej grubości i przy luzach

zmniejszonych może pojawić się więcej stref cięcia wtórnego.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: