PROIZVODNE TEHNOLOGIJE

Proizvodne tehnologije

U procesu oblikovanja sila i rad se sa mašine za obradu preko alata prenose na radni predmet. Geometrijski oblik i dimenzije izratka obezbjeđuje alat. A l a t i za obradu deformisanjem su složeni i pri njihovom projektovanju treba „pomiriti" zahtjeve rentabilnosti i funkcionalnosti. P r i konstrukciji alata treba prioritet dati jednostavnijim izvedbama, sa većim brojem standardnih elemenata. Na taj način se smanjuje cijena alata. Jednostavnost u konstruktivnoj izvedbi alata ne smije ugroziti njegovu funkcionalnost i tačnost u radu. Na Slici 1.2 prikazani su alati koji se koriste u tehnološkim postupcima obrade deformisanjem.

a. Alat za probijanje i prosijecanje Slika 1.2

b. Alat za savijanje

Alati za obradu deformisanjem

Za obradu deformisanjem koriste se univerzalne i specijalne mašine. Univerzalne mašine se, uz upotrebu odgovarajućih alata, mogu koristiti za različite procese obrade deformisanjem. U univerzalne mašine spadaju: krivajne, hidraulične, frikcione prese, parni i vazdušni čekići, itd. Specijalne mašine se koriste samo za određene operacije, npr. mašine za savijanje cijevi, mašine za valjanje navoja, itd. Na Slici 1.3

dat je izgled mašina za obradu deformisanjem.

Slika 1.3

Mašine za obradu deformisanjem

Proizvodne tehnologije

Zastupljenost u primjeni, prednosti u odnosu na obradu skidanjem strugotine, ekspanzija u razvoju mašina za obradu i novih materijala najbolji su pokazatelji značaja obrade deformisanjem, kao modernog vida prerade materijala. Prednosti ovog načina obrade mogu se definisati sa tehničko-tehnološkog i ekonomskog aspekta, i to: 1) Izrada proizvoda komplikovanog oblika ostvaruje se u jednom hodu mašine za deformaciju. Izrada istih proizvoda na drugi način i l i ne bi bila moguća i l i bi zahtjevala više radnih operacija. 2) Postiže se velika dimenzionalna tačnost proizvoda uz uske izradne tolerancije. 3) Proizvodi imaju visoke mehaničke karakteristike i relativno malu težinu. 4) Postiže se značajna ušteda u potrošnji materijala i energije. 5) V i s o k stepen produktivnosti, stabilnosti i pouzdanosti u radu. 6) Mašine za obradu su jednostavne za posluživanje, tako da za proizvodnju nije neophodna visokokvalifikovana radna snaga. 7) Ekonomičnost u uslovima serijske i masovne proizvodnje.

Pored navedenih prednosti, mogu se uočiti i ograničenja u primjeni kao što su: 1) Neekonomičnost u uslovima pojedinačne i maloserijske proizvodnje. 2) V i s o k i investicioni troškovi prouzrokovani upotrebom skupih mašina i uređaja za obradu. 3) Složeni i komplikovani alati, čija je konstrukcija i izrada skupa.

1.1 Područje obrade deformisanjem Obrada deformisanjem je v i d obrade kod kojeg se materijal dovodi u stanje plastičnog tečenja, tj. opterećuje iznad granice razvlačenja. Deformacija koja nastaje u materijalu je trajna. U k o l i k o se opterećenje povećava u nekom momentu doći će do razdvajanja čestica materijala. Područje obrade deformisanjem sa stanovišta deformacije m o ž e se podijeliti na: plastičnu deformaciju i deformaciju do razaranja materijala.

4

Proizvodne tehnologije

Grafička interpretacija područja obrade deformisanjem data je preko dijagrama istezanja za elastično-plastičan materijal.

Slika 1.4

Dijagram

, = -0,5 • 0,446 = -0,223 t

r

29

Proizvodne tehnologije

3. T E H N O L O G I J E O B L I K O V A N J A L I M O V A 3.1 Duboko izvlačenje

Duboko izvlačenje je tehnološki postupak obrade deformisanjem kod koga se iz ravne ploče dobijaju posude različitog oblika poprečnog presjeka sa zatvorenim dnom. Duboko izvlačenje predstavlja jedan od najvažnijih postupaka prerade lima i ima veoma široko područje primjene u: automobilskoj i avionskoj industriji ( dijelovi karoserije automobila, vrata, blatobrani, dijelovi točkova, itd.); elektronskoj industriji (razni dijelovi radio i tv aparata i si.); industriji aparata za domaćinstvo (dijelovi hladnjaka, štednjaka, itd.).

Na Slici 3.1 dati su primjeri proizvoda koji su u cjelini i l i su neki njihovi dijelovi izrađeni dubokim izvlačenjem.

Slika 3.1 Primjeri primjene dubokog izvlačenja

35

Proizvodne tehnologije

Iz pripremka u obliku ravne ploče postupkom dubokog izvlačenja dobijaju se gotovi radni predmeti oblika posuda sa zatvorenim dnom. U zavisnosti od oblika i dimenzija obratka, izvlačenje obuhvata: -

izvlačenje cilindričnih komada sa i bez vijenca; izvlačenje komada stepenastog oblika; izvlačenje komada konusnog oblika; izvlačenje komada sfernog oblika; izvlačenje komada nerotacionog oblika; izvlačenje komada iz trake i izvlačenje komada velikih dimenzija (dijelovi karoserije automobila).

Na Slici 3.2 dat je izgled pripremka i izratka za najjednostavniji slučaj izvlačenja cilindričnih komada.

*

a) pripremak

Slika 3.2

di

*

b)izradak c)izradak (cilindrični komad bez vijenca) (cilindrični komad sa vijencem) Izgled pripremka i izratka za izvlačenje cilindričnih komada

Proces se izvodi sa posebnim alatima na m e h a n i č k i m i hidrauličnim presama. Šematski prikaz dubokog izvlačenja dat je na Slici 3.3. Sa Slike 3.3 se može uočiti da su osnovni izvršni dijelovi alata za duboko izvlačenje izvlakač i presten za izvlačenje. Ploča držača lima koristi se da bi se spriječilo obrazovanje nabora i gužvanje lima u toku procesa izvlačenja. Za izvlačenje se koriste prstenovi sa radijusom, konusom i profdom traktrix krive.

36

Proizvodne tehnologije

U početnoj fazi izvlačenja pripremak se postavlja na prsten za izvlačenje i fiksira p o m o ć u držača lima. Sila izvlačenja se preko izvlakača prenosi na pripremak i on se pod dejstvom izvlakača uvlači u otvor prstena za izvlačenje. Izradak se formira postepeno vertikalnim pomjeranjem izvlakača. Rezultat izvlačenja je cilindrična posuda .(Slika 3.2.b) Debljina zida izratka je ista kao i debljina pripremka. U toku izvlačenja dolazi do raznorodne naponsko- deformacione slike u vijencu i zidu obratka, kako je prikazano na Slici 3.4.

Slika 3.4 Naponi u vijencu (a) iziđu (b) obratka

u toku izvlačenja

37

Proizvodne tehnologije

Naponsku sliku u vijencu obratka čine radijalni naponi istezanja i naponi pritiska normalni na element A, zbog dejstva držača lima. U zidu obratka elemet B je podvrgnut naponima istezanja. V e l i k o istezanje m o ž e dovesti do razaranja materijala , čiji je prikaz dat na Slici 3.5.

a)

b) Slika 3.5

Greške u procesu izvlačenja

Na Slici 3.5.a uzrok razaranja je mali radijus zaobljenja na prstenu za izvlačenje, a na Slici 3.5.b malo zaobljenje na izvlakaču. Do razaranja može doći i zbog velikih napona istezanja u zidu obratka, koji su posljedica velike razlike u odnosu prečnika pripremka i izvlakača. Izvlačenje cilindričnih radnih komada izvodi se u jednoj i l i u više operacija izvlačenja. U k o l i k o se radni predmet izrađuje u više operacija izvlačenja, analiza procesa se, zbog niza specifičnosti, vrši posebno za prvu operaciju izvlačenja, a posebno za ostale operacije. Na Slici 3.6 dat je šematski prikaz druge i narednih operacija izvlačenja cilindričnih komada.

1

Slika 3.6

Druga operacija izvlačenja

Pozicije na Slici 3.6 označavaju: 1 - izvlakač, 2- držač, 3- radni predmet, 4-prsten za izvlačenje.

38

Proizvodne tehnologije

Prese za drugu i naredne operacije izvlačenja moraju imati dva cilindra. Sila izvlačenja (F) se sa glavnog cilindra preko izvlakača prenosi na radni predmet. Sila držanja (Fd) se sa p o m o ć n o g cilindra preko držača prenosi na radni predmet.

Pripremak za drugu operaciju izvlačenja je prethodno izrađen postupkom dubokog izvlačenja.

3.1.1 Određivanje dimenzija pripremka Pripremak za izvlačenja rotaciono simetričnih tijela ima kružni oblik, tako da se problem određivanja dimenzija pripremka svodi na određivanje prečnika tog kruga. K o d izvlačenja nerotacionih tijela određivanje dimenzija pripremka je znatno složenije, pa je postupak određivanja dimenzija pripremka dat samo za rotaciono simetrična tijela. Uslov konstantnosti zapremine u toku deformisanja m o ž e se napisati u obliku: (3.1) V = V k

Gdje su: V - volumen pripremka; Vk - volumen gotovog komada. K o d izvlačenja bez promjene debljine materijala ovaj uslov se svodi na uslov konstantnosti površina u toku deformisanja, tj:

(3.3) Iz relacije (3.2) se može uočiti da se površina obratka u bilo kojoj operaciji izvlačenja ne mijenja i da je jednaka površini pripremka:

(3.4) Gdje su:

Iz uslova (3.3) slijedi izraz za izračunavanje prečnika pripremka:

(3.5)

39

Proizvodne tehnologije

Obratci složenog oblika dijele se na niz parcijalnih rotacionih površina: koje vrijedi:

3.1.2 Deformaciona sila i deformacioni rad Da bi se odredila deformaciona sila izvlačenja potrebno je izvršiti naponsko deformacionu analizu procesa izvlačenja. Za taj postupak su neophodne šire teoretske podloge, koje nisu predmet razmatranja u ovoj knjizi. Zbog toga će za sve postupke obrade deformisanjem biti ponuđeni približni izrazi za proračun deformacione sile. Maksimalna sila izvlačenja cilindričnih komada može se izračunati po slijedećem izrazu:

F^=M s).s.o .\,2--?^ -^1-m _ m 1

+

m

[N]

(3.8)

m - stvarni odnos izvlačenja; m - maksimalni odnos izvlačenja. m a x

Odnosi izvlačenja za prvu i naredne operacije izvlačenja računaju se po formuli: d\ d ^=-z-\m =-f;...;m =-f2

2

d

(3.9)

n

n

D Gdje su:

d

x

d_ n

x

Gdje su: D D -- prečnik prečnik pripremka; pripremka; ddi, i , d 22, . ,. .d, d --prečnici prečnici izratka izratka nakon nakon prve,druge, prve,druge, n-te n-te operacije izvlačenja n n

40

Proizvodne tehnologije

Maksimalna vrijednost odnosa izvlačenja zavisi od osobina materijala i drugih uticajnih faktora:

U prostim proračunima m o ž e se uzeti daje za prvo izvlačenje maksimalna vrijednost odnosa izvlačenja m = 0 , 5 . max

U prostim proračunima m o ž e se uzeti daje za prvo izvlačenje maksimalna vrijednost odnosa izvlačenja m = 0 , 5 . Deformacioni rad izvlačenja, pri izvlačenju na presama dvostrukog dejstva, m o ž e se dobiti kao proizvod deformacione sile, puta izvlačenja i korekcionog faktora: max

W = x-F -h imx

[Nm]

(3.11)

gdje su: x - korekcioni faktor Fmax - maksimalna sila izvlačenja [n] h - put izvlačenja [m] Vrijednost korekcionog faktora x zavisi od odnosa izvlačenja m i kreće se u granicama od 0,5 do 0,80.

3.1.3 Alati i mašine za duboko izvlačenje Osnovni izvršni dijelovi alata za duboko izvlačenje su presten za izvlačenje i izvlakač. Geometrijski oblik prstena za izvlačenje utiče na osnove parametre izvlačenja, kvalitet izratka i stepen deformacije izvlačenja. U praksi se koriste tri vrste prstenova za izvlačenje: sa radijusom; sa konusom i sa profilom traktrix krive. Izgled navedenih prstenova za izvlačenje dat je na Slici 3.7. Prsten za izvlačenje sa radijusom se najviše koristi u prvoj operaciji izvlačenja. M o ž e se koristiti i za ostale operacije, ako se ne upotrebljava držač lima. U k o l i k o se u slijedećim operacijama izvlačenja upotrebljava držač lima bolje je koristiti prsten sa konusom. Prsten za izvlačenje sa profilom traktrbc krive koristi se za izvlačenje debljih limova.

41

SI. 3.7 Prs tenovi za izvlačenje

Na Slici 3.8 prikazanje alat za istovremeno prosijecanje pripremka prečnika D i izvlačenje cilindričnog elementa sa vijencem iz trake. Pozicije na Slici 3.8 označavaju: 1- izvlakač, 2- izbacivač radnog predmeta iz prstena za izvlačenje, 3- prosjekač po vanjskoj konturi i izvlakač po unutarnjoj konturi, 4- stubne vodice, 5- čaura za vođenje stubne vodice, 6-motka izbacivača, 7- nosač gornjeg dijela alata, 8-gornja međuploča, 9- nosač prosjekača odnosno prstena za izvlačenje, 10- ploča za vođenje, 11-rezna ploča , 12- donja međuploča, 13-nosač donjeg dijela alata, 14 - motka izbacivača, 15- držač lima i svlakač cilindričnog elementa sa izvlakača. Alat je konstruisan tako da se izvlakač nalazi u donjem dijelu alata, a prsten za izvlačenje, koji je po vanjskoj konturi prosjekač, u gornjem dijelu alata. U početnoj fazi gornji dio alata se nalazi u krajnjem gornjem položaju, što omogućava pomjeranje trake za propisani korak do graničnika, gdje se ista zaustavlja. Kretanjem pritiskivača prese naniže, prosjekač (pozicija 3) prosječe pripremak, nakon čega počinje izvlačenje cilindričnog elementa sa izvlakačem 1, uz istovremeno držanje pripremka držačem (pozicija 15). Na kraju izvlačenja gornji dio alata se vraća u svoj početni položaj, a svlakač (pozicija 15) i izbacivač (pozicija 2) skidaju radni predmet sa izvlakača, odnosno izbijaju ga iz prstena za izvlačenje (pozicija 3). Nakon uklanjanja radnog predmeta sa alata, postupak se ponavlja.

42

Proizvodne tehnologije

14 Slika 3.8 Alat za izvlačenje (istovremeno prosijecanje i izvlačenje iz trake)

Na Slici 3.9 dat je izgled alata za drugu operaciju izvlačenja. Pozicije na Slici 3.9 označavaju: 1 - izvlakač, 2 - graničnik, 3- stubne vodice, 4 - čaura za vođenje stubnih vodica, 5 - motka izbacivača, 6 - nosač gornjeg dijela alata, 7- prsten za izvlačenje, 8 - držač cilindričnog elementa, 9 - donja međuploča, 10 - nosač donjeg dijela lata, 11 - motka držača, 12 - instalacija zraka. Alat za drugu operaciju izvlačenja je konstruisan tako da se izvlakač (pozicija 1) i držač pripremka (pozicija 8) nalaze u donjem dijelu alata, a prsten za izvlačenje (pozicija 7) u gornjem dijelu alata. U početnoj fazi alata je otvoren, pa se pripremak cilindričnog oblika postavlja na držač (pozicija 8), čiji je vrh u tom trenutku poravnat sa vrhom izvlakača (pozicija 1). Kretanjem gornjeg dijela alata naniže počinje izvlačenje. Na kraju izvlačenja držač pripremka (pozicija 8) nalazi se u položaju prikazanom na Slici 3.9. Vraćanjem gornjeg dijela alata u početni položaj, pod dejstvom motke izbacivača (pozicija 5) cilindrični element se izbija iz prstena za izvlačenje (pozicija 7). Nakon uklanjanja izvučenog elementa iz zone alata, postupak se ponavlja.

43

Proizvodne tehnologije

12

S/z&a 5.9 Alat za drugu operaciju izvlačenja Na Slici 3.10 dat je šematski prikaz i izgled mehaničke prese, koja se najčešće koristi u obradi deformisanjem.

a) Šematski prikaz Slika 3.10

44

b) Izgled prese Mehanička presa

Proizvodne tehnologije

3.2 Savijanje Savijanje je tehnološki postupak obrade deformisanjem kod kojeg se oblikovanjem lima dobijaju različiti izratci u konačnom obliku i l i se postupak koristi u kombinaciji sa drugim tehnologijama (probijanjem, prosjecanjem, izvlačenjem, itd.) za izradu istih. Postupkom savijanja mogu se prerađivati i drugi poluproizvodi, kao što su: šipke, cijevi, žica, vučeni i valjani profili itd. Savijanje se koristi kako u velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji, tako i u maloserijskoj i pojedinačnoj proizvodnji, što omogućava relativno jednostavna izvedba alata. Tehnologija se primjenjuje u: -

teškoj mašinogradnji, u kombinaciji sa zavarivanjem, za izradu tankostjenih kotlova, kućišta turbina, cijevi pod pritiskom, kućišta teških presa itd.; u izradi dijelova za laka i teška vozila, poljoprivredne mašine.

Na Slici 3.11 prikazani su neki primjeri savijenih dijelova.

Slika 3.11

Primjeri savijenih dijelova

45

Proizvodne tehnologije

Na osnovu tehnoloških karakteristika procesa, oblika i dimenzija pripremka proizvodnje, savijanje se može podijeliti na:

i karaktera

1) Savijanje na presama pomoću alata; 2) Savijanje valjcima na rotacionim mašinama za savijanje i 3) Savijanje na specijalnim mašinama za savijanje. Na presama se, pomoću specijalnih alata, savijaju dijelovi preko malog radijusa. Na Slici 3.12 dat je šematski prikaz savijanja dvostrukog ugaonika (U profila) i savijanja V profila.

tiskač

1 "t* Y

—Mravs!

1 /

/

radni predmet kalup

/

Slika 3.12 Savijanje U i Vprofila

Sa slike se može uočiti da su osnovni izvršni dijelovi alata za savijanje tiskač i kalup za savijanje. K o d savijanja V profila, zavisno od konstrukcije alata, razlikuje se slobodno savijanje i savijanje u kalupu. Šematski prikaz slobodnog i savijanja u kalupu dat je na Slici 3.13.

a) Slobodno savijanje

46

Proizvodne tehnologije

b) Savijanje u kalupu Slika 3.13

Savijanje Vprofila

Za savijanje limova na jednom kraju i l i izradu dvostrukih ugaonika velikih dužina koristi se jednostrano savijanje. K o d izrade dvostrukih ugaonika većih dužina ekonomičnije je jednostranim savijanjem saviti jedan pa drugi krak nego praviti velike alate za istovremeno savijanje oba kraka. Sematska ilustracija jednostranog savijanja dataje na Slici 3.14.

Slika 3.14

Jednostrano savijanje

Profilnim savijanjem, pomoću specijalnih alata na presama, oblikuju se limeni obratci velike dužine. Sematska ilustracija profdnog savijanja dataje na Slici 3.15. Alat za profdno savijanje sastoji se od matrice, koja sadrži više različitih profila i nalazi se u donjem nepokretnom dijelu alata i pritiskivača u gornjem pokretnom dijelu alata. Pritiskivač se pričvršćuje za pokretni dio mašine i izrađuje se prema obliku obratka.

47

Proizvodne tehnologije

Slika 3.15

Profilno savijanje

Savijanje preko valjaka na rotacionim mašinama za savijanje koristi se za savijanje preko velikih radijusa, tj. za izradu cilindričnih sudova tipa rezervoara, kotlova itd. Mašina za savijanje sastoji se od gornjeg i dva donja valjka. Gornji valjak ima mogućnost podešavanja po visini u zavisnosti od prečnika komada koji se savija. Šematski prikaz savijanja preko valjaka dat je na Slici 3.16.

predmet

Slika 3.16

Savijanje preko valjaka

K o d savijanja na specijalnim mašinama za savijanje pripremak u vidu žice i l i uske trake uvodi se u automat, a na izlazu se dobijaju gotovi izratci. Postupak se koristi u velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji za izradu metalne galanterije. Da bi se analizirao proces savijanja, potrebno je definisati određene karakteristike procesa (osu savijanja, neutralnu osu) i veličine (ugao savijanja, radijus savijanja). Na Slici 3.17 prikazanje savijeni radni predmet u obliku V profda. Na Slici 3.17.a obilježena je neutralna osa na kojoj ne dolazi do deformacije vlakana u toku savijanja, kao i osa u odnosu na koju se vrši proces savijanja. Ugao savijanja (p je suplement zadanog ugla radnog predmeta a .

48

Proizvodne tehnologije

Vlakna koja se nalaze iznad neutralne ose opterećena su na istezanje, a vlakna koja se nalaze ispod neutralne linije opterećena su na pritisak (Slika 3.17.b ).

/

Zona istezanja

a) Parametri procesa

b) Naponi u savijenom dijelu Slika 3.17 Prikaz savijenog dijela

3.2.1 Određivanje dimenzija pripremka - razvijanje elemenata Dimenzija pripremka, tj. razvijena (početna) dužina elementa određuje se na osnovu konstruktivnog crteža izratka. A k o se savijeni komad podijeli na n ravnih dijelova i N dijelova savijenih pod određenim radijusom (Slika 3.18), onda se dimenzija pripremka (razvijena dužina elementa) može dobiti njihovim sumiranjem po izrazu:

^t^—ivin + Šrs) i=i tou , ,

(3-12)

=

gdje su: li - dužine ravnih dijelova; cp - uglovi savijanja; t

r; - unutrašnji radijusi savijanja; - koeficijent pomjeranja neutralne linije

(A

£=/

\s ) s - debljina lima. Slika 3.18

Razvijanje elementa

49

Proizvodne tehnologije

3.2.2 Elastično ispravljanje Kod projektovanja tehnološkog procesa savijanja treba uzeti u obzir činjenicu da plastičnu deformaciju uvijek prati elastična deformacija. Zbog toga dolazi do elastičnog ispravljanja, tj. promjene dimenzija plastično deformisanog komada nakon rasterećenja. Sematska ilustracija elastičnog ispravljanja prikazana je na primjeru jednostranog savijanja po fazama (Slika 3.19) i savijanja V profda (Slika 3.20).

a) Početna faza

b) Faza savijanja

Slika 3.19

Slika 3.20

c) Kraj procesa

d) Elastično ispravljanje

Elastično ispravljanje kod jednostranog savijanja

Elastično ispravljanje kod savijanja Vprofila

Sa Slike 3.19.d može se uočiti da nakon uklanjanja alata dolazi do "vraćanja" radnog predmeta u odnosu na konačni položaj nakon deformisanja ( Slika 3.19.c) tj. do elastičnog ispravljanja. Elastično ispravljanje treba uzeti u obzir pri konstrukciji alata za savijanje. Na osnovu proračunate veličine elastičnog ispravljanja treba dimenzionisati izvršne dijelove alata, tiskač i kalup, kako bi se nakon savijanja dobili izratci zadane geometrije. Neki načini smanjenja i eliminacije elastičnog ispravljanja kod savijanja dati su na Slici 3.21.

50

Proizvodne tehnologije

Slika 3.21

Metode smanjenja i eliminacije elastičnog ispravljanja

3.2.3 Deformaciona sila

Maksimalna deformaciona sila u procesu savijanja može se izračunati po približnom obrascu:

C F =

-^.-b-s

2 (

3

1

3

)

D gdje su: a - napon na istezanje; m

b - širina komada; s - debljina materijala; C - koeficijent D- rastojanje oslonaca Za savijanje V profila C = 1,33 , a za jednostrano savijanje C = 0,33 .

3.2.4 Alati i mašine za savijanje Sa Slika 3.13-3.15 može se uočiti da su osnovni izvršni dijelovi alata za savijanje tiskač i kalup za savijanje. Izgled alata za savijanje V profila dat je na Slici 3.22.

51

Proizvodne tehnologije

Slika 3.22 Alat za savijanje Vprofila Na Slici 3.23 prikazanje alat za savijanje U profila na kome su prethodno probijena tri otvora. Pozicije na Slici 3.23 označavaju: 1 - nosač donjeg dijela alata, 2 - donja međuploča, 3 - kalup za savijanje, 4 - svlakač radnog predmeta sa tiskača, 5 - nosač tiskača, 6 - gornja međuploča, 7 nosač gornjeg dijela alata, 8 - cilindrični kočić, 9 - cilindrični rukavac, 10 - čaura za vođenje stubne vodice, 11 - stubna vodica, 12 - tiskač, 13 - izbacivač radnog predmeta iz kalupa za savijanje. Alat za savijanje prikazan na Slici 3.23 konstruisan je tako da se tiskač nalazi u gornjem pokretnom dijelu alata, koji je preko cilindričnog rukavca (pozicija 9) vezan za pritiskivač prese. Kalup za savijanje (pozicija 3) nalazi se u donjem nepokretnom dijelu alata. Donji dio alata se pomoću određenog broja elemenata za stezanje veže za radni sto prese. Pripremak se postavlja na kalup za savijanje između dva fiksna graničnika. Kretanjem gornjeg dijela alata naniže, tiskač izvrši savijanje radnog predmeta u kalupu. Povratkom gornjeg dijela alata u početni položaj radni predmet se skida sa tiskača (pozicija 12) pomoću svlakača (pozicija 4) ako je radni predmet zaglavljen na tiskaču.

52

Proizvodne tehnologije

A k o radni predmet ostane u kalupu za savijanje on se pomoću izbijača (pozicija 13) izbija iz kalupa. Nakon uklanjanja radnog predmeta sa alata, postavljanjem novog pripremka, postupak savijanja se ponavlja.

Slika 3.23 Alat za savijanje U profila

Na Slici 3.24.a dat je šematski prikaz , a na 3.24.b izgled prese za profilno savijanje limova. Izgled standardnih alata za profilno savijanje limova prikazanje na Slici 3.25. Na Slici 3.25.a dat je šematski prikaz standardnog alata, a na Slici 3.25.b prikazane su faze savijanja limova na istom alatu. Mogući oblici savijanja limova na standardnom alatu prikazani su na Slici 3.25.C.

53

Proizvodne tehnologije

3.3 Rotaciono izvlačenje Rotaciono izvlačenje je tehnološki postupak obrade deformisanjem p o m o ć u kojeg se, od pripremka iz lima, dobijaju šuplji rotaciono simetrični dijelovi. Rotaciono izvlačenje, uz kovanje predstavlja jedan od najstarijih postupaka obrade deformisanjem. Nagli razvoj i primjena ove tehnologije ide uporedo sa razvojem NC i C N C upravljačkih sistema na mašinama za rotaciono izvlačenje. Postupak se koristi u uslovima maloserijske i srednjoserijske proizvodnje. U velikoserijskoj proizvodnji ekonomičnije je duboko izvlačenje, zbog veće brzine deformisanja. Radne predmete dobijene rotacionim izvlačenjem karakteriše visoki kvalitet površine, tako da nije potrebna naknadna obrada. Primjeri proizvoda izrađenih rotacionim izvlačenjem prikazani su na Slici 3.27.

Slika 3.27

Primjeri primjene rotacionog izvlačenja

Rotacionim izvlačenjem mogu se dobiti radni predmeti velikih dimenzija, prečnika i do 6 m. Veličina izradaka najbolje je ilustrovana na Slici 3.28 gdje su oni prikazani sa radnicima, tako da se m o ž e napraviti komparacija.

56

Proizvodne tehnologije

Slika 3.28

Veliki radni predmeti izrađeni rotacionim izvlačenjem

Šematski prikaz rotacionog izvlačenja u početnoj i krajnjoj fazi dat je na Slici 3.29.

trn

pripremak

izradak

n CL rolnica

Slika 3.29

Šematski prikaz rotacionog izvlačenja

Pripremak oblika ravnog lima oblikuje se preko trna. Zahvat alata i materijala je parcijalan, tako da se proces odvija postupno sa relativno malom silom deformisanja. Alat se može voditi ručno i l i kompjuterski. Prednost postupka ogleda se u tome što oblik rolnice nije uslovljen oblikom izratka. K o d rotacionog izvlačenja pripremak kružnog oblika, pričvršćen držačem uz trn, izvodi obrtno kretanje, a rolnica koja postepeno oblikuje pripremak prema obliku trna izvodi translatorno kretanje. Glavna kretanja alata i radnog predmeta kod rotacionog izvlačenja šematski su predstavljena na Slici 3.30.

57

Proizvodne tehnologije

Slika 3.30

Šematski prikaz glavnih kretanja kod rotacionog izvlačenja

Rotaciono izvlačenje koristi se za dobijanje koničnih i l i krivolinijskih oblika izradaka, koje je na drugi način nemoguće i l i vrlo teško dobiti. Oblikovanje se odvija na sobnoj temperaturi, iako se m o ž e vršiti i na povišenim temperaturama ukoliko se radi o debljim elementima i l i materijalu čije mehaničke osobine to uslovljavaju ( povišena čvrstoća i niska žilavost). Mašine koje se koriste u procesu rotacionog izvlačenja su slične strugovima sa određenim specifičnostima. Izgled mašina za rotaciono izvlačenje dat je na Slikama 3.31 i 3.32.

Slika 3.31

58

Mašina za rotaciono izvlačenje

Proizvodne tehnologije

3.4 Specijalni postupci 3.4.1

Provlačenje

Provlačenje je tehnološki postupak obrade deformisanjem kod koga se na radnom predmetu, sa prethodno izrađenim otvorom prečnika d , formira grlo prečnika D i visine H. Provlačenje se koristi za izradu prstenova iz prethodno izvučenih komada, izradu čaura sa vijencem i l i za spajanje komada. Šematski prikaz procesa dat je na Slici 3.33.

Slika 3.33

Šematski prikaz provlačenja

Sa Slike 3.33 može se uočiti da su osnovni izvršni dijelovi alata za provlačenje provlakač (1) i prsten za provlačenje (3). Na pripremku (2) se prethodno izradi otvor bušenjem i l i probijanjem u alatu na presi. Pripremak i izradak prikazani su na Slici 3.34.

a) pripremak Slika 3.34

60

b) izradak Pripremak i izradak za provlačenje

Proizvodne tehnologije

K o d dimenzionisanja pripremka potrebno je odrediti prečnik otvora d, iz uslova jednakosti zapremine komada prije i poslije provlačenja. Prečnik otvora se može izračunati pomoću približnog obrasca: d = D-(DH-0,S6r -1,43*)

(3.14)

M

gdje su: D - srednji prečnik grla; H - visina grla; r - radijus prstena za provlačenje; s - debljina lima prije provlačenja. M

Vrijednost deformacione sile može se dobiti p o m o ć u približnog obrasca: F = \,\-7r-s-CF (D-d)

(3.15)

m

gdje je: a

m

- čvrstoća materijala na istezanje.

3.4.2 Sužavanje Sužavanje je tehnološki postupak obrade deformisanjem kod koga dolazi do smanjenja prečnika i promjene oblika jednog kraja radnog predmeta. Na Slici 3.35 dati su primjeri proizvoda izrađenih sužavanjem.

Slika 3.35

Primjeri sužavanja

61

Proizvodne tehnologije

K a o pripremak se kod sužavanja koriste cijevi i l i dijelovi prethodno izrađeni dubokim izvlačenjem. Izgled pripremka i izratka za sužavanje cijevi prikazan je na S l i c i 3.36.a, a proces sužavanja rotacionim kovanjem prikazanje na Slici 3.36.b. Pozicije prikazane na slici rotacionog kovanja označavaju: 1-struktura mašine, 2-obrtni valjci, 3-nosači udaraca, 4-pogon udaraca i 5-udarači. K o d rotacionog kovanja pripremak u obliku cijevi miruje, a udarači izvode obrtno kretanje oko cijevi i translatorno kretanje u momentu udara u cijev.

Proces sužavanja m o ž e se izvoditi: p o m o ć u alata na presama (u hladnom, polutoplom i toplom stanju), rotacionim kovanjem i radijalnim kovanjem. K o d alata na presama izvršni dijelovi alata za sužavanje su kalup za sužavanje i vodica radnog predmeta. Ugradnja grijača oko kalupa za sužavanje i hladnjaka oko cijevi o m o g u ć a v a sužavanje u toplom stanju sa optimalnom temperaturom za materijal od kojeg je izrađena cijev. Dimenzije pripremka određuju se iz uslova jednakosti zapremine prije i poslije deformisanja. Dimenzionisanje pripremka i proračun deformacione sile zavisi od tipa sužavanja. Obzirom da je ovdje proces prikazan informativno, bez dublje analize i detaljnijeg osvrta, proračun neće biti predmet razmatranja, a m o ž e se naći u literaturi.

62

Proizvodne tehnologije

3.4.3

Proširivanje

Proširivanje je tehnološki postupak obrade deformisanjem kod koga dolazi do povećanja poprečnih dimenzija radnog komada. Proces se najviše primjenjuje u vazduhoplovnoj industriji za izradu profdnih prstenastih elemenata. Izgled pripremka i izradaka dobivenih proširivanjem cijevi dat je na Slici 3.37.

Slika 3.37 Izgled pripremka i izradaka Kao pripremak za proširivanje koriste se cijevi i cilindrični elementi izrađeni dubokim izvlačenjem. Dimenzije pripremka određuju se iz uslova jednakosti zapremine prije i poslije deformisanja. Proširivanje se vrši u alatima na hidrauličnim i krivajnim presama prostog i dvostrukog dejstva. Izvršni dijelovi alata za proširivanje su tiskač i nosač radnog predmeta.

3.4.4 Clinching Clinching je tehnološki postupak spajanja deformacijom. To je metoda mehaničkog spajanja materijala, koja se sastoji od djelimičnog ubadanja i naknadnog pritiska, tako da se veza ostvaruje hladnim deformisanjem. Razvoj novih materijala uticao je na povećanje primjene ovog postupka spajanja. Ovaj postupak spajanja zbog jednostavnosti sve više zamjenjuje klasične postupke , kao što je tačkasto zavarivanje. Upotreba ovog postupka koristi se kod konstrukcija izloženih dinamičkim opterećenjima. Spojevi dobiveni na ovaj način odlikuju se dobrim statičkim i dinamičkim osobinama. Clinching se danas najviše primjenjuje u: automobilskoj industriji; industriji elektronskih aparata; proizvodnji kompjutera; industriji kućanskih aparata, itd.

63

Proizvodne tehnologije

Clinchingom se spajaju materijali koji pokazuju dobru deformabilnost na sobnoj temperaturi. Na ovaj način se mogu spajati čelici, aluminijum i drugi neželjezni materijali. Spajati se mogu limovi iste i l i različite vrste materijala i različitih debljina (Slika 3.40). A k o se spajaju limovi od istog materijala, deblji l i m se postavlja sa strane tiskača, a tanji sa strane kalupa. K o d spajanja limova različitih materijala preporuka je da se tvrđi materijal postavlja sa strane tiskača, a mekši sa strane kalupa. A k o se spajaju limovi od različitih materijala i različite debljine, onda je pravilo da se deblji l i m postavlja sa strane tiskača, a tanji sa strane kalupa.

Slika 3.40

Izgled spojeva

Na Slici 3.41 prikazana je presa za clinching.

Slika 3.41

Presa za clinching

65

Proizvodne tehnologije

3.5 Razvlačenje Razvlačenje je tehnološki postupak obrade deformisanjem koji predstavlja kombinaciju savijanja i istovremenog istezanja. Postupak se primjenjuje u vazduhoplovnoj industriji za izradu napadnih ivica i sličnih dijelova aviona, a u automobilskoj industriji za izradu krupnih elemenata (dijelova autobusa). Pri procesu razvlačenja pripremak se oblikuje pod dejstvom istežućih sila. Fiksiran je na krajevima, a oblikovanje se vrši pomoću alata za oblikovanje, kako je to prikazano na Slici 3.42 u realnim uslovima.

Slika 3.42 Proces razvlačenja Faze procesa razvlačenja prikazane su na Slici 3.43.

c.

d. Slika 3.43 Faze razvlačenja

66

Proizvodne tehnologije

U početnoj fazi procesa (Slika 3.43.a) radni sto prese sa alatom za oblikovanje nalazi se u donjem položaju, a lim za oblikovanje se postavlja u stezne čeljusti. Nakon toga vrši se zatezanje lima na unaprijed proračunatu silu zatezanja (Slika 3.43.b). Kretanjem radnog stola naviše zajedno sa alatom za oblikovanje, izvrši se oblikovanje lima (Slika 3.43.c). Na kraju procesa, otvaraju se stezne čeljusti i radni sto prese sa alatom za oblikovanje vraća se u svoj početni položaj zajedno sa oblikovanim limom (Slika 3.43.d). Nakon skidanja radnog predmeta sa alata za oblikovanje, process se ponavlja, postavljanjem novog lima u stezne čeljusti. Kao pripremak se koriste trake od lima. Dimenzije pripremka računaju se iz jednakosti površina , uz dodatak površina za stezanje. Zbog dodatka za stezanje, stepen iskorištenja materijala je znatno manji u odnosu na klasično izvlačenje. Nakon operacije razvlačenja, dodatak za stezanje se obrezuje. Deformaciona sila razvlačenja može se dobiti po približnom obrascu: F = k-b-s

(3.14)

gdje su: k- specifični deformacioni otpor materijala; b - širina materijala; s - debljina lima. Razvlačenje se može izvoditi i na hidrauličnim presama, uz konstrukciju specijalnih alata za razvlačenje. Na Slici 3.44.a i b dat je izgled dvije različite konstrukcije prese za razvlačenje sa alatom za razvlačenje za izradu radnih predmeta velikih dimenzija.

67

Proizvodne tehnologije

4. TEHNOLOGIJE RAZDVAJANJA

4.1 Probijanje i prosijecanje Probijanje i prosijecanje je postupak obrade deformisanjem kod koga se razdvajanje materijala vrši po zatvorenoj konturi, pomoću alata na presama. K o d ovog postupka iz pripremka u vidu ploča i traka od lima dobijaju se izratci različitog oblika unutrašnje i vanjske konture. Tako dobijeni izratci mogu se koristiti kao gotovi proizvodi i l i kao pripremci za druge tehnološke postupke npr. duboko izvlačenje i savijanje. Na Slici 4.1 prikazani su različiti proizvodi izrađeni ovom tehnologijom.

Slika 4.1

Primjeri probijanja i prosijecanja

Probijanje i prosijecanje su operacije koje se razlikuju samo u načinu tolerisanja alata. K o d probijanja probijeno jezgro otpadak, a kod prosijecanja prosječeno jezgro radni komad. (Slika 4.2)

78

Proizvodne tehnologije

otpadak

radni predmet

radni predmet

otpadak

• ?

a. Slika 4.2 Prosijecanje (a) i probijanje (b) Sematski prikaz probijanja i prosijecanja prikazanje na Slici 4.3.

1

06 1

i i

f

"•"1 i i

Slika 4.3 Sematski prikaz procesa Sa Slike 4.3 se vidi da se u početnoj fazi procesa pripremak od lima debljine (s) postavlja na prsten za probijanje (prosijecanje). Sila sa prese se preko prosjekača (probojca), koji se nalazi u gornjem dijelu alata, prenosi na materijal. Oblik probojca (prosjekača) i otvora prstena za probijanje i prosijecanje određuje se na osnovu oblika izratka. Faze procesa probijanja i prosijecanja date su na Slici 4.4.

79

Proizvodne tehnologije

a.

b.

c.

d.

e.

Slika 4.4 Faze probijanja i prosijecanja Slika 4.4.a prikazuje početnu fazu procesa kada dolazi do kantakta između probojca (prosjekača) i pripremka. Na Slici 4.4.b prikazan je trenutak nastajanja elastičnih, a onda i plastičnih deformacija i početak razdvajanja materijala (Slika 4.4.c). Pomjeranjem probojca (prosjekača) na dole dolazi do potpunog razdvajanja materijala i propadanja izratka kroz otvor prstena za probijanje (prosijecanje) (Slika 4.4.e). Na Slici 4.5.a prikazan je radni predmet dobijen probijanjem i prosijecanjem, a na Slici 4.5.b.

Slika 4.5 Izgled gotovog radnog predmeta i trake Iz prikaza trake se vidi da se izradak može dobiti u 4 koraka. U prvom koraku izvršeno je probijanje središnjeg otvora i 12 otvora po obimu, u drugom (nakon pomicanja trake za proračunatu dužinu koraka) probijena su još četiri kružna otvora. U trećem koraku izvršeno je probijanje središnjeg otvora na konačnu dimenziju i na kraju je prosječena kontura izratka.

80

Proizvodne tehnologije

Pored klasičnog prosijecanja postoji i fino prosijecanje. Postupak se koristi za izradu radnih predmeta kod kojih se zahtijevaju uže tolerancije i veći kvalitet izrade. Sematski prikaz finog prosijecanja dat je na Slici 4.6.

a.

b. Slika 4.6

Sematski prikaz finog prosijecanja

Sa Slike 4.6 može se uočiti da se postupak u odnosu na klasično prosijecanje bitno razlikuje po konstrukciji alata. Radni predmet se postavlja na prsten za prosijecanje (Slika 4.6.a) i sa gornje strane pridržava pomoću zateznog V rebra, koje vrši zatezanje u materijalu prije prosijecanja. Sa donje strane u reznu ploču se postavlja držač (izbijač) radnog predmeta, koji u svim fazama prosijecanja pridržava radni predmet. Pri projektovanju procesa probijanja i prosijecanja treba voditi računa o veličini zazora između izvršnih dijelova alata (probojca i l i prosjekača) i prstena. (Slika 4.7)

Slika 4.7

Zazor kod probijanja i prosijecanja

81

Proizvodne tehnologije

Optimalna vrijednost zazora garantuje ravnu ivicu prosječenog (probijenog) komada i dobar kvalitet. Ukoliko se izabere mala i l i suviše velika vrijednost zazora kao posljedica se javlja neravna prekidna površina. Na Slici 4.8 dat je izgled rezne ivice radnog predmeta. Ravni dio rezne ivice nastao je rezanjem, a neravni dio nastao je čupanjem materijala. L- SCI

tUI- JO.i) Ml l.CO*» i

kt>-