DUBOKO VUČENJE

OBLIKOVANJE MATERIJALA DEFORMIRANJEM

Ime i prezime:

Vježba broj: Škol. god.

Duboko vučenje je postupak obrade metala deformiranjem koji u serijskoj

proizvodnji zauzima vrlo važno mjesto. Prvenstveno se odnosi na obradu u hladnom

stanju, a u specifičnim slučajevima i u toplom stanju. Cilj ovog postupka jest iz ravne

metalne ploče dobiti posude raznih oblika poprečnog presjeka pomoću posebno

konstruiranih alata. Minimalnim brojem radnih operacija te minimalnim gubitkom materijala

omogućava se dobivanje izradaka u konačnom obliku koji se mogu neposredno upotrijebiti

ili ugraditi u sklop.

Razvoj dubokog vučenja odvijao se paralelno s razvojem automobilske i avionske

industrije, premda i u svakodnevnom životu nailazimo na široki asortiman proizvoda

dobivenih dubokim vučenjem (npr: dijelovi karoserija automobila, rezervoari, hladnjaci,

dijelovi za hladnjake u domaćinstvu i štednjake, posuđe, metalna ambalaža, itd.) Budući

da se ovom tehnologijom u hladnom stanju poboljšavaju mehaničke karakteristike

materijala, ona se koristi pri proizvodnji najvažnijih dijelova konstrukcija aviona i raketa.

Tehnologijom dubokog vučenje moguće je obrađivati metal debljine od 0,02 mm do

50 mm, u masama koje variraju od nekoliko grama do tone. Strojevi za duboko vučenje su

hidraulične i ekscentar preše. Hidraulične preše rade sa silama do 1000 MN, a ekscentar

preše sa silama u rasponu od 6 – 80 MN i brojem hodova 35 – 90 u minuti.

Početni oblik materijala za obradu je ravna ploča koja se naziva platina, a oblik joj

može biti kružni, eliptični, kvadratni, ili prema potrebi drugačiji, ovisno o tome kakav je

oblik izratka kojeg želimo dobiti. U slučaju okruglog oblika, platina se naziva rondela.

Na skici je prikazan osnovni izgled procesa te shema naprezanja u materijalu

prilikom dubokog vučenja.

45

DUBOKO VUČENJE

Slika 1. Izgled procesa dubokog vučenja i shema naprezanja

s = const. (debljina rondele tijekom

procesa smatra se konstantnom)

- uvjet plastičnog tečenja

Slika 2. Shema naprezanja kod procesa dubokog vučenja

Skica procesa dubokog vučenja i djelujućih naprezanja:

46

DUBOKO VUČENJE

Slika 3. Naprezanja kod procesa dubokog vučenja

Dati su izrazi za izračunavanje veličina sila i naprezanja prilikom dubokog vučenja.

- naprezanje uslijed plastične deformacije

- naprezanje uslijed plastične deformacije i

djelovanja sile tlačnog prstena

- naprezanje uslijed prijelaza preko radijusa zaobljenja ( )

- naprezanje uvećano za naprezanje uslijed savijanja

- sila dubokog vučenja (sila žiga)

- specifični pritisak tlačnog prstena

- sila tlačnog prstena

47

DUBOKO VUČENJE

- izraz za orijentaciono utvrđivanje potrebe tlačnog prstena.

Sile koje stvara alat u slučaju postojanja tlačnog prstena te u slučaju rada bez tlačnog prstena:

Sa tlačnim prstenom Bez tlačnog prstena

Slika 4. Sile koje stvara alat

Budući da dubokim vučenjem nije uvijek moguće gotovi proizvod dobiti u jednoj fazi, potrebno je provesti optimizaciju procesa s obzirom na broj faza dubokog vučenja. Zato se uvodi pojam koeficijenta redukcije.

48

DUBOKO VUČENJE

Slika 4. Faze oblikovanja proizvoda sa različitim stupnjevima redukcije

- logaritamski stupanj

deformacije

- stupanj redukcije

presjeka

Shema uređaja za duboko vučenje:

Slika 5. Uređaj za duboko vučenje

TIJEK MJERENJA

49

DUBOKO VUČENJE

I. DIO

Na preši se izvodi pokus dubokog vučenja, a glavne je parametre potrebno očitati i

unijeti u predviđenu tablicu te na temelju njih dijagramski prikazati rezultate mjerenja.

Tablica 1. Rezultati mjerenja sile dubokog vučenja

Redni brojH

(mm)p

(N/mm2)Fpr

(kN)Fž

(kN)Fuk=Fpr+Fž

(kN)W=0,7FukH

(J)

1

2

3

4

5

Dijagramski prikaz rezultata mjerenja:

50

DUBOKO VUČENJE

ZADACI:

51

DUBOKO VUČENJE

1. Iz rondele od čelika prekidne čvrstoće ............N/mm2 i debljine 1,1 mm proizvodi se

postupkom dubokog vučenja (uz maksimalno dozvoljenu redukciju, u jednoj fazi) okrugla

posuda unutarnjeg promjera 210 mm. Matrica alata izrađena je od sivog lijeva i ima

radijus zaobljenja 210 mm, a proces se odvija uz pretpostavljeno naprezanje u limu uslijed

savijanja od 21 N/mm2 te faktor kontaktnog trenja 0,2.

Potrebno je odrediti silu žiga preše.

2. Potrebno je ispitati s obzirom na naprezanje u materijalu da li je moguće dobiti

procesom dubokog vučenja iz rondele 400 mm (od mekanog čelika Č0245 i vlačne

čvrstoće 350 N/mm2) posude unutarnjeg promjera Du=250 mm. Debljina lima iz kojeg se

izrezuju rondele iznosi 0,5.., a iz dijagrama plastičnog tečenja očitani su specifični rad

deformacije od 250 mJ/mm3 i naprezanje plastičnog oblikovanja na kraju procesa od 650

MPa. Matrica alata izrađena je od sivog lijeva s radijusom zaobljenja ruba od 8 mm, a

koeficijent kontaktnog trenja za sve površine je ......... .

52

DUBOKO VUČENJE

(Napomena: Proces se odvija samo u jednoj fazi.)

3. Dubokim vučenjem dobivaju se posude unutarnjeg promjeran 150 mm. Rondela je

načinjena od čelika Č0245, tako da je vlačna čvrstoća procijenjena .............N/mm2. Uz

pretpostavku da se posude dobivaju u jednoj fazi i da je stupanj redukcije 25%, potrebno

je izračunati naprezanja koja se javljaju u materijalu ako se raspolaže sa matricom koja

ima radijus zaobljenja ruba 10 mm, a za sve tarne površine vrijedi koeficijent kontaktnog

trenja od ......... . Debljina lima rondele je ...........mm, a srednje naprezanje plastičnog

oblikovanja dalo je vrijednost ............N/mm2.

Koliki je stupanj djelovanja procesa? (Potrebno je uzeti u obzir da idealnim procesom

smatramo onaj koji će se obaviti bez kontaktnog trenja!)

53

DUBOKO VUČENJE

4. Dubokim vučenjem iz čeličnog lima vlačne čvrstoće ...........N/mm2, dobivaju se posude

unutarnjeg promjera 249 mm, dok vanjski iznosi 251 mm. Visina posude je 300 mm, a

matrica alata od sivog lijeva ima radijus zaobljenja 15 mm. Uz pretpostavku da koeficijent

trenja za sve tarne površine iznosi .........., potrebno je odrediti početni promjer rondele te

potreban broj faza dubokog vučenja ako se u svakoj fazi obavlja redukcija od 14,5%.

Potrebno je odrediti silu žiga i silu tlačnog prstena (ako je potreban), pod pretpostavkom

da srednje naprezanje plastičnog oblikovanja iznosi 410 N/mm2 (samo za prvu fazu

vučenja).

54