Gpgyrtstechnolgia II.

Kplkenyalakts

III. elads

Dr. Bodzs Sndor

egyetemi adjunktus

Az alakvltozs idelis munkjnak

meghatrozsa Az alakvltozs idelis munkaszksgletnek meghatrozshoz

tekintsk az 1. brt, amely egy d tmrj, h magassg

hengerszimmetrikus prbatest idelis, srldsmentes llapotban

vgzett egytengely zmt vizsglatt mutatja.

1. bra.Hengeres prbatest

zmtse prhuzamos, sk nyomlapokkal,

idelis, srldsmentes felttelek kztt

Az sszenyoms sorn a fellet vltozik azaz:

)(hAA = (1)

A trfogatllandsg ttele rvnyes:

h

VAllhAV === . (2)

Az alakvltozsi munka:

=

====

0000

pdVh

dhVpAdhpFdhW

h

h

h

h

h

h

(3)

A valdi nylsra:

x

dxd x =

h

dh

z

dzd z ==

(4)

A prbatest hengerszimmetrikus alakvltozsi llapotbl

kvetkezik, hogy az r, s z koordinta tengelyek irnyaifirnyok, gy az ezen irnyokban bred feszltsgek

ffeszltsgek.

A prbatest egytengely nyomfeszltsgi llapotbl az iskvetkezik, hogy 1 = 2 = 0, s 3 < 0 (azaz nyomfeszltsgbred a prbatest tengelynek irnyban). A Tresca-St. Venantfolysi felttel

1 3 fk = (5)

A feszltsgekre vonatkoz, elz megfontolsokat figyelembevve a

3 fk = (6)

sszefggsre vezet. A zmtst vgz prhuzamos sknyomlapokra hat alakt nyoms jellsre vezessk be a p-t,amely a nyoms mindig pozitv eljel rtelmezsbl kvetkezena 3 ffeszltsggel a

3 p = (7)

kapcsolatba hozhat. Az F-alakter s a p-alakt nyoms kzttikapcsolat

F pA= (8)

Az elemi, idelis alakvltozsi munka:

iddW F dh= (9)

A (6) s (7) sszefggseket az elemi, idelis alakvltozsi munkaszmtsra szolgl kifejezsbe behelyettestve:

id fdW k A dh= (10)

kifejezshez jutunk. A prbatest ho kiindul magassgrl h1magassgra val zmts sorn vgzett teljes idelis alakvltozsimunka a (10) sszefggs ho s h1 rtkek kztti integrlsval a

1

0

,h

id f

h

W k A dh= (11)

amely a V = A h helyettestssel (2) a

1

0

h

id f

h

dhW V k

h= (12)

alakra hozhat. A sszefggsben a V alaktott trfogat (atrfogat-llandsg ttelvel sszhangban) lland, ezrt

kihozhat az integrl jel all.

A dh/h mennyisg a d elemi logaritmikus nyls, ezrt clszeraz integrlst a vltoz szerint vgezni.

Ehhez termszetesen az integrls hatrait is -szerint t kell rni. Aho kezdeti magassghoz a valdi nyls nulla rtke tartozik,

azaz a ho integrlsi hatrt = 0-val kell helyettesteni, a h1pillanatnyi magassghoz pedig a valdi nyls = 1 rtketartozik. Ennek figyelembevtelvel a sszefggs a

1

0

id fW V k d

=

= (13)

alakban rhat fel. A kifejezst a V alaktott trfogattal vgig osztvamegkapjuk a wid fajlagos idelis alakvltozsi munka sszefggst:

1

0

.idid f

Ww k d

V

=

= = (14)

A (14) sszefggsbl jl lthat, hogy az alakvltozs fajlagosidelis munkja, azaz a trfogategysgre es idelis alakvltozsi

munka ppen a folysi grbe = 0 s = 1 intervallumba esgrbe alatti terletvel egyezik meg, amint az a 2. brbl is lthat.

A (14) kifejezsben szerepl integrl kiszmtsa az alkalmazott kf-fggvnykapcsolattl, azaz a vlasztott anyagmodelltl fgg.

1

0

idid f

Ww k d

V

=

= =

2. bra. Vzlat a fajlagos idelis alakvltozsi munka meghatrozshoz

A technolgiai szmtsoknl gyakran alkalmazott egyszerst

felttelezs, hogy az alaktsi szilrdsg vltoz rtkt az adott

szakaszra vonatkoz kzepes rtkvel helyettestjk s lland

rtknek tekintjk.

A kzepes alaktsi szilrdsg rtelmezst s grafikusmeghatrozst mutatja a 3. bra.

3. bra. Vzlat a kzepes alaktsi szilrdsg rtelmezshez

A kzepes alaktsi szilrdsg rtkt numerikusan a folysi grbtler fggvny adott (1-2) intervallumra vonatkoz integrlkzprtkkel

2

12 1

1,

fk fk k d

=

(15)

de szmos esetben az egyszer szmtani kzprtkkel

1 2

2f f

fk

k kk

+= (16)

hatrozzuk meg.

A kplkenyalakts megoldsi

mdszerei

Egzakt matematikai megolds:

o Feszltsgi egyenslyi egyenletek:

0rr

=+ qF Ez 3 skalr egyenletet jelent, 6 ismeretlenfeszltsg komponens van (x, y, z, xy,yz, zx)

o Geometriai egyenletek:

[ ] Att =+r

oor

2

1 Ez 6 skalr egyenletet jelent, 9ismeretlent (u, v, w, x, y, z, xy,yz, zx)

sszesen 15 ismeretlennk van.

o Anyagegyenletek:

DFD

A

=2

3 6 skalr egyenlet, nem hoztunk betbb ismeretlent

Feltteli egyenlet: folysi felttel

15 egyenlet: 15 ismeretlen van amit ha kifejtnk parcilisdifferencilegyenletrendszert kapunk

Kzelt megoldsi mdszerek:

o Kzelt analitikus mdszerek:

tlagfeszltsgi (mrnki) mdszer (f, leggyakrabbanalkalmazott);

alakvltozsi munka mdszer (tbbnyire kiegsztmegoldsi mdszerknt alkalmazzuk jrulkosfeszltsg komponensek szrmaztatsra);

a cssz vonalak mdszere; hatrterhels mdszere (a mechanika

szlsrtkttelein nyugv mdszer).

o Kzelt numerikus mdszerek:

vgeselem mdszer (VEM); vges differencik mdszere (a parcilis differecil

egyenletrendszert vges differencilegyenletekkalaktjuk s numerikus mdszerekkel megoldjuk);

peremelem mdszer.

Lemezalakts Lemezalaktsnak az olyan kplkenyalakt eljrsokat nevezzk,

amelyeknl lemezanyagok (tbla, szalag, lemezcsk, flia)feldolgozst olyan kplkenyalakt technolgiai eljrssal valstjukmeg, amelynek sorn a lemezvastagsg nem, vagy nem szndkoltanvltozik.

A lemezalakts a kplkenyalakt eljrsok kztt az egyik

legelterjedtebb technolgia.

Szles kr elterjedtsgt szmos elnys tulajdonsga indokolja, gypldul a lemezalaktssal gyrtott alkatrszek kivl mechanikaitulajdonsgai, alak- s mretpontossga, az eljrs nagytermelkenysge, a gazdasgos anyagfelhasznls, a gyrtsi folyamatknny automatizlhatsga.

A lemezalakts alapveten a nagysorozat, illetve a tmeggyrts

technolgija: kis darabszmnl a viszonylag jelentsszerszmkltsgek miatt az eljrs gazdasgossga cskken.

A lemezalakts a gpiparban mindig is vezet szerepet betlt

hzgazat, az autipar kiemelten fontos gyrtsi eljrsa.

Lemez: olyan test, amelynek 2 irny kiterjedse (szlessg,hosszsg) a 3. mrethez kpest nagyobb.

Lemezalakt eljrsok osztlyozsa:

1.) Anyagsztvlasztssal alakt eljrsok: forgcs nlklisztvlasztst jelent

kivgs; lyukaszts; darabols; leszrs;

hasts; kicsps; becsps; krlvgs;

2.) Trbeli alak megvltoztatsval alakt eljrsok:

hajlts (hagyomnyos); lhajlts; hengerests; mlyhzs; nyjt hzs;

alak nyoms; dombor nyoms; fm nyoms; peremezs; gngylts; karcols;

A vgs mechanizmusa, folyamata Az anyagsztvlaszt mveleteket rviden vgsnak is

nevezzk, amely nem ms, mint az anyag sztvlasztsa kt

egymshoz kpest elmozdul szerszmmal (az egymshoz

kpest elmozdul szerszmok lehetnek ollk (vgksek), vagy

vgblyeg s vglap).

A szerszmnak a vgst kzvetlenl vgz, a kls terhelst

tad leit vgleknek, a vglek kztti a vgs irnyra

merleges legrvidebb tvolsgot (u) pedig vgrsnek

nevezzk.

A jellemz ignybevtel a vgs sorn a nyr-ignybevtel.

A 4. brn vgszerszmban vgzett vgsi folyamatot mutatunk be.A vgs sorn a kt, egyms mellett elmozdul szerszmelem -

jelen esetben a vgblyeg s a vglap - az ezek lt sszekt

egyenes krnyezetben, az n. kplkeny znban marad

alakvltozst okoz, amely egy bizonyos mrtk (az brn h-valjellt) behatols utn repedshez s trshez vezet.

us

F

F

h

s

dv

dB

blyeg

munkadarab

vglap

kplkenyzna

alapanyag

sorjamegnyomott

rsztrt fellet

behzs

fnyes vezet

b) u uopt

c) u < uopta)

ajak

alszakadozottrsz

4. bra. A vgsi folyamata) a vgs elve b) a vgott fellet optimlis vgrsnl

c) a vgott fellet az optimlisnl kisebb vgrsnl

A 4. brn lthat egyik szerszmelem a dv tmrj vglap, amsik szerszmelem a dB tmrj blyeg. A kztk lv

us = (dv dB)/2 rs, az n. vgrs (indext a nmetschneiden = vgs szbl kapta).

Ez az bra azt az llapotot mutatja, amikor a kplkenyalakvltozs kzbeni blyegbehatols befejezdtt, s a vglap

lnl keletkezett repeds innen elindulva elrte a blyeg lt,

teht az anyagsztvlaszts, a nyrsos vgsi folyamat

befejezdtt.

Ezt kveten a munkadarab s a vglap, valamint a blyeg s

az alapanyag kztti srlderket legyzve a blyeg ttolja a

vglapon a kivgott darabot.

A vgs lehet:

1.) Olln vgzett vgs

2.) Vgszerszmban vgzett vgs

A vgs folyamata

5. bra. A vgs technolgija

6. bra. Rugalmas alakvltozs

Megoszl errendszerlp fel ami a lemeztmeggrbti.

7. bra. Behzs

Ahogy n az er kismrtkben benyomdika lemez.

8. bra. Kplkeny nyrs

Megy a nyrs.

9. bra. Repeds keletkezse s terjedse

Repeds indul fellrl s alulrl. Ha tallkozik a kt oldali repeds az er lecskken.

Az olln vgzett vgsok technolgija Az anyagsztvlaszt mveletek kztt fontos szerepe van az olln

vgzett vgsoknak.

Leggyakrabban a tovbbi alakt eljrsok kiindul

gyrtmnyaknt szolgl lemezcsk, tertk ellltsra

szolglnak.

Az ollk ennek megfelelen klnbz mret s alak lemezekvgsra alkalmas gpek.

A vgksek (az ollk) vglei lehetnek egyenes vonalak,

veltek, vagy kr alakak, a fmozgst illeten vgezhetnek

alternl, vagy forgmozgst.

Az ollk megklnbztethetk tovbb a vgsi vonal

szempontjbl is: eszerint lehetnek nyitott, vagy zrt vonal, illetve

egyenes, vagy tetszleges grbe mentn vg ollk.

Az olln vgzett vgsok leggyakrabban alkalmazott gpe atblaoll, amely tblalemezek egyenes vonal mentn valsztvgsra, darabolsra alkalmas.

10. bra. Egyenes l, leng mozgs tblaoll

A 10. bra tblaoll elvi vzlatt mutatja. Ez az oll kt, B hosszsg egyenes l kssel vg. Az egyik kst a

gp llvnyhoz, a msikat az alternl mozgsra kpes ksgerendracsavarozzk.

A ksgerenda egyenes csszvezetkben mozog le-fel, vagy egytengely krl billen mozgst vgez.

Mivel a tblaolln klnbz vastagsg lemezeket vgnak, gy avgrs tlltsa szksges.

ltalban a ksgerenda forgtengelynek excentrikus kialaktsateszi lehetv a vgrs vltoztatst.

Az llthat tkz a levgand lemezsv szlessgnek

belltsra val. A leszort a vgott lemeznek a kt ksen bredvger nyomatka ltal ltrehozott nyomatk ellenslyozsra,teht a vgott lemez billensnek (az asztalrl valfelemelkedsnek) megakadlyozsra szolgl.

A kt ks le lehet egymssal prhuzamos (10. bra), vagy

szget bezr (11. bra).

Ennek megfelelen beszlhetnk prhuzamos l s ferde l

tblaollrl. A ferde l oll elnye, hogy az adott pillanatban

vgott keresztmetszet s gy a vger kicsi. Htrnya, hogy a

levgott svot meghajltja s elcsavarja.

11. bra. Vgs ferde l tblaollval(1 leszort elem; 2 mozg ks; 3 ll ks; 4 tkz)

A mai korszer tblaollkon nemcsak a vgrs, hanem az ksszgis llthat.

12. bra. Hast kroll vzlata

A lemezvgs msikjellegzetes ollja a hastkroll, ahol kt

meghajtott kstengelyre

krksek vannak

rgztve (lsd a 12.

brn), amelyek az

eljk vezetett lemezt,

vagy szalagot behzzk

(lsd a hengerlsnl a

behzs felttelt) s

egyenes vonal mentn

sztvgjk.

A 12. brn a krksek mellett lv gumik (ma inkbb poliuretngyrk), a vgs kzbeni grbls megakadlyozst szolgljk.

A hast krollk tblalemezek svokra val sztvgsra s szlesszalagok tbb keskenyebb szalagg val sztvlasztsra(hastsra) szolglnak.

Utbbi esetben termszetesen a keskenyebb szalagokfelcsvlsrl gondoskodni kell.

A trcsavg kroll tblaolln ngyzet alakra levgott

lemezdarabbl kr alak trcsa ellltsra, krlvgsra

val. A gp leegyszerstett vzlata a 13. brn lthat. A gp kt krksnek le azonos tmrj a kt kstengely azonos

fordulatszmmal van meghajtva. A fels kstengely vzszintes az als ferde (rendszerint 45-os). Az als krks lt kt kszrlt kpfellet adja, a fels krks

palstja kiss kpos (1,5-3), homlokfellete sk. Az elgyrtmnyt egy csapgyazott (forogni kpes) kzpontfog

szortja. A vgand trcsa tmrje a szn elmozdtsval llthatbe.

13. bra. Trcsavg kroll vzlata

Az als krks lnek a vzszintes skra es vetlete ellipszis.

Ha az ellipszis vetletnek a vgs helyre es sugara kisebb, mint avgand krtrcsa sugara (D/2), akkor a fels ks lesllyesztsekor(a kt l tfedsekor) vgbemen nyrsos vgs sorn keletkezD/2 sugar hulladk nem feszl hozz.

A trcsavg krollkon lyukas trcsk is elllthatk, ilyenkortermszetesen elbb a kls tmr, majd a szn ellltsval a belstmr, a fels ks fokozatos bemlytsvel vghat. A sznonskla van a belltshoz.

A tbbnyire a szerkezetptsben hasznlatos rezgollnak ktrvid, egymshoz kpest nagy, =20-30-os szget bezr levan: a rezg-vg olln vgzett vgs elve a 14. brn lthat.

Az ollk lkethossza 2-3 mm, msodpercenknti lketszmuk pedigelri a 20-at is. Vgs kzben a kt ks lnek egy rsze mindigtfedi egymst.

A dolgoz a lemezt, amelyen a vgsi vonal el van rajzolva, kzzeltolja be a ksek kz s vezeti gy, hogy a vgs az elrajzoltvonalon trtnjen.

14. bra. A rezg-vgs elve

Ezeken a gpeken kzpontfog (rendszerint kt hegyes edzett cscs)is van gy krtrcsk is krlvghatk.

Az als ks tartja egy kln motorral lassan sllyeszthet semelhet, gy kzpontfogval lyukas trcsk, kzi mozgatsnl pedigalakos lyukak is kszthetk a lemezen.

Az gy vgott munkadarab vgsi fellete nem szp, nem pontosak amretek.

Egyedi gyrtsban, vagy kis sorozatokhoz hasznljk.

Elnye, hogy 5 mm lemezvastagsgig minden olyan vgsi vonalon

elvgezhet a vgs, amelyen a legkisebb sugr legalbb 15 mm.