Duboko izvlačenje

1

Mašinski fakultet Tuzla

Predmet: Tehnologija plastičnosti

Datum: 24.02.2014.godine

S E M I N A R S K I R A D

"Duboko izvlačenje"

Duboko izvlačenje

2

1. Uvod

Pod dubokim izvlačenjem lima podrazumjeva se takav vid oblikovanja pri kome se

od početnog nedeformisanog, ravnog oblika (razvijene ploče, razvijenog stanja) dobija tijelo

prostorno neprekidne konfiguracije. U principu, to je oblik posude otvorene sa jedne strane,

dok sa druge ima zatvoreno dno.

Obrada dubokim izvlačenjem se redovno vrši u hladnom stanju, osim u posebnim slučajevima

kada se komad mora zagrijavati (pogoršani uslovi obrade - mala plastičnost). Duboko

izvlačenje metala je proces u kojem se obradak – platina ili rondela najčešće u hladnom stanju

provlači kroz jednu ili više matrica u novi željeni oblik korištenjem specijalnih alata.

Duboko izvučene proizvode karakterizira dubina proizvoda koja je veća od polovice

promjera rondele. Proizvodi mogu imati različite poprečne presjeke s ravnim, konusnim

ili zakrivljenim stjenkama, ali najčešći oblici su cilindrične ili pravokutne geometrije.

Pri procesu dubokog izvlačenja upotrebljavamo rastezljive metale kao što su aluminij, mesing,

bakar i meki čelici.

Slika 1. faze dubokog izvlačenja i redukcije presjeka rondele

Prema ponašanju debljine lima tokom procesa oblikovanja razlikuju se dva postupka:

duboko izvlačenje bez promjene debljine lima (primenjuje se kod tankih limova i

ima jedno od dominantnih mjesta u industriji prerade metala uopšte),

duboko izvlačenje sa stanjenjem, odnosno sa redukcijom debljine lima pri čemu dance

ima veću debljinu (primenjuje se kod debljih limova, ima karakteristike zapreminske

obrade i posebno se izučava).

Duboko izvlačenje

3

Prema geometriji gotovog komada moguća je sljedeća podjela:

čisto duboko izvlačenje (izvlačenje šupljeg cilindričnog tijela sa ravnim dnom i

duboko izvlačenje rotacionih dijelova),

duboko izvlačenje ostalih dijelova pravilnog geometrijskog oblika (kutijasti

dijelovi),

izvlačenje dijelova nepravilnog geometrijskog oblika (npr. blatobran karoserije

automobila).

Dijelovi dobijeni postupcima dubokog izvlačenja imaju široku primjenu u:

automobilskoj industriji (dijelovi karoserije itd.),

avio-industriji, industriji šinskih vozila, brodogradnji,

industriji kućnih aparata i posuđa,

elektro i elektronskoj industriji,

poljoprivrednoj i procesnoj tehnici,

drugim oblastima (u manjem obimu).

Duboko izvlačenje

4

Na sljedećim slikama dati su primjeri realnih komada, dobijenih dubokim izvlačenjem tankih

limova.

Slika 2. rotacioni oblici dobijeni dubokim izvlačenjem

Duboko izvlačenje

5

Slika 3. kutijasti oblici dobijeni dubokim izvlačenjem

Slika 4. geometrijski nepravilni oblici dobijeni dubokim izvlačenjem

Duboko izvlačenje

6

Proces se izvodi sa posebnim alatima na mehaničkim i hidrauličnim presama. Šematski prikaz

dubokog izvlačenja prikazan je na slici 5. Sa slike 5 se može uočiti da su osnovni izvršni

dijelovi alata za duboko izvlačenje izvlakač i prsten za izvlačenje (matrica). Ploča držača lima

koristi se da bi se spriječilo obrazovanje nabora i gužvanje lima u toku procesa izvlačenja.

Slika 5. šematski prikaz dubokog izvlačenja

U početnoj fazi izvlačenja pripremak se postavlja na prsten za izvlačenje (matricu) i fiksira

pomoću držača lima koji silom držanja FD priteže obod komada. Sila izvlačenja se preko

izvlakača prenosi na pripremak i on se pod dejstvom izvlakača uvlači u otvor prstena za

izvlačenje (matrice). Izradak se formira postepeno vertikalnim pomjeranjem izvlakača.

Rezultat izvlačenja u prikazanom slučaju je cilindrična posuda slika 6. Debljina zida izradka

je ista kao i debljina pripremka.

Slika 6. prikaz komada koji se dobija čistim dubokim izvlačenjem

Duboko izvlačenje

7

Polazni komad ima kružnu konturu prečnika D0 (slika 7).

Slika 7. prikaz početnog komada i šeme djelovanja napona

Centralni dio procesa oblikovanja izvodi se na obodu komada i zaobljenju matrice pod

dejstvom dva napona: tangencijalnog-pritisnog i radijalnog-zatežućeg (slike 6 i 7).

Tangencijalni napon teži da izazove pojavu nabora na obodu (slika 8) i ona se spriječava

djelovanjem sile držanja. Intenzitet sile držanja i uopšte uslove trenja na obodu treba pažljivo

definisati.

Naime, potreban je dovoljan intenzitet sile držanja zbog spriječavanja nabora, ali ako je trenje

pojačano lako se dolazi do preopterećenja komada i pojave razaranja u kritičnom (tkz.

nosećem) presjeku komada (slika 8).

Zbog toga se trenje na obodu i zaobljenju matrice maksimalno smanjuje (glatke površine

kontakta, odgovarajuća maziva) i olakšava klizanje lima.

Duboko izvlačenje

8

Slika 8. defekti pri dubokom izvlačenju (nabori lijevo i razaranje desno)

Pored navedenog veliko istezanje može dovesti do razaranja materijala kao što je prikazano

na slici 9, uzrok razaranja lijevo je mali radijus zaobljena na prstenu za izvlačenje (matrici), a

desno malo zaobljenje na izvlakaču.

b)

Slika 9. greške pri izvačenju

Do razaranja može doći i zbog velikih napona istezanja u zidu obratka, koji su posljedica

velike razlike u odnosu prečnika pripremka i izvlakača .

2. Naponsko deformaciono stanje

2.1 Deformacije pri izvlačenju

Kod projektovanja tehnologije izvlačenja, deformacije se mogu izraziti na četiri

načina, i to kao:

- stepen deformacije

- odnos izvlačenja

Duboko izvlačenje

9

- stepen preoblikovanja

- prirodna deformacija

Stepen deformacije ε se može sa ostalim izrazima za deformaciju povezati relacijom:

Koeficijent prečnika čančeta i prečnika platine se označava kao odnos izvlačenja m i računa

se po obrascu:

Često se deformacija izražava odnosom prečnika platine i čančeta, ili recipročnom

vrijednošću odnosa izvlačenja. Ova veličina K se označava kao stepen preoblikovanja, jer se

pomoću nje određuje koliko puta je prečnik veći od prečnika čančeta:

Glavna logaritamska deformacija se može izraziti i integralom

i povezati sa ostalim veličinama obrascem

Vrijednost odnosa izvlačenja, za prvu i sljedeće operacije:

imaju presudan značaj kod projektovanja tehnologije dubokog izvlačenja.

Od veličine ovih odnosa direktno zavise:

visina napona i sila izvlačenja,

broj potrebnih operacija izvlačenja,

visina pritiska uređaja za držanje lima,

kvalitet proizvoda.

Duboko izvlačenje

10

Minimalna vrijednost dopuštenog odnosa izvlačenja zavisi od niza faktora, među kojima su

najvažniji sljedeći:

Kvalitet i stanje materijala koji se prerađuje. Povoljnije uslove izvlačenja nude

duktilniji nego krti materijali. Osim toga i stanje isporuke je veoma važno. Svakako će

biti dozvoljene veće deformacije kod materijla koji su isporučeni u mekožarenom

stanju, nego u polutvrdom ili tvrdom.

Drugi faktor koji znatno utiče na veličinu odnosa izvlačenja je relativna debljina

materijala

gdje je:

s (mm) - debljina platine,

D (mm) - prečnik platine.

Ukoliko je relativna debljina veća povoljniji su odnosi izvlačenja. Tanji limovi su više

podložniji gužvanju od debljih, zato je za njih potreban veći broj izvlačenja.

Međuoperacijska termička obrada. Usljed efekta hladnog očvršćavanja materijal u

toku procesa izvlačenja gubi plastična svojstva i postaje krtiji. Radi toga se za drugu i

sljedeće operacije izvlačenja povećavaju odnosi izvlačenja.

Ukoliko se između operacija izvlačenja, tehnološkim procesom predvidi

međuoperacijsko žarenje, tada se materijalu vraćaju njegova plastična svojstva, te

odnosi izvlačenja za drugu i sljedeće operacije ostaju međusobno jednaki.

Radijus prstena za izvlačenje također utiče na proces izvlačenja. Kod izvlačenja sa

malim radijusima u komadu se mogu javiti vrlo veliki naponi, tako da dolazi do

prekida dna. Sa povećanjem radijusa prstena za izvlačenje smanjuje se površina za

držanje lima, što takođe nepovoljno utiče na proces izvlačenja.

2.2 Naponi i deformaciona sila izvlačenja

Deformaciona sila je parametar potreban za izbor mašine i od posebnog značaja je

poznavanje njenog maksimalnog intenziteta, koji se uvijek postiže u prvoj operaciji

izvlačenja.

Za određivanje sile izvlačenja (za prvu operaciju) potrebno je poznavati uzdužni napon σu u

cilindričnom omotaču tijela, koji predstavlja i ukupan napon izvlačenja

Napon σu sačinjavaju 4 osnovne komponente (slika 7):

σu radijalni napon na obodu, koji nastaje usljed bočnog sabijanja materijala na obodu

pri njegovom povlačenju ka centralnom dijelu (ima najveću vrijednost, iznad 70 %

σu),

Duboko izvlačenje

11

σtrd dio napona koji nastaje usljed trenja na ravnom dijelu oboda između lima i

matrice, odnosno držača (oko 10 % σu),

σtrm dio napona koji nastaje usljed trenja na zaobljenju ivice matrice (ispod 15 % σu),

σsav napon koji nastaje usljed savijanja i ispravljanja lima pri klizanju preko zaobljenja

ivice matrice (oko 5 % σu).

2.2.1 Radijalni napon na obodu

Slika 10. naponi i sile na obodu

σr - radijalni (zatežući) napon

σt - tangencijalni (pritiskajući) napon

σ+d σ - napon raste ka spoljašnosti matrice

Na osnovu uslova ravnoteže sila (slika 10) i uslova plastičnosti dobija se sljedeći konačni

izraz za radijalni napon

- korekcioni faktor

Vrijednost približno se određuje kao aritmetička sredina deformacionog otpora na početku

K0 i na kraju K1 oblikovanja, zavisno od odgovarajućih deformacija

K0 - deformacioni otpor na početku izvlačenja,

K1 - deformacioni otpor na kraju izvlačenja .

Duboko izvlačenje

12

2.2.2 Napon usljed trenja na obodu

Ovaj napon je posljedica trenja na kontaktnim površinama oboda komada, držača i

ravnog dijela matrice.

Sila trenja na obodu

Napon usljed ovih sila (ima ih dvije - djeluju na dvije površine)

µ - koeficijent trenja (najčešće µ = 0,1 - 0,15)

FD - sila držača

AD - površina držanja

ρ - specifični pritisak držanja (ρ = 2 - 3 MPa)

2.2.3 Napon usljed trenja na zaobljenju matrice

Sila izvlačenja formirana na osnovu napona na obodu (σr i σtrd) iznosi:

Ova sila se uvećava zbog trenja na zaobljenju ivice matrice na silu F1 (slika 11 desno). Do

potrebnih odnosa se dolazi projektovanjem svih sila na vertikalni, odnosno horizontalni

pravac u zoni elementarnog ugla dα i primjenom uslova ravnoteže.

Slika 11. sile u zoni zaobljenja ivice matrice

Duboko izvlačenje

13

Konačno se dobija

Odnosno, napon koji nastaje u ovom slučaju

2.2.4 Napon usljed savijanja i ispravljanja

Pri klizanju lima preko zaobljenja ivice matrice pored ostalog, ostvaruje se efekat

savijanja, a zatim i ispravljanja pojedinih zona komada. Razmatranjem utrošenog rada na

savijanju i ispravljanju (slika 12) može se definisati iznos sile savijanja na ukupnom obimu

komada i vrijednost odgovarajućeg napona. Ukupna sila savijanja odnosi se na savijanje po

obimu komada

a napon savijanja (i ispravljanja)

Slika 12. savijanje oko zaobljene ivice matrice

Duboko izvlačenje

14

Konačno, uzimajući u obzir sve komponente, ukupni napon izvlačenja iznosi

3. Faktori koji utiču na izvlačenje

Možda se nigdje na drugom mjestu u procesu obrade, kao kod izvlačenja, ne

zahtjevaju od konstruktora alata, tehnologa i drugih koji se bave izvlačenjem tako delikatni,

komplikovani i složeni zadaci. Težnja za dobijanjem što reljefnih, složenijih, dubljih, većih i

itd. otpresaka u što manjem broju operacija, sa što manjim silama, uz najkraće vrijeme izrade.

Uslovljavaju i vrlo veliki broj raznih metoda i načina izvlačenja koji su usmjereni na

dobijanje što boljih rezultata.

Ovde će biti navedene samo neke od njih, koje uz pogodne uslove primjene daju bolje

rezultate i omogućavaju dublja izvlačenja pri inače istim uslovima.

3.1 Podmazivanje

U izrazu za silu izvlačenja

koeficijent trenja μ učestvuje dva puta i oba puta u smjeru povećanja vrijednosti za silu. Osim

toga, pošto se ovo povećaje sile odnosi na otpore pre cilindričnog omotača koji prenosi silu, to

se povećava opasnost kidanja materijala na omotaču. Drugim riječima, veći koeficijent trenja,

smanjuje dubinu izvlačenja.

Zato se pri izvlačenju pribjegava redovnom podmazivanju kako platine, tako i tarnih površina

alata.

Ovo podmazivanje indirektno utiče na vijek alata a tako što smanjuje habanje njegovih

površina, naročito ugroženih zaobljenja na prstenu i izvlakaču.

Kao sredstva upotrebljavaju se razna ulja i drugi hemijski preparati koji se i inače

upotrebljavaju za slične svrhe.

3.2 Površina materijala

Površina materijala za izvlačenje igra sličnu ulogu kao podmazivanje. Glatka površina

pruža manje otpora pri kretanju između alata i preko zaobljenja.

Besprijekorno čista, glatka i bez ogrebotina površina nema inicijalne uzroke kidanja

materijala na onim mjestima koja su najviše ugrožena.

Kod dijelova gdje se traži zadovoljenje estetskog ili funkcionalnog zahtjeva, da površine

poslije izvlačenja ostanu besprijekorno čiste, bez riseva po izvodnicama i zagrebanih ili na

drugi način oštećenih mjesta, u posljednje vrijeme prevlači se jedna ili obje površine lima

raznim plastičnim folijama.

Duboko izvlačenje

15

Ovo prevlačenja lima ima zadatak da zamjeni podmazivanje u toku izvlačenja i naravno

izbaci iz upotrebe kasnije pranje dijelova koje može kod izvjesnih maziva da bude vrlo teška i

neugodna operacija.

Međutim, prvenstvena uloga prevlaka leži u zaštiti površina lima od oštećenja pri kretanju

između alata i naročito prevlačenju preko zaobljenja na prstenu.

Po završenom izvlačenju, folija se vrlo lako skida odljepljivanjem.

3.3 Izbor pogodnog oblika držača

Uticaj oblika držača je često presudna uloga za uspješno izvlačenje. Pod oblikom

držača misli se prvenstveno na konfiguraciju donje površine držača. Kod razuđenih otpresaka,

sa velikim brojem raznolikih dubina izvlačenja, posebno ako su ove raznolike dubine bliske

jedna drugoj, držaču se daje takav oblik da se materijalu na pojednim mjestima omogući lakše

kretanje a na drugim mjestima usporavanje .

Studijom i definicijom oblika držača bave se najiskusniji tehnolozi i konstruktori alata.

3.4 Izvlačenje preko pragova i kočnica

U interesu omogućavanja ravnomjernog toka kretanja materijala prema zahtjevu

oblika i dubine na pojedinim mjestima, primjenjuje se izvlačenje preko pragova (slika 13) i

kočnica (slika 14).

Slika 13. izvlačenje preko pragova

Duboko izvlačenje

16

Slika 14. izvlačenje preko kočnica

Zbog zadebljanja lima koje se javlja na zaobljenim mjestima (slika 15, mjesta označena

strelicom), zbog bočnog sabijanja lima nastaje odizanje držača i time smanjenje sile držača na

ostaloj površini.

Slika 15. primjer postavljanja kočnica radi olakšanja izvlačenja

Na tim mjestima materijal, bez dovoljne sile držača bi se brže kretao prema ivici prstena, dok

bi na zadebljanim mjestima, specifični pritisak znatno porastao. Ovaj veliki pritisak mogao bi

da izazove kidanje materijala u tim zonama.

Kako se vidi sa slika 13 i 14 materijal je prinuđen da se kreće preko pragova ili preko kočnica

višekratnim savijanjem.

Ovo sa svoje strane, omogućava manje sile na držaču jer je držanje lima i sprečavanje

nabiranja obezbjeđeno prevlačenjem preko bregova. Takođe, moguće je silu držača usmjeriti

na ona mjesta gdje je ona potrebna, neophodna i po svojoj ulozi, vrlo velika.

Duboko izvlačenje

17

Na slici 15 pokazana su mjesta na kojima se ugrađuju kočnice ili pragovi. Kako je prikazano,

na nekim mjestima se ugrađuju dvije pa i više kočnica radi povećanja intenziteta usporavanja

kretanja materijala.

3.5 Izvlačenje sa zagrijavanjem

U nekim izrazito teškim slučajevim dubokog izvlačenja i u maloserijskoj proizvodnji

primjenjuje se metoda izvlačenja zagrijavanjem.

Kako je ranije uočeno, najveća naprezanja su na ravnom dijelu platine koja se bočno sabija.

Ostali dijelovi materijala, naročito oni ispod izvlakača, kao i kasnije oni dijelovi omotača koji

su prešli iz ravnog u vertikalni dio, treba da budu što veće žilavosti i jačine na kidanje kako bi

prenjeli velike sile izvlačenja.

Teoretski, dakle gledano, toplotu treba dovoditi na onaj prstenasti dio materijala ispod držača

lima i prstena , i to što više prema perifernim dijelovima, a intenzivno hladiti na ostalim,

unutrašnjim površinama.

Da bi se ovaj efekat postigao, ugrađuju se u držač i prsten grijači, dok se kroz izvlakač vrši

hlađenje, obično protočnom vodom (slika 16).

Slika 16. zagrijavanje pri izvlačenju

Ovakav postupak se ne može primjeniti u velikoserijskoj proizvodnji zbog izrazito dugog

vremena potrebnog za zagrijavanje, i sa tim velikih vremena izrade.

3.6 Međuoperacijsko žarenje

Vrlo često se primjenjuje između operacija kod višestupnog izvlačenja, žarenje

komada. Ono se izvodi obično poslije treće a kasnije poslije svake druge operacije.

Materijal se u toku izvlačenja zamori a njegova sposobnost za dalju deformaciju postaje sve

manja zbog rekristalizacije i smanjenja sposobnosti tečenja kao i površinskog otvrdnjavanja.

Da bi se materijalu povratile u izvjesnoj mjeri deformacione sposobnosti, vrši se žarenje.

U tabeli 1 navedene su za pojedine materijale temperature žarenja i vrijeme žarenja.

Duboko izvlačenje

18

Tabela 1. temperature i vrijeme međuoperacijskog žarenja za neke materijale

Zahvaljujući postupku žarenja, moguće je postići veće dubine izvlačenja a i manji broj

operacija.

U modernijim pogonima, žarenje se vrši u pećima sa neutralnom atmosferom, dakle bez

prisustva kiseonika koji je prema materijalima agresivan, naročito stvarajući veliku oksidaciju

na povišenim temperaturama. Na ovaj način se izbjegava stvaranje prevelikih količina

oksidacionih slojeva i kasnije njihovo dugotrajno skidanje i pranje dijelova.

U velikoserijskoj proizvodnji se međuoperacijsko žarenje izbjegava gdje god je to moguće

zbog dugotrajnog procesa i diskontinuiteta u radu koje uslovljava žarenje, dugotrajnim

grijanjem kao i dugotrajnim hlađenjem. Ovo uslovljava stvaranje gomila otpresaka ispred i iza

peći i povećava transportne troškove, jer se peći obično postavljaju u posebnim odjeljenjima.

3.7 Radijusi na prstenu i izvlakaču

Ustanovljeno je da radijusi na izvlakaču, a prvenstveno na prstenu igraju veliku ulogu

kako na veličinu sile a time i deformacionog rada, tako isto i na koeficijent stupnjeva.

Izračunavanjem uticaja radijusa na tok izvlačenja bavili su se mnogi autori, a posebno V:

Romanovski, G. Oehler, W. Sellin.

Slika 17. dijagram zavisnosti sile izvlačenja od hoda za razne veličine zaobljenja rp i ri prema

W. Sellinu

Duboko izvlačenje

19

Prema konkretnim ispitivanjima koje je vršio W. Sellin na platini prečnika D = 51 mm, limu

debljine s = 1,1 mm, prečnik izvlačenja d = 26 mm, mjenjajući raijuse rp prstena i ri izvlakača,

dat je dijagram sa slici 17.

Kako se iz dijagrama zavisnosti sile od hoda vidi, sila izvlačenja je manja kad su zaobljenja

na probnom uzorku veća (slika 17.b), rp = 4*s i ri = 4*s, dok je sila veća pri zaobljenjima

rp = 2*s i ri = 2*s (slika 17.a). Osim toga, deformacioni rad je manji kod većih radijusa.

Zavisnost koeficijenta stupnjeva "m" od odnosa rp/s i ri/s daje dijagram sa slici 18. Vidi se da

je moguće izvoditi veće deformacije (manje "m") pri većim odnosima rp/s, odnosno većim

zaobljenjima na prstenu (nagnute krive linije) i većim zaobljenjima na izvlakaču (krive a, b, c

i d).

Slika 18. zavisnost koeficijenta stupnjeva od zaobljenja na alatu (za konkretan primjer)

Radijus na prstenu može se uzeti:

za prvu operaciju

za drugu i sljedeće operacije

Najprostiji način usvajanja radijusa bio bi:

pri čemu se preporučuje da se kod tankozidnih otpresaka (veći odnos d/s) primjene manje

vrijednosti a kod debelozidnih (manji odnos d/s) veće vrijednosti.

Treba imati na umu da preveliki radijusi imaju i negativne posljedice, stvaranje nabora na

dijelu koji se ne nalazi ispod držača kao i kod izvlačenja kugličastih i kupolastih oblika.

Duboko izvlačenje

20

3.8 Zazor između izvlakača i prstena

Pravilan izbor zazora igra, takođe ulogu u procesu izvlačenja. Premali zazor uslovljava

zaglavljivanje materijala koji je zadebljan, naročito na perifernim dijelovima, čime nastaje

njegovo gnječenje, skidanje viška debljine, porast sile izvlačenja i eventualno kidanje.

Preveliki zazor može izazvati negativne posljedice zbog povećanja opasnosti od nabiranja

materijala jer se time povećava površina koja nije pridržavana u toku izvlačenja. Isto tako,

preveliki zazor zbog manjeg nalijeganja na zaobljenja prstena za izvlačenje, dobija neravnine

na cilindričnim površinama omotača.

G. Oehler daje preporuku za izbor zazora prema sljedećim formulama:

za čelični lim

za aluminijumski lim

za ostale negvozdene limove

za vatrostalne legure

Siebel i Gelei preporučuju izbor zazora u zavisnosti od koeficijenta oblikovanja

Schuler daje vrlo jednostavnu formulu za zazor

Kod izvlačenja kutijastih tijela, preporučljivo je da se uzme veći zazor na uglovima kutija a

manji na ostalim dijelovima.

Izabranom zazoru treba dodati tolerancije izrade tako da on postane veći.

3.9 Brzina izvlačenja

Prema raznim ispitivanjima koja su vršena, kod izvlačenja cilindričnih tijela, brzina

izvlačenja igra malu ulogu. Primećeno je da povećane brzine izvlačenja znatnije utiču na

izvlačenje dijelova cinkovanih limova ili od materijala sa većim sadržajem cinka kao i kod

necilindričnih oblika, zatim kod austenitnih čelika. Preporučuje se u ovim slučajevima rad sa

nešto manjim brzinama jer one smanjuju stanjenje zidova na kritičnim mjestima.

Duboko izvlačenje

21

Kada se govori o brzinama izvlačenja, onda se mora računati sa vrstom presa koja se

upotrebljava za izvlačenje. Kod hidrauličnih presa brzine izvlačenja su, uglavnom konstantne

i niže dok su kod krivajnih presa promljenjive, zavisno od trenutnog položaja ugla krivaje i

više.

Kod krivajnih presa, obično se računa sa onom brzinom koja se ostvaruje na 300 prije donje

mrtve tačke.

3.10 Neželjene pojave pri izvlačenju

U tabelama su prikazane neke od najčešćih pojava grešaka pri izvlačenju u zavisnosti

od uzorka zbog koga su nastale.

Duboko izvlačenje

22

Duboko izvlačenje

23

4. Projektovanje tehnologije dubokog izvlačenja

Duboko izvlačenje je, prema različitim pokazateljima, najznačajnija tehnologija u

okviru obrade deformisanjem i jedna od najznačajnijih u okviru obrade metala uopšte. Zato je

potrebno detaljno predvidjeti sve aktivnosti po odgovarajućem redosljedu, koje će omogućiti

da se od polazne table ili trake lima dobije gotov komad (u manjoj ili većoj seriji). Važno je

podvući ekonomski aspekt u svakoj aktivnosti, kao i potrebu poštovanja svih mjera na zaštiti

okoline i bezbednosti u radu.

Sljedeće aktivnosti su potrebne za projektovanje procesa oblikovanja limova dubokim

izvlačenjem:

analiza tehnologičnosti konstrukcije gotovog komada,

određivanje oblika i dimenzija razvijenog stanja,

definisanje procesa izrade razvijenog stanja (tip, parametri, alati, mašine itd.),

određivanje broja operacija oblikovanja i definisanje geometrijskih parametara

komada po operacijama,

definisanje parametara procesa po operacijama (deformacione sile, deformacioni

radovi,brzine itd.)

definisanje podmazivanja (zone, način, sredstva),

definisanje eventualnog međuoperacionog žarenja (parametri, uređaji),

definisanje operacija poslije oblikovanja (opsjecanje, probijanje itd.),

projektovanje alata (parametri, konstrukcija),

izbor mašina.

5. Primjer proračuna

Obradak prema skici dobija se dubokim izvlačenjem od materijala Č.0245.

Potrebno je:

a) odrediti dimenzije pripremka,

b) odrediti broj operacija izvlačenja,

c) izračunati ukupan napon izvlačenja, deformacionu silu i deformacioni rad za prvu i

drugu operaciju obrade.

Duboko izvlačenje

24

a) Dimenzije pripremka

Dodatak za opsjecanje za cilindrične obratke bez vijenca određuje se na osnovu visine

obradka i odnosa h/d. U ovom slučaju za h = 75 mm i h/d = 75/50 = 1,5 dobija se dodatak za

obrazivanje ∆h = 3mm.

Prečnik pripremka određuje se primjenom izraza:

Prema tome, dimenzije pripremka su Φ133 x 1 mm.

b) Broj operacija dubokog izvlačenja

Određuje se prema izrazu:

Pretpostavlja se da je broj operacija izvlačenja n = 4.

Relativna debljina materijala iznosi:

Preporučeni odnosi izvlačenja po operacijama:

m1 = 0,55 m2 = 0,78 m3 = 0,80 m4 = 0,82

Srednja vrijednost odnosa izvlačenja:

Na osnovu ovih podataka, kao i s obrzirom na dimenzije obratka (dn = 50 mm) i pripremka

(D0 = 133 mm), dobija se sljedeći broj operacija izvlačenja:

Prečnici obratka po operacijama iznose:

Duboko izvlačenje

25

Provjera odnosa izvlačenja za treću operaciju izvlačenja:

Stvarna vrijednost odnosa izvlačenja u trećoj operaciji oblikovanje je veća od preporučene

vrijednosti (0,86 > 0,80), što zadovoljava jer se na taj način ostvaruju manje deformacije od

mogućih i izbjegava opasnost od razaranja obratka.

Radijusi zaobljenja dna obratka po operacijama obrade iznose:

Visina obratka po operacijama iznosi:

c) Napon izvlačenja, deformaciona sila i deformacioni rad

1. operacija izvlačenja:

Napon izvlačenja u prvoj operaciji izvlačenja određuje se prema jednačini:

Ostvarena deformacija u prvoj operaciji iznosi:

Duboko izvlačenje

26

Iz dijagrama tečenja dobija se K0 = 230 MPa, K1 = 600 MPa, pa srednja vrijednost

deformacionog otpora iznosi:

Prečnik matrice Dm iznosi:

gdje je

Sila držača lima, pošto je m1 = 0,55< 0,6, Sr = 0,75% < 2% to je u prvoj operaciji izvlačenja

potreban držač lima.

Pritisak držača lima iznosi:

Zamjenom izračunatih vrijednosti u izraz za napon dobija se:

Sila izvlačenja

Deformacioni rad

2. operacija izvlačenja

Napon izvlačenja određuje se prema poznatom izrazu:

Deformacija nakon druge operacije izvlačenja iznosi:

Duboko izvlačenje

27

na osnovu čega je:

K2 = 650 MPa

Vrijednosti konstanti iznose:

Cs = Cd = 1,2 α = 450

Sila držača:

S obzirom da je držač lima i u ovoj operaciji izvlačenja potreban. Pritisak držača lima iznosi

Sila držača lima iznosi

Ukupan napon izvlačenja iznosi:

i2 MPa m = 370 MPa Sila izvlačenja u drugoj operaciji iznosi

Deformacioni rad

Parameteri procesa za treću operaciju oblikovanja određuju se na isti način kao u drugoj

operaciji.