Obróbka plastyczna

Obróbka plastyczna polega na wywoływaniu odkształceń plastycznych obrabianego przedmiotu w celu nadania mu wymaganego kształtu, wymiarów i właściwości. W tym celu wielkość stosowanego w tej przeróbce nacisku musi być tak dobrana, aby spowodować w metalu wystarczająco duże naprężenia dla zmiany jego kształtu i zachowanie tych zmian po ustaniu działania nacisku.
Odkształceniem plastycznym nazywamy takie odkształcenie, że po ustaniu działania sił ciało (metal) nie powraca do pierwotnej postaci i wymiarów. W ciałach idealnie plastycznych, po przekroczeniu granicy plastyczności odkształcenia trwałe powiększają się bez przyrostu sił.
Przykład operacji wykorzystującej zasadę odkształcenia plastycznego pokazana na rysunku1. W wyniku operacji walcowania wymiar początkowy H zmieniamy za pomocą obracających się walców na wymiar h przy czym objętość materiału przed i po walcowaniu pozostaje taka sama.

Obróbka plastyczna - walcowanie

Rys.1 Odkształcenia plastyczne na przykładzie operacji walcowania

 

Czynnikiem decydującym o rodzaju przeróbki plastycznej jest tak zwana temperatura rekrystalizacji, przy której pojawiają się pierwsze zrekrystalizowane mikroziarna odbudowującej się po zgnieceniu struktury metalu. Określenie temperatury rekrystalizacji nie jest rzeczą prostą, dla czystych metali wynosi ona w przybliżeniu :  Trekr. = 0,4 x Ttopn. [oC].
Przykładowe temperatury topnienia dla czystych pierwiastków podano w Tabeli 1.

Tabela 1. Wybrane pierwiastki i ich temperatury topnienia

Pierwiastek Temperatura topnienia [oC]
Miedź 1085
Srebro 961
Złoto 1064
Platyna 1769
Aluminium 660
Magnez 650
Nikiel 1455
Kobalt 1495
Wolfram 3410
Tantal 2996

Granica plastyczności odkształcanego materiału w dostatecznie niskiej temperaturze wzrasta w sposób ciągły w miarę zwiększającego się odkształcenia. Zwiększenie temperatury odkształcenia do temperatury rekrystalizacji lub wyższej, umożliwiającej wystąpienie procesów odnowy struktury, powoduje wielokrotne zmniejszenie oporu plastycznego materiału oraz eliminuje umocnienie półwyrobów. Wynika z tego podział obróbki plastycznej na tzw. obróbkę na zimno i na gorąco. Obróbkę plastyczną na zimno nazywa się proces prowadzony poniżej temperatury rekrystalizacji.
Obróbka plastyczna na gorąco stosujemy gdy odkształcenie plastyczne metalu powyżej warunków jego rekrystalizacji, określoną temperaturą i czasem. W dużym uogólnieniu przyjąć można, założyć że obróbka plastyczna na gorąco prowadzona jest w zakresie temperatur : 0,6-0,7 Ttopn.

Obróbkę plastyczną możemy podzielić w zależności od zastosowanego kryterium:

Zmiany wymiaru przedmiotu :
a) wydłużanie (zwiększanie długości, przy nieznacznej zmianie szerokości),
b) zwiększanie szerokości,
c) spęczanie (zmniejszenie długości przy nieznacznej zmianie szerokości),
d) zmniejszanie szerokości,
e) wgłębianie (miejscowe zgniatanie materiału, który usuwając się pod naciskiem na boki tworzy wgłębienie),
f) przesuwanie (przemieszczenie części metalu w stosunku do pierwotnego położenia całego przedmiotu),
g) zakrzywianie (zmiana krzywizny przedmiotu),
h) skręcanie (wzajemny obrót równoległych przekrojów przedmiotu).

Zasięg odkształcenia :
a) kształtowanie powierzchniowe (zasięg odkształcenia ogranicza się do powierzchni przedmiotu bez zmiany jego zasadniczego kształtu – walcowanie gwintów, wybijanie monet),
b) kształtowanie materiału jako bryły (obejmuje swym zasięgiem cały przedmiot przy zmianie jego kształtów – walcowanie blach i prętów, kucie, przeciąganie drutów),
c) kształtowanie powłok (ma miejsce, gdy grubość przedmiotu jest bardzo mała w stosunku do innych jego wymiarów – gięcie, wywijanie i wytłaczanie blach, przeciąganie rur).

Rodzaju ruchu względnego :
a) walcowanie (zgniatanie między obracającymi się napędzanymi walcami),
b) ciągnienie (przeciąganie materiału przez otwór ciągadła lub pomiędzy nienapędzanymi walcami),
c) kucie (zgniatanie uderzeniem młota lub kowarki albo naciskiem statycznym prasy),
d) tłoczenie (cięcie lub kształtowanie plastyczne blach i taśm).

Obróbka plastyczna

ma ogromne znaczenie w przemyśle motoryzacyjnym, elektrotechnicznym, zbrojeniowym, wyrobów precyzyjnych, artykułów gospodarstwa domowego itp. Przyczyną takiego rozpowszechnienia procesów obróbki plastycznej szczególnie w produkcji wielkoseryjnej i masowej są jej zalety:

  • Oszczędność materiału jest wynikiem wykonywania wyrobu przez zmianę kształtu, a nie przez usuwanie zbędnego materiału. Podczas obróbki skrawaniem 30% (w skrajnych przypadkach do 80%) materiału zamienia się w wióry, a podczas obróbki plastycznej traci się zaledwie 5-10% materiału (zgorzelina, grat, odpad).
  • Oszczędność narzędzi jest wynikiem bardzo dużej ich trwałości, a ponadto możliwości ich regeneracji (szczególnie narzędzi tłoczących).W rezultacie minio dużego kosztu bezwzględnego narzędzi ich koszt na jednostkę wyrobu jest znacznie mniejszy w porównaniu z obróbką
  • Wydajność procesu, umożliwiająca na niewielkiej powierzchni, przy małej ilości oprzyrządowania i w krótkim czasie wykonanie dużej liczby wyrobów.
  • Dobra jakość wyrobów, ponieważ materiał przerobiony plastycznie, nawet, jeżeli zabieg nie powoduje umocnienia wywołanego zgniotem, ma lepsze, w porównaniu z innymi metodami wytwarzania, własności mechaniczne dzięki korzystniejszemu przebiegowi włókien. Ponadto wyroby cechuje względnie duża dokładność i stałość wymiarów.
  • Prostota procesu technologicznego umożliwiająca przy małej liczbie operacji uzyskanie wyrobu o złożonym kształcie. Ponadto ważna jest możliwość łączenia tłoczenia z innymi procesami jak skrawanie, spawanie, zgrzewanie itp. oraz łatwość mechanizacji i automatyzacji robót na prasach i organizowanie linii potokowych.
  • Taniość wyrobu wynikająca z oszczędności materiału i narzędzi, dużej wydajności procesu i możliwości wykorzystania pracowników o stosunkowo niskich kwalifikacjach.

 

Literatura.

  1. Materiały dydaktyczne Inżynieria wytwarzania Projekt „Rozwój i promocja kierunków technicznych w Akademii Morskiej w Szczecinie”
  2. Sińczak, J. „Podstawy procesów przeróbki plastycznej.”Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków (2010).
  3. Erbel, S., K. Kuczyński, and L. Olejnik. „Technologia obróbki plastycznej.” I. Materiały do obróbki plastycznej. Warszawa (1989).
Print Friendly
Share

Może Ci się również spodoba

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *