PROCESY KUCIA MATRYCOWEGO.pdf

(4756 KB) Pobierz
PROCESY KUCIA MATRYCOWEGO
Opracowanie:
prof. dr hab. inż. Jan Sińczak
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Materiały pochodzą z książki
Podstawy procesów przeróbki plastycznej
opracowanej pod
redakcją prof. dr hab. Inż. Jana Sińczaka - Wydawnictwo naukowe AKAPIT, Kraków 2010.
PROCESY KUCIA MATRYCOWEGO
6.1. Charakterystyka procesu
Przedmioty metalowe, w zależności od przeznaczenia, masy, wielkości serii
można wykonywać różnymi metodami: odlewaniem, obróbką skrawaniem lub za po-
mocą kucia. Jeżeli przedmiot ma wyróżniać się wysokimi własnościami wytrzymało-
ściowymi i nie mieć wad, jakie występują w odlewach, to należy go wykonać za po-
mocą kucia swobodnego lub matrycowego, nawet gdy wykończenie będzie wymagać
kosztownej
obróbki skrawaniem.
Kucie matrycowe
w porównaniu z kuciem swobodnym daje duże korzyści -
przy porównywalnej serii i wielkości otrzymywanych odkuwek. Biorąc pod uwagę
powyższe założenia, kucie matrycowe w porównaniu z kuciem swobodnym ma nastę-
pujące zalety:
– możliwość stosowania mniejszych naddatków technologicznych,
– większą dokładność wykonania odkuwek,
– możliwość nadawania kształtów odkuwce, jakich nie można nadać przez kucie
swobodne,
– możliwość łatwego i szybkiego odkuwania przedmiotów o kształtach skompliko-
wanych, małą pracochłonność oraz dużą wydajność,
– znaczną oszczędność w kosztach robocizny,
– możliwość zatrudnienia pracowników mniej wykwalifikowanych,
– dużą powtarzalność kształtu odkuwek,
– łatwość określenia czasu wykonania odkuwki, co umożliwia dokładną kalkulację
kosztów.
Wady kucia matrycowego są następujące:
– konieczność stosowania maszyn kuźniczych o podwyższonej dokładności prowa-
dzenia matryc,
– dodatkowe koszty związane z prasami do okrawania wypływki,
– duży koszt oprzyrządowania,
– opłacalność przy dużych seriach odkuwek,
– niewielkie wymiary wykonywanych odkuwek.
270
Podstawy procesów kształtowania plastycznego
Odkuwki matrycowe wykonuje się przeważnie z wsadu uprzednio walcowanego
i pociętego na odcinki odpowiadające masie pojedynczej odkuwki lub kilku odkuw-
kom w zależności od wymagań opracowanego procesu technologicznego.
Rys. 6.1.
Schematy kucia [23]: a – w kowadłach płaskich, b – w kowadłach kształtowych, c – w matry-
cach otwartych, d – w matrycach zamkniętych, e – w procesie wyciskania
Kucie matrycowe, podobnie jak kucie swobodne charakteryzuje się trójosiowym
stanem naprężenia, przy czym wszystkie naprężenia główne są ściskające (rys. 6.1).
Jednak proces odkształcania w matrycach z reguły rozpoczyna się od spęczania. Nie-
które etapy procesu kucia matrycowego odkuwek wydłużonych można rozpatrywać
jako wydłużanie w kowadłach kształtowych. W ostatnim etapie natomiast może za-
6. Procesy kucia matrycowego
271
chodzić wyciskanie. Rozpatrzymy te procesy pod kątem rozkładu naprężeń w od-
kształcanym materiale. Podczas kucia w kowadłach płaskich (rys. 6.1a) w materiale
w pewnych obszarach mogą wystąpić naprężenia rozciągające. Podczas kucia w ko-
wadłach kształtowych (rys. 6.1b) materiał może się swobodnie wydłużać, natomiast
jego rozszerzanie jest częściowo ograniczone przez boczne ścianki narzędzia. W tym
przypadku powstające dodatkowe naprężenia rozciągające są mniejsze, a plastyczność
metalu większa niż podczas kucia w kowadłach płaskich [4]. Podczas kucia w matry-
cach otwartych (rys. 6.1c) rozszerzanie się materiału jest częściowo ograniczone
wskutek nacisku wywieranego przez boczne ścianki narzędzia. W porównaniu z ku-
ciem w kowadłach płaskich jednostkowy nacisk jest 1,5
3 razy większy, a plastycz-
ność metalu znacznie lepsza. Przy matrycowaniu odkuwek o kształtach złożonych
rozkład odkształceń jest nierównomierny, co sprzyja powstawaniu dość znacznych
naprężeń rozciągających. W takich przypadkach w celu uniknięcia pęknięć wykonuje
się odkuwki z przedkuwek.
Podczas kucia w matrycach zamkniętych (rys. 6.1d) rozszerzanie się materiału
jest ograniczone ściankami narzędzia. Dlatego w całej objętości materiału panuje stan
trójosiowego ściskania. W przypadku kucia w matrycach zamkniętych jednostkowy
nacisk jest dwukrotnie większy niż przy kuciu w matrycach otwartych, a 3
6 razy
większy w porównaniu z kuciem swobodnym. W etapie wyciskania materiału (rys.
6.1e) płynięcie odbywa się bez poprzecznego rozszerzenia, któremu przeciwdziała
boczny nacisk ścian matrycy. W materiale panuje trójosiowy stan naprężenia o bardzo
dużych wartościach naprężeń. Jednostkowy nacisk powodujący odkształcenia pla-
styczne jest około 15 razy większy od nacisku występującego w kuciu swobodnym.
Materiał wyciskany ma bardzo dużą plastyczność.
6.2. Maszyny do kucia matrycowego
Młoty matrycowe
charakteryzują się tym, że wszystkie ich elementy składowe
tworzą z szabotą jedną całość. Konstrukcja ich jest zwarta i mocna oraz zapewnia
bijakowi dobre prowadzenie. Ogólny schemat konstrukcji młota matrycowego przed-
stawiono na rys. 6.2.
Składa się on z szaboty 1, na której są umocowane stojaki 2, a na nich płyty 3
i mechanizm napędowy 4 (parowo-powietrzny, mechaniczny lub hydrauliczny). Sto-
jaki są połączone elastycznie z szabotą i mechanizmem napędowym za pomocą śrub 6
i 7 ze sprężynami. Dzięki temu zmniejsza się w stojakach naprężenia występujące
w czasie kucia. Natomiast w płaszczyźnie poziomej stojaki są sztywno połączone
z szabotą za pomocą klinów 8. Prowadnice bijaka 5 są nastawialne, dzięki czemu uzy-
skać można dokładne osiowe prowadzenie bijaka. Rozróżniamy następujące typy mło-
272
Podstawy procesów kształtowania plastycznego
tów matrycowych: parowo-powietrzne (jednostronnego i dwu-stronnego działania),
parowo-powietrzne przeciwbieżne, wysokoenergetyczne, z indywidualnym napędem.
Rys. 6.2.
Schemat konstrukcji młota matrycowego [26]: 1 – szabota, 2 – stojak, 3 – płyta, 4 – mechanizm
napędowy (cylinder), 5 – bijak, 6 – śruba, 7 – sprężyna, 8 – klin, 9 – płyta wyrównawcza
Prasy cierno-śrubowe
charakteryzują się tym, że energia kinetyczna nagroma-
dzona w kole zamachowym przenosi się za pośrednictwem wrzeciona, suwaka i na-
rzędzia na materiał podlegający odkształceniu (rys. 6.3). Prędkość bijaka w momencie
zetknięcia się z materiałem jest największa, podobnie jak w młotach. Koło zamacho-
we może być uruchomione za pomocą mechanizmu ciernego, hydraulicznego lub bez-
pośrednio od silnika elektrycznego. Prasy śrubowe są używane do kucia na gorąco,
gięcia, prasowania i prostowania. Można na nich wykonywać odkuwki typu śrub,
nitów, zaworów samochodowych i odkuwki o niewielkich występach i niewysokich
żebrach. Istnieje wiele odmian pras śrubowych, w których wrzeciono wykonuje tylko
ruch obrotowy i postępowy, a nakrętka jest ruchoma lub nieruchoma. Większość do-
tychczas stosowanych pras jest wyposażona w napęd cierny; w ostatnich latach napęd

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin