TEHNIČKA ŠKOLA Ruđera Boškovića Vinkovci

Alati i naprave - predavana, vježbe i zadaci -

ALATI I NAPRAVE

Razvoj alata

Cilj uporabe alata i naprava kroz povijest je olakšavanje i ubrzavanje rada. U početku su to

bila vrlo jednostavna oruđa koja su se razvijala paralelno s razvojem ljudskog društva i civilizacije.

Posljednjih 60-70 godina su donijele pravi zamah u razvoju alata. Brzom razvoju alata pridonijela je

masovna proizvodnja različitih uređaja i opreme.

Proizvodnja i uporaba alata u republici Hrvatskoj svoje početke ima u kraju 19. i početkom

20. stoljeća, a pogotovo po svršetku 2. svjetskog rata kada stasava nekoliko velikih sustava (Belišće,

Đuro Đaković, Prvomajska, TANG, brodogradilišta Uljanik, 1. maj, Viktor Lenac, remontno

brodogradilište Šibenik...). Raspadom socijalizma, nestankom velikog tržišta bivšeg SSSR-a gdje su

naše tvrtke plasirale proizvode smanjuje se i broj tvrtki koje su se sposobne nositi sa zahtjevima

moderne proizvodnje. Danas su to ĐĐ, Belišče-Krupp, te veliki broj obrtnika, malih i srednjih tvrtki.

Kako bi se ostvarila zarada na prozvodu, neophodno je skratiti vrijeme za pripremu

proizvodnje kako bi se smanjili troškovi poslovanja. To se može učiniti na nekoliko mjesta:

- razraditi pravilnu konstrukciju alata

- osigurati kvalitetnu i pravovremenu izradu alata

- standardizacija (niz tehničkih standarda – HRN)

- normizacijom (standardima pojedinim tvrtki – npr ĐĐ ili Krupp-Belišće).

Najviše vremena se potroši na konstrukciji alata – cca 50-80% ukupnog vremena za pripremu

proizvodnje novog proizvoda.

Podjela alata

Alatima nazivamo pomoćni pribor ili mehanizme koji se rabe u procesu obradbe i kontrole obratka.

Najčešća je podjela prema industrijskim granama – u kojima se navedeni alati i rabe:

- alati za obradbu metala

- alati za obradbu plastičnih masa

- alati za obradbu drva

- građevinski alati

- poljoprivredni alati

- ostali alati za obrtništvo i domaćinstva: urarski, postolarski, zlatarski i graverski, frizerski

(brijački), krojački i dr.

Alati za obradu metala se dijele u dvije osnovne skupine:

- prema namjeni

- prema konstrukciji

Prema namjeni alate dijelimo na:

- ručni alati (turpije, čekići, sjekači, alati za probijanje, ključevi, odvijači, mehanzirani

ručni alati i sl.)

- mjerni i kontrolni alati (pomične mjerke, mikrometri, račve, čepovi, etaloni, kutomjeri i

sl.)

- rezni alati (spiralna svrdla, alati za upuštanje, alati za razvrtavanje, glodala, alati za

narezivanje navoja, alati za tokarenje i sl.)

- stezni alati (stezne glave za bušenje i tokarenje, čahure, trnovi, okretni stolovi, specijalni

stezni alati i sl.)

- alati za obrardu lijevanjem, kovanjem i prešanjem (modeli i modelne ploče, alati za

lijevanje pod tlakom, kalupi za kovanje, alati za savijanje, alati za rezanje (isjecanje),

alati za izvlačenje).

Prema konstrukciji alati mogu biti:

- standardni

- specijalizirani

Standardni alati – točno su definirani propisima zemlje (HRN, DIN), prema međunarodnim

standardima (ISO) ili pak propisima unutar određene tvrtke (za velike sustave – Krupp – tvornički

standardi). Standardni alati nisu vezani za određeni komad niti za određeni stroj.

Specijalni alati se za razliku od standardnih koriste se za izvođenje točno određene operacije, na

određenom proizvodu i određenom stroju ili skupini strojeva. Specijalni alati se izrađuju za

obavljanje onih operacija koje se ne mogu izvesti uporabom standardnih alata. To je pogotovo

izraženo pri serijskoj ili masovnoj proizvodnji. Tu se ubrajaju svi nestandardni alati – profilni

tokarski noževi, profilna glodala, specijalni stezni alati, kalupi za kovanje, kokile za lijevanje, alati

za savijanje, odsjecanje i izvlačenje.

Specijalni alati su skuplji od standardnih – proizvodeni su prema narudžbi u malim serijama. U

velikoserijskoj proizvodnji nešto viša cijena ovakvih alata je opravdana jer se njima mogu postići

bolji učinci po pitanju vremena obradbe, kakvoće i u konačnici cijene proizvoda.

Osnovna pravila konstriuranja alata

Prilikom konstruiranja alata konstruktor mora zadovoljiti određene specifičnosti koje su

vezane za proces proizvodnje i tehnologiju izrade proizvoda. Nije svejedno radi li se od proizvodu

gdje je osnovna tehnologija obrada odvajanjem čestica (tokarenje, glodanje, bušenje i sl.) ili se radi

o kovanju, prešanju ili nekoj drugoj tehnologiji.

Bez obzira na navedeno, postoje određena opća pravila kojih se konstruktori moraju

pridržavati:

1. Uspješna konstrukcija alata ovisi o suradnji projektnog biroa i tehnologija.

2. Alat se konstruira u ovisnosti o broju komada koje treba izraditi i vremenu početka

proizvodnje.

3. Prerada već postojećeg univerzalnog alata.

4. Ugradnja što više standardiziranih dijelova.

5. Alat mora biti siguran za rad. Ergonomija i udobnost rada s alatom moraju biti također

zadovoljene.

6. Alat mora osigurati točnost ali i brzinu izrade obratka i smanjenje pomoćnih vremena.

7. Alat i stroj čine jednu tehnološku cjelinu.

8. Konstruktor alata mora utjecati na tehnologa pogotovo kod skidanja prvog sloja na obratku.

Neophodno zbog obavljanja brzog i točnog stezanja alata i obratka na stroju te skidanja

ostalih slojeva (po potrebi).

9. Konstruktor mora voditi računa i o konstrukciji obratka.

10. Skidanje i postavljanje alata na stroj mora biti jednostavno, brzo i točno bez većih

opterećenja za radnika, alat ili stroj.

Svrha pravila konstruiranja alata je omogućavanje što racionalnijeg rada te snižavanje troškova

izrade i proizvodnje.

Materijali za alate

U konstrukciji alata, a pogotovo steznih naprava rabe se vrlo veliki broj materijala. Ključna

stavka koja određuje uporabu određenog materijala jesu troškovi i cijena materijala. U strukturu

troška, osim vrste materijala za alat i napravu, ulazi i rad potreban za izradu materijala i naprave.

Zadatak koji se postavlja pred alat jest kvalitetna, brza i točna izrada obradaka. U tom smislu

za materijale alata se odabiru najoptimalniji materijali – mogu biti od ugljičnih ili visokolegiranih

čelika, keramike, sinteriranih materijala do dijamanata.

Standardizacija alata

Uporaba prevelikog broja različitih alata u tvrtki stvara velike troškove. Izvođenje

tehnoloških postupaka standardnim alatima pojeftinjuje tehnološki proces činjenicom što su

standardni alati dostupniji i jeftiniji od specijalnih.

Primjer za to je obradak koji ima nekoliko vrsta rupa malih promjera. Ukoliko to značajno ne

opterećuje obradak sa stanovišta mehaničkih svojstava, najbolje je s projektnim konstrukcijskim

biroom dogovoriti moguće izjednačavanje dimenzija provrta kako bi se smanjio broj uporabljenih

alata. Na taj način se smanjuje broj potrebnih alata u tehnološkom procesu – a samim time se

povećava ušteda za tvrtku.

Ukratko, standardizacijom se postiže:

1. jednostavnije planiranje potrebnih alata

2. lakša i jeftinija nabava

3. manji i pregledniji način skladištenja

4. lakše, brže izdavanje i prijem alata

5. uređeno i olakšano konstruiranje

6. racionalnija uporaba alata

7. smanjenje broja dimenzija obratka

8. jednostavnija evidencija baze podatak alata

9. jednostavnija proizvodnja

10. veće uštede u proizvodnji i u konačnici jeftiniji proizvod.

Standardizacija alata se mora zasnivati na logičkom i temeljnom proučavanju situacije u

tvrtki. Zahtijeva puno upornosti i sustavnog rada na katalogizaciji alata kako bi se pojadnostavila

njegova konstrukcija i primjena u tehnologiji. Konačni cilj je sniženje troška.

Najbolji primjer za to su standardi: ISO, DIN, GOST, ANSI i dr.

REZNI ALATI

Rezni se alati najčešće rabe pri obradbi odvajanjem čestica. U posljednjih 50-60 godina su

pretrpjeli veliki broj konstrukcijskih izmjena koje su omogućile povećavanje proizvodnosti i

kakvoće obradbe.

Usporedbe radi – alati koji su se rabili za obradu ljevanog željeza krajem 19. i početkom 20.

stoljeća bili su uglavnom niskolegirani čelici. Brzine rezanja su iznosile 7 m/min a za brzorezne

čelike (koji su se tada smatrali najkvalitetnijima) brzine su se penjale i do tada vrtoglavih 18-20

m/min.

Suvremene keramičke pločice postižu brzine obradbe veće od 50 m/min, dok pločice od

sinteriranog aluminijevog oksida postižu brzine i preko 200 m/min.

Alat i alatni stroj su jedna tehnološka cjelina. S razvojem alatnih strojeva – povećanjem

snage, točnosti, broja okretaja, povećavani su i zahtjevi koji su se postavljali pred brzinu obradbe. S

druge strane razvoj novih i boljih alata je omogućio i usavršavanje alatnih strojeva.

Rezni alati imaju široku primjenu i ne rabe se samo na jednoj vrsti alatnih strojeva (npr.

glave za glodanje se mogu rabiti na portalnim glodalicama, horizontalnim strojevima za bušenje i

glodanje, univeztalnim strojevima i sl.).

Podjela reznih alata:

Rezne alate najčešće dijelimo prema vrsti obradbe koji alat obavlja:

- tokarenje

- glodanje

- bušenje

- provlačenje

- odrezivanje

- razvrtavanje

- upuštanje

- urezivanje i sl.

Prikaz pojedinih vrsta alata:

Kutevi i plohe tokarskog noža:

1 – prednja ploha

2 – stražnja bočna ploha

3 – rezna ivica

4 – pomoćna bočna ploha

5 – pomoćna rezna ivica

6 – vrh noža

7 – tijelo noža

8 – osnovna ravnina

Prikaz reza kod obradbe tokarenjem

Vrste tokarskih noževa

Vrste keramičkih pločica

Alat za bušenje – SVRDLO

Kutovi SVRDLA

Slobodne osovine za rupe i provrte

Alati za upuštanje

Alati za razvrtavanje

Glodalo

Alati za odrezivanje

Ureznice – alati za urezivanje navoja.

Materijali reznih alata

Izrada reznog alata zahtijeva veliki broj raznovrsnih materijala. Osnovni materijali koji se rabe u

izradi reznih alata su:

a) ugljični alatni čelici (ovisno o količini C u čeliku – po skupinama – 0,55-0,70; 0,70-0,85....)

b) legirani alatni čelici:

- Cr alatni čelici

- W alatni čelici

- Cr-V alatni čelici

- Cr-Si alatni čelici

- Cr-W alatni čelici (moguće su i druge kombinacije)

c) Brzorezni alatni čelici – spadaju u visokolegirane alatne čelike – omogućava im rad s

velikim brzinama rezanja. Legirajući elementi – Cr, V, W, Mo i Co.

d) Tvrdi metali (trgovački naziv "WIDIA" ua sinterirani materijal). Dobivaju se posebnim

postupcima u rotirajućim pećima – redukcijom wolfram oksida. Nakon toga se wolframu

dodaje kobalt – smjesa se mrvi u sitni prah i preša. Nakon toga slijedi postupak

predsinteriranja na oko 800°C i sinteriranje na 1370-1800°C. Najčešće se rabe u obliku

okretnih pločica pričvešćenih za metalni držač.

e) Sinterirani aluminijev oksid – keramička pločica. Omogućava izvanrednu postojanost rezne

ivice alata. Osjetljivi su na promjenu strukture materijala – može uzrokovati oštećenje ili lom

pločice. Postoji nekoliko varijanti pločica:

- miješana keramička pločica (sadrži Al2O3 i TiC)

- presvučena keramička pločica (pločica od TM koja je presvučena slojem TiC i

Al2O3)

f) Dijamanti – rabe se sve više kao materijali za izradbu alata jer jedino se dijamantom može

brusiti tvrdi metal. Ima izuzetno visoku tvrdoću i otpornost na trošenje. Nedostatak svojstava

je krtost koja je vrlo niska (D – 300 N/mm2, TM – 1900 N/mm2). Javlja se u kristalnom

obliku (rombooktaedar, rombododekaedar, tetraedar i kocka). Sintetički ili umjetni dijamanti

se izrađuju u posebnim laboratorijskim uvjetima.

g) Materijali za brušenje:

- Korund (normalni i plemeniti)

- silicijev karbid

- dijamanti (u tragovima u zrnatom ili u drobljenom stanju)

Ekonomičnost primjene reznih alata

Povećanje proizvodnosti i sniženje troškova je jedan od ciljeva koje si postavlja svaka

proizvodna tvrtka. Povećanje proizvodnosti istovremeno pretpostavlja i veće koeficijente uporabe

obrtnih sredstava – njihovo učinkovitije korištenje.

Na životni vijek oštrice alata utječe nekoliko čimbenika, a jedan od najvećih je ekonomična

brzina rezanja. Ekonomična brzina rezanja je ona brzina pri kojoj se određena količina odvojenih

čestica skida uz najniže troškove. Troškovi se također javljaju i pri skidanju i stavljanju alata,

održavanja – oštrenja i obrade reznih površina i sl.

Ovisnost vremena o brzini rezanja

1 – vrijeme obrade

2 – vrijeme namještanja alata

3 – ukupno vrijeme

Promatranjem dijagrama dolazimo do zaključka kako postoji postojanost alata T pro kojoj su

troškovi proizvodnje minimalni. Vrijeme T je vrijeme neprekidnog rezanja o ponovnog oštrenja

alata.

T = t1 + t2 + t3 + t4

t1 – vrijeme potrebno za ponovno kovanje alata

t2 – vrijeme potrebno za ponovno oštrenje alata

t3 – cijena izgubljenog materijala zbog ponovnog kovanja izražena u vremenu

t4 – vrijeme za namještanje alata i reguliranje stroja

Održavanje reznih alata

Za pravilno održavanje alata neophodno je znati kako pratiti intenzitet trošenja oštrice alata.

To se može činiti na nekoliko načina:

1. vanjskim izgledom obratka

2. oštećenjem i lomom noža

3. naglim povećanjem sila rezanja

4. naglim porastom širine istrošenja stražnje površine

5. naglim porastom temperature noža

Održavanje alata se, u ovisnosi o vrsti i primjeni, nakon ustanovljenog istrošenja, svodi na sljedeće

postupke:

a) kovanje

b) toplinska obradba za naprezanja nastala kovanjem

c) oštrenje – brušenjem dijamantnim pločama na visoke tolerancije

d) poravnavanje površina alata

e) ponovljena toplinska obradba za ojačavanje reznih ivica i površina alata, uz zadržavanje

žilavosti.

STEZNI ALATI

Stezni alati predstavljaju posebne uređaje koji imaju zadatak izvršiti:

- stezanje obratka na stroju

- točno postavljanje obratka u odnosu na alat

- u ovisnosti o stroju i tehnologiji voditi rezni alat za vrijeme obradbe.

Osnovni zadatak steznih alata:

1. poboljšanje i pojednostavljenje tehnološkog procesa proizvodnje

2. smanjenje troškova proizvodnje zbog bržeg i točnijeg načina rada

3. puna zamjenljivost dijelova

4. siguran rad na radnom mjestu

Razlikujemo dvije vrste steznih alata:

- univerzalne stezne alate

- specijalne stezne alate

Univerzalni stezni alati

Imaju opću primjenu – nisu vezani za određenu tehnološku operaciju. U ovu skupinu spadaju stege,

stezne glave kod tokarilica i bušilica, čahure, okretni stolovi i sl. Ovi alati se još nazivaju i

standardni alati.

Specijalni stezni alati

Konstruiraju se za samo jednu tehnološku operaciju za određeni proizvod. Rabe se uglavnom pri

serijskoj i masovnoj proizvodnji u metalnoj industriji. U maloserijskoj prozvodnji se rabe samo onda

kada se bez njih ne može izvesti postupak obradbe. Ovi alati se ne mogu standardizirati, ali se pri

njihovoj konstrukciji i izradi treba rabiti što je moguće više standardnih dijelova. Ekonosmke

analize troškova pokazuju kako je puno skuplje izrađivati vlastite specijalne alate s vlastitim

dijelovima, nego koristiti standardne dijelove. Na taj se način postiže ušteda i u vremenu izrade

steznog alata a samim time i u pripremi proizvodnje.

Glavna karakteristika specijalnih steznih alata jeste što povećavaju tehnološke mogućnosti strojeva

na kojima su ugrađeni ili postavljeni. Možemo ih podijeliti na dva načina:

1. Prema vrsti strojeva na kojima se rabe:

- stezni alati za bušilice

- stezni alati za glodalice

- stezni alati za tokarilice

- stezni alati za brusilice i sl.ž

2. Prema proizvodima – za točno određenu vrstu proizvoda (proizvod 1, 2 i sl.).

Prednosti steznih alata:

- brzo i točno postavljanje obratka

- izbjegavanje skupog ocrtavanja i obilježavanja radnog predmeta

- smanjivanje broja mjerenja

- smanjenje lomova, kvarova i zatupljenja reznih alata

- osiguranje točnosti dimenzija cijeloj seriji proizvoda

- mogućnost istovremene obradbe više obradaka

- oslobađanje viskokokvalificirane radne snage za druge razine iskoristivosti

Nedostaci:

- dugotrajna priprema proizvodnje

- visoka cijena ovakvih alata

- uporaba ograničena samo na jednu vrstu dijelova

Materijali za stezne alate

Materijali koji se rabe za izradu steznih alata su vrlo različiti:

- konstrukcijski čelici (za cementiranje) – omogućavaju površinsku tvrdoću uz zadržavanje

žilavosti po poprečnom presjeku

- čelici za poboljšavanje

- alatni čelici itd.

Vrste steznih alata

Obradak koji se postavlja u stezni alat potrebno je stegnuti kako bi se obrada mogla obaviti.

Stezanjem je potrebno osigurati sljedeće:

- obradak ne smije promijeniti početni položaj

- sile stezanja trebaju biti dovoljne kako bi onemogućile okretanje ili pomicanje dijelova

- obradak se mora stegnuti jednostavno i brzo.

Elementi steznih alata prema složenosti mogu biti jednostavni ili složeni.

Jednostavni dijelovi su :

- zavrtnji – za direktno i indirektno pritezanje

- klinovi – imaju elemente samokočenja. Značajni su kada je potrebito osigurati siguran rad.

Može biti ekscentričan, zavojni ili samocentrirajući.

- Ekscentri se rabe u konstrukciji specijalnih alata. Dijelimo ih na kružne i spiralne ekscentre.

- Poluge za pritezanje – ravnog oblika s ravnim ili savijenim krajem.

Složeni elementi ili mehanizmi koriste jednostavne elemente, a mogu biti pogonjeni pneumatskim,

hidrauličkim ili drugim sustavima. Prema stupnju mehanizacije dijelimo ih na:

a) Ručne – mehaničke ili mehaničko-hidrauličke mehanizme;

b) Mehanizirani s pneumatskim, hidrauličkim, pneumohidrauličkim, električkim ili

vakuumskim sustavom rada;

c) Automatizirani mehanizmi čiji je rad sinkroniziran s radom alatnog stroja;

Prema načinu stezanja alati mogi biti jednostezni i višestezni. Jednostezni alati obavljaju stezanje na

jednoj točki (površiti). Višestezni alati rade na već opisane načine stezanja. Djelovanjem na jedan

element pokreću se stezači koji omogućavaju istovremeno stezanje na nekoliko mjesta. Stezanje je

ravnomjerno u svim steznim točkama.

Osim navedenih načina, stezanje je moguće nabaviti nekonvencionalnim načinima – primjenom

tekućih i plastičnih materijala. Primjenom Pascalovih zakona (djelovanjem vanjske sile na zatvorenu

posudu u kojoj je tekućina – postiže se efekt jednakog tlaka na svim dodirnim površinama) dobiva

se tlak koji jednoliko raspoređuje po svim površinama. Ova primjena je naročito izražena kod

višesteznih i centrirajućih alata. Veliki problem je pri tome odrediti tekućinu koja će moći prenijeti

tlak. Biraju se tekućine poput ulja, glicerina i sl.

Kada se postavljaju uvjeti poput:

- tekućina ne smije dopirati kroz zazor obrađenih dijelova

- ravnomjerno i bez gubitaka prenositi tlak

tada se razmatra uporaba plastičnih masa. Moraju biti otporne na temperaturne promjene i ne smiju

mijenjati svojstva tijekom procesa obradbe.

Osnovna pravila konstruiranja steznih alata

Problem izradbe steznog alata neophodno je promatrati s nekoliko gledišta. Konstrukcija steznog

alata mora zadovoljiti osnovni uvjet – što više primjeniti standardne dijelove i elemente. Način i

postupak stezanja steznim alatom uvelike ovise o načinu i količini proizvoda te vrsti proizvodnje.

Konstruktor alata, kao i kod reznih alata mora vrlo dobto poznavati uređaj (alatni stroj) i tehnologiju

proizvodnje proizvoda – kako bi mogao načiniti kvalitetnu konstrukciju.

Stoga, pri konstrukciji steznih alata treba pratiti nekoliko uputstava za jednostavnije i lakše

konstruiranje:

1. Za izradbu steznog alata neophodna je uska suradnja konstrukcijskog i tehnološkog tima.

2. Prije početka konstruiranja neopdohno je provjeriti broj dijelova koji će se navedenim

alatom obrađivati. Na taj način se određuje materijal i rok izradbe steznog alata.

3. Potrebno je provjeriti ima li sličnih alata na skladištu – kako se ne bi dva puta radio isti alat

već sam preradio sličan. Također je potrebno provesti analizu takvih troškova prerade.

4. Rabiti što je moguće više standardnih dijelova.

5. Alat mora biti određenih svojstava – čvrstoće i krutosti. Masa steznog alata ne bi trebala biti

prevelika ukoliko određeni dijelovi tebaji biti prenosivi.

6. Mehanizam stezanja mora biti jednostavan i lagan, što kraći. Vrijeme stezanja mora biti što

kraće.

7. Stezni alat mora omogućiti preglednost i vidljivost alata. Odvojene čestice čestice se moraju

odvajati bez zapinjanja i opasnosti za radnika. Sredstvo za hlađenje i podmazivanje mora bez

zadržavanja otjecati.

8. Spojeve steznog alata (zavarivanjem, kovanjem i sl.) ne treba opterećivati nepotrebnim

velikim silama.

9. Prilikom stezanja izbjegavati primjenu alata poput čekića i odvijača.

10. Stezni alat ne smije dovoditi u zabunu prilikom postavljanja obratka.

Osnove proračuna steznih alata

Za potrebe proračuna steznih alata, razmatrat ćemo stezanje pomoću klinova, ekscentra i poluga.

Proračun stezanja pomoću klina

Svojstvo samokočenja najbolje dolazi do izražaja kod stezanja klinom. Klinovi se obično izrađuju

od čelika za cementiranje Č.1220. Najčešće se rabe tri vrste klina:

- jednostrani

- dvostrani i

- zavojni klinovi.

Jednostrani klin ima jednu kosu ravninu pod kutom α. Može se rabiti za direktno i indirektno

stezanje.

Kod direktnog stezanja s objema dodirnim površinama sila FQ može biti u ravnoteži sa silom Fh, pa

vrijedi (promatramo slučaj I).

FQ = Fh + Ft2

Fh = Fs tg (α + ρ1), a Ft2 = Fs tg ρ2

Kako je FQ = Fh + Ft2 = Fs tg (α + ρ1) + Fs tg ρ2 = Fs[tg (α + ρ1) + tg ρ2] [N],

pa je:

Fs = FQ / [tg (α + ρ1) + tg ρ2] [N],

gdje je :

- α - kut radne plohe klina u stupnjevima

- ρ1 – kut trenja klizanja na kosoj plohi klina

- ρ2 – kut trenja klizanja na ravnoj plohi klina.

Za slučaj indirektnog stezanja klin 1 djeluje na obradak preko potiskivača 2 oslanjanjem na vodilice

3.

Izraz za silu stezanja se računa:

21

31

)()(1

ρραρρα

tgtgtgtgFF Qs ++⋅+−

⋅= [N]

Za slučaj III – indirektno stezanje obratka putem potiskivača na konzoli s jednom vodilicom, sila

stezanja iznosi:

21

31

)(

3)(1

ρρα

ρρα

tgtg

tgaltg

FF Qs ++

⋅⋅+−⋅= [N],

gdje je:

- ρ3 – kut trenja tlačenja izmeću potiskivača i vodilica

- a – duljina vodilice potiskivača

- l – udaljenost od središta vodilice do srednje točke dodira s klinom.

Proračun stezanja pomoću ekscentra

Ekscentri se u konstrukcijama steznih alata rabe poprilično često. Stezanje je puno brže u odnosu na

stezanje vijcima. Nedostatak su male sile stezanja i nemogućnost rada pri većim odstupanjima

dimenzija između površine oslonca steznog alata i obratka. Svi ekscentri race na principu kose

ravnine i dijelimo ih na:

- kružne

- spiralne ekscentre.

Ako se ekscentar nalazi u položaju I, tada kut kose ravnine ima najveću vrijednost – odnosno αmax.

Zakretanjem ručice ekscentra za kut β kut kose ravine se smanjuje na položaj α1.

Stoga je najveći kut kose ravnine u položaju αmax > α1 – problem zbog svojstva samokočnosti. Za

ispunjenje svojstva samokočnosti mora biti αmax < ρ (kut trenja). Proračun sile stezanja i sile trenja

se obavlja preko zakretnih momenata pa vrijedi:

Fs e = Ft d / 2,

Kako je:

Fs µ = Ft, slijedi da je:

d/(2e) = µ.

Stoga za ispunjenje samokočnosti ekscentra, mora biti zadovoljen uvjet:

d / e ≥ 20

Veličina ekcenstriciteta e se određuje na osnovi potrebnog hoda ekscentra h, pa slijedi:

h = 2e = z + T + k, odnosno

e = (z + T + k) / 2 [mm]

gdje je:

z – zazor potreban za ubacivanje i vađenje radnog predmeta

T – tolerancija obratka

k – koeficijent koji s dodaje zbog trošenja ili elastičnih deformacija sustava

Stoga je sila stezanja jednaka:

[ ]211 )( ρρα tgtgRlF

F Qs ++⋅

⋅= [N],

gdje je:

- R – srednja vrijednost radijusa mjerenog od točke okretanja (O) do točke stezanja (A), a

uzima se da je: R ≅ (d + e) / 2

- α1 – srednji kut uspona ekscentra u točki A. Pri proračunu se može uzeti α1 ≅ 4°

- ρ1 – kut trenja klizanja u točki dodira A

- ρ2 – kut trenja klizanja u rukavcu ekscentra (može se uzeti da je tg ρ1 ≅ tg ρ2 ≅ 0,1.

Proračun stezanja pomoću poluga

Poluge se vrlo često rabe kao elementi za stezanje. Osnovna sila FQ se najčešćće ostvaruje ručno,

pomoću vijka, ekscentra ili klina. Sila stezanja Fs ovisi o kraku poluge, međusobnog rasporeda

oslonaca i osnovne sile FQ. Pri stezanju poluge mogu se javiti tri slučaja:

1. slučaj FQ je između oslonca i sile stezanja Fs pa vrijedi izraz:

FQ l1 – Fs ( l1 + l2) = 0 slijedi da je:

Fs = FQ l1 / (l1 + l2),

Za l1 = l2

Fs = FQ / 2

2. oslonac se nalazi između FQ i Fs

Fs = FQ l1 / l2

Za l1 = l2

Fs = FQ

3. slučaj sila stezanja Fs se nalazi između oslonca i osnovne sile FQ.

Fs l1 – FQ ( l1 + l2) = 0 slijedi da je:

Fs = FQ (l1 + l2) / l1,

Za l1 = l2

Fs = 2 FQ

Primjer

Potrebno je odrediti silu stezanja za II slučaj ako je l1 = 40 mm, l2 = 30 mm, vijak M12 s

ručicom i kuglastim krajem. Duljina ručice l3 = 86 mm, a osnovna sila kojom se djeluje na

ručicu FQ1 = 10 kN. Kut trenja tg ρ = 0,1, tj. ρ = 5° 43''.

Rješenje:

Za metrički normalni navoj M12 – određujemo srednji promjer navoja d2 = 10,86 mm i kut

zavojnice ϕ preko izraza:

tg ϕ = P / d2π = 1,75 / (10,86 x 3,14) = 0,05131

ϕ = 2° 50'

P – korak navoja u mm

Nakon toga potrebno je odrediti aksijalnu silu FQ koja djeluje na desni kraj poluge.

FQ = (2 FQ1 l3) / (d2 tg (ϕ + ρ) + c) =

= (2 x 10 x 86) / (10,86 x tg (2° 50'' + 5° 43'') + 0) =

= 1055 kN

Fs = FQ l1 η / l2 = 1055 x 40 x 0,95 / 30 = 1330 kN

Standardni elementi steznih alata

Prema funkcijama koje obavljaju u sklopu jednog steznog alata razlikujemo sljedeće elemente i

mehanizme:

- tijelo alata

- elementi za lokalizaciju

- elementi za stezanje

- elementi za vođenje i određivanje početnog položaje steznog alata

- djelidbeni uređaji

- elementi za povezivanje dijelova steznog alata

Tijelo alata je osnovni dio steznog alata koji povezuje sve dijelove u jednu funkcionalnu cjelinu. Na

njemu se nalaze pričvršćeni elementi i uređaji za stezanje, lokalizaciju, vođenje reznog alata,

različiti pomoćni uređaji, ručice za nošenje i sl. Mora zadovoljiti nekoliko uvjeta:

- biti dovoljno čvrsto i kruto,

- osigurati brzu lokalizaciju obratka

- lako odvođenje odvojenih čestica

- jednostavno i lagano pričvršćivanje na alatni stroj.

Elementi za lokalizaciju se sastoje alata, oslonaca (letve i prizme i trnovi), elemenata za centriranje

itd.

Elementi za stezanje moraju ispuniti uvjete sigurnosti stezanja, omogućavanje efekta poluge

(djelovanjem sa što manjom silom na ručici omogućiti što veću silu stezanja), brzo i točno stezanje,

mala količina prostora za stezni alat i sl.

Djelidbeni uređaji služe za učvršćivanje (fiksiranje) obratka u potreban položaj okretnog dijela

steznog alata u odnosu na rezni alat. Sastoje se od okretne ploče za podešavanje s potrebnim brojem

otvora i elemenata za učvršćivanje u određeni položaj. Ovi uređaji omogućavaju podjelu po

kružnom ili duljinskom načinu.

Posao postavljanja steznog alata na alatni stroj treba povjeriti za to osposoljenim i iskusnim

radnicima, jer se određeni stezni alati stežu direktno na alatni stroj, na radnom vretenu ili su vezani

pomoću posebne ploče – prirubnice. Sve površine moraju biti čiste kako bi se osiguralo kvalitetno

nalijeganje površina.

Izrada i održavanje steznih alata

Izrada steznog alata

Svaki radni predmet koji se proizvodi u masovnoj proizvodnji zahtijeva poseban način prihvata i

stezanja. Prilikom izradbe alata, prove se izrađuje tijelo steznog alata koje nosi i povezuje sve

dijelove steznog alata.

Tijek izradbe tijela steznog alata uvelike ovisi o tehnologiji – je li lijevano, zavareno – je li iz jednog

ili više komada.

Potom slijedi izradba ostalih dijelova alata – elementi za lokalizaciju, elementi za stezanje kao i

drugi potrbni elementi.

Po izradi svih pojedinačnih dijelova alata pristupa se sklapanju. Pri tome se redoslijed sklapanja

mora odrediti unaprijed za svaki određeni alat – jer ovisi o više čimbenika:

- vrsti steznog alata

- složenosti steznog alata

- broju dijelova itd.

Ako se pojedini mehanizmi koji su dio steznog alata sastoje od više dijelova tada se prvo obavi

sklapanje dijelova mehanizma koji se potom postavlja na stezni alat pazeći na redoslijed sklapanja.

Prilikom izrade provrta, navoja i otvora poželjno ih je raditi u sklopu zbog omogućavanja

kvalitetnijeg i boljeg stezanja obratka.

Održavanje steznog alata

Vijek trajanja steznog alata prije svega ovisi o tome kako je postavljen na alatnom stroju, kako se

radi sa steznim alatom tijekom njegova perioda eksploatacije i kako i na koji način se održava.

Nepravilno rukovanje i nepravilno postavljanje staznog alata na alatnom stroju vrlo brzo će

rezultirati oštećenjem i kvarom.

Pri tome je obavezno pratiti kako se steže obradak – bez uporabe čekića, poluga i sl. pomagala koja

će nepovratno oštetiti stezni alat.

Elementi koji su izloženi trošenju – poput elemenata za lokalizaciju i stezanje obradaka, te elementi

za vođenje reznih alata – moraju se s vremena na vrijeme kontrolirati i premjeriti – ovisno o broju

odrađenih radnih sati stroja. Po potrebei se navedeni dijelovi, ovisno o istrošenju, mijenjaju.

Klizne površine koje su izložene trenju potrebno je redovito podmazivati.

Po obavljenom poslu stezni alat treba, jednako kao i alatni stroj, očistiti od odvojenih čestica

metala, prašine te sredstva za hlađenje i podmazivanje. Nakon toga je obavezno podmazati navedene

dijelove.

Alati za odsjecanje

Obradba materijala odsjecanjem predstavlja postupak pri kojem se odvajanje dvaju dijelova izvodi

odvija bez klasične obradbe odvajanjem čestica.

Postupak odsjecanja se najčešće izvodi nakon prehnodno obavljene tehnoogije – dubokog vučenja.

Sam postupak se sastoji od odvajanja neravnog kraja ili vrha materijala kod ravnih, savijenih ili

kutijastih dijelova, kao i profila.

Operacija odsjecanja sa najčešće izvodi škarama za odsjecanje, dok se ostale operacije izvode

pomoću posebnoih alata postavljenih na preše.

Postupak odsjecanja

Razlikujemo:

- škare za odsjecanje s ravnim noževima - oštrice su međusobno paralelno postavljene.

Rezanje se obavlja po cijeloj duljini radnog komada. U početku počinje sa sabijanjem

materijala, a nakon dopiranja oštrice na određenu dubinu materijala započinje odsjecanje.

- škare za odrezivanje sa skošenim noževima - oštrica gornjeg noža je pod nekim kutom

nagnuta prema donjem nožu. Rezultat je smanjema sila rezanja. Rabe se za odsjecanje

materijala male debljine.

- škare sa kružnim noževima - kružno odrezuju – mogu rezati i limene trake)

- specijalne škare - uporaba u automobilskoj industriji, industriji traktora i sl. Materijal se

odsijeca kratkim brzim hodom gornjeg noža.

Proces obradbe odsijecanjem i materijali alata

Limene ploče se sijeku u trake i dalje se obrađuju na prešama. Škarama se često odsijecaju komadi

određene duljine, od različitih profila, šipkastih materijala i traka.

Djelovanjem vanjeskih sila pogonskog mehanizma u materijalu se javljaju naprezanja koja prelaze

vrijednost čvrstoće materijala – dolazi do razdvajanja.

Konstrukcija s ravnim noževima

Kao pogonski mehanizam najčešće se rabi

ekscentar koji omogućava namještanje gornjeg

dijela škara. Donji dio se može pomicati

vodoravno i na taj način regulirati zračnost

među noževima.

Puštanjem elektromotora u rad i pritiskom na

nožnu papučicu, uključuje se pogon gornjeg

noža.

Ispred pokretnog noža se nalazi držač lima čiji je zadatak osiguravanje lima uz radnu plohu.

Kraći noževi se izrađuju od jednog komada, a dulji od dijelova duljine 300 – 500 mm. Noževi se

izrađuju od legiranog čelika Č.3840 ili Č.4150. Obrađuju se kaljenjem (tvrda vanjska površina i

žilava unutrašnjost) na tvrdoću 58 – 60 HRc. Zračnost između noževa se kreće u granicama 0,02 –

0,05 mm, a rezne debljine lima mogu biti i do 40 mm.

Škare s ravnim noževima

Na slici se može vidjeti analiza sila pri

odsjecanju s ravnim paralelnim noževima.

Ravnina A-A koja prolazi kroz rezni rub

naziva se ravnina rezanja.

U početku procesa obradbe odsijecanjem

nastaje sabijanje materijala. Kada noževi uđu u

obradak na dubinu 2y, počinje proces

odsijecanja. Sila odsjecanja F nije smještena na reznom rubu, već je pomaknuta paralelno na

udaljenosti a. Na taj se način javlja moment savijanja M = F a, koji nastoji zakrenuti materijal u

smjeru strelica. Kao reakcija momenta zakretanja javlja se bočna sila uslijed koje na udaljenosti c

nastaje moment otpora zakretanju.

Sila odsijecanja Fs = τs A = τs b s [N],

Gdje je:

- τs – (odrezna) smična čvrstoća materijala [N/mm2]

- A – površina odsjecanja u mm2

- b – širina materijala u mm

- s – debljina materijala u mm.

Stvarna sila škara se određuje prema izrazu:

Fm = 1,3 F

Bočna sila se određuje iz uvjeta jednakosti specifičnih tlakova na površinama (x b) i (y b), tj.:

F / (x b) = Ft / (y b), pa iz navedenog slijedu:

Ft = F y / x = F tg ρ,

Jer je y / x = tg ρ,

Gdje je:

- x – širina dodira površine noža i materijala

- y – dubina prodiranja noža u materijal

- ϕ - kut zakretanja materijala

- za odsjecanje bez držača lima ϕ = 10-20°, pa je Ft ≈ (0,18 – 0,36) F,

- za odsjecanje sa držačem lima ϕ = 5-10°, pa je Ft ≈ (0,09 – 0,18) F,

- kut rezanja δ je obično 90°.

Škare sa zakošenim ravnim noževima

Rezna oštrica gornjeg noža je postavljena

pod kutom ϕ kako bi se smanjila sila

rezanja. Ovaj tip škara se primjenjuje

uglavnom za odsjecanje materijala po

cijeloj duljini presjeka relativno male

debljine s u odnosu na širinu limene ploče

b.

Silu rezanja određujemo prema izrazu:

ϕτ

tgsF s⋅⋅

=25,0 [N]

gdje je:

- s debljina materijala u mm

- τs – (odrezna) smična čvrstoća materijala [N/mm2]

- ϕ - kut između noževa

Za olakšavanje procesa odsjecanja, noževi se prema slici, izvode sa

- prednjim kutom γ = 3 – 12°

- stražnjim kutom α= 2 – 3°

- kutom klina β= 75 – 85°

Škare s kružnim noževima

Mogu biti jednorezne ili višerezne. Škare nose naziv po obliku svojih noževa. Lim se postavlja

između dva kružna noža s okretnim djelovanjem koji ga hvataju i provlače. Gornji nož je obično

pogonski, dok se donji nož rotira djelovanjem sile trenja.

Kod ovog tipa škara duljina reza nije ograničena – može se sjeći beskrajno dugačak lim –

pravocrtnim ili krivuljnim načinom rada.

Rad kružnih noževa se može promatrati kao rad ravnih noževa s beskonačno velikim promjerom.

Sila odsjecanja tada se računa prema izrazu:

ϕτ

tgsF s

⋅⋅⋅

=25,0 2

[N]

Gdje je:

- s debljina materijala u mm

- τs – (odrezna) smična čvrstoća materijala [N/mm2]

- ϕ - zahvatni kut

Okretni moment kružnog noža se izražava kao:

M = F a,

Gdje je:

F – Sila rezanja [N]

a – krak sile a = d / (2 sin ϕ) [mm]

Prema položaju noža razlikujemo:

- kružni noževi s paralelnim i horizontalnim osima (vidjeti sliku ranije). Prema tipu i vrsti

mogu biti jednorezni i višerezni.

- kružni noževi s nagnutim osima – mogu biti s nagnutim jednim reznim tijelom (slučaj 1), ili

s oba nagnuta rezna tijela noža (slučaj 2).

Specijalni tipovi škara

Najveću pogodnost iskazuju u maloserijskoj proizvodnji koja nije ekonomična za uporabu preša

visokog kapaciteta. Često se rabe i za proizvodnju prototipa.

Postoji nekoliko verzija škara:

1. Škare za izradu fazonskih komada

Materijal se na njima odsijeca kratkim, brzim i sukcesivnim hodovima gornjeg noža. Broj

hodova ovisi o debljini lima, a može biti od 1000-2500min-1. Duljina hoda se može mijenjati, a

reže debljine lima do 5 mm.

2. Škare za odsjecanje šipkastog materijala

Noževi kod ovog tipa škara se mijenjaju u ovisnosti od oblika i dimenzija šipki i profila.

3. Kombinirane škare

Na srednjem dijelu stroja se nalaze noževi za odsjecanje profila, na lijevoj strani su noževi za

odsjecanje uskih limenih traka, dok je na desnoj strani predviđen alat za fazoniranje i probijanje

rupa.

Ukratko o materijalima izradbu i postupcima održavanja alata za odsjecanje

Materijali škara za postupak odsjecanja se moraju izrađivati od visokokvalitetnih čelika. Moraju se

odlikovati svojstvima visoke površinske tvrdoće te unutarnje žilavosti i čvrstoće. Kako je već ranije

navedeno, najčešće se rabe materijali Č.3840 i Č.4150 koji su visokoliegirani s Mn, Mo, Ti, W, V

kako bi se povećala konstrukcijska i rezna svojstva.

Za dodatno poboljšanje svojstava – nakon postupka kovanja kao glavne obradve, radi se postupak

poboljšavanja koji se sastoji od postupka zakaljivanja i popuštanja. Navedena toplinska obradba

omogućava visoku površinsku tvrdoću i žilavost po popračnom presjeku. Na taj se način osigurava

kvalitetan rez i dugovječnost alata.

Održavanje škara se najčešće svodi na postupke čišćenja i uklanjanja različitih mehaničkih

nedostatak mehanizma – izmjena remenja i remenica ili tarenica pogonskog sustava. Održavanje

noževa škara se svodi na demontažu, oštrenje, toplinsku obradbu i montažu. Po istrošenju izvan

navedenih granica, dijelovi se mijenjaju – utvrđuje se mjerenjem.

Alati za probijanje i prosijecanje

Alati za probijanje i prosijecanje sz ekonomični samo pri izradbi većeg broja obradaka. Uzrok tomu

leži u činjenici što su komplicirane izvedbe, pogotovo ukoliko se pri jednom hodu stroja želi potići

više različitih operacija.

Postupak prosijecanja (1) kao rezultat daje komad koji je isječen iz određene površine, dok se

probijanjem (2) iz površine izdvajaju komadi koji su tehnološki nepotrebni.

Alati za probijanje i prosijecanje se postavljaju na preše i djeluju na jednak način kao i škare za

rezanje.

Vrste alata za probijanje i prosijecanje

Razlikujemo različite vrste alata za probijanje i prosijecanje:

1. prema vrsti noževa:

a) alati sa jednim nožem

b) alati sa više noževa

2. prema broju komada koji se istovremeno probijaju – prosijecaju

a) alati za probijanje (prosijecanje) jednog radnog komada

b) alati za probijanje (prosijecanje) više radnih komada

3. prema broju operacija

a) jednooperacijski alati

b) višeoperacijski ili kombinirani alati

4. prema načinu povlačenja trake kroz alat

a) alati s ručnim pomicanjem trake

b) alati s mehaničkim pomicanjem trake (automatskim)

5. prema konstrukcijskim karakteristikama

a) alati bez vođenja

b) alati s vođenjem

Svi tipovi alata koji obuhvaćeni u prve četiri podjele mogu se grupirati unutar 5. podjele – prema

konstrukcijskim karakteristikama.

Postupak probijanja

Materijal – lim (1) se postavlja u alat na odgovarajuće mjesto na reznoj ploči (2). Na materijal se

djeluje nožem (3) odgovarajućom silom F. Kada sila probijanja prijeđe iznos jednak čvrstoći

materijala dolazi do deformacije koja rezultira probijenim komadom (otpadom).

Postupak se može opisati u tri faze obradbe:

1. faza – savijanje i istezanje strukture materijala – u početku je materijal izložen opterećenju

na savijanje u području elastičnosti koje kasnije prerasta u plastično savijanje kombinirano

sa istezanjem strukture materijala.

2. utiskivanje materijala u rub (okvir) rezne ploče alata – kontinuiranim prodiranjem noža u

materijal, prelaskom granice tečenja materijala nastaje deformacija. Sila koju daje nož

prenosi se na prstenasti sloj reznih ivica noža i ruba rezne ploče. Pukotine uslijed

deformacija još nisu nastale, iako nastaje istiskivanje materijala kroz reznu ploču.

3. smicanje i izbacivanje probijenog (prosječenog) dijela – djelovanjem noža u dubinu

materijala stupanj deformacije prelazi dopuštenu granicu čvrstoće materijala nastaju prve

pukotine na reznim oštricama. Daljim prodiranjem noža dolazi do odvajanja i izbacivanja

probijanog komada (otpatka) materijala na obratku.

Ako se promatra u djelomičnom presjeku izgled dijela (4) – otpadak koji propada kroz otvor u

reznoj ploči, za normalne uvjete zračnosti i rada alata – s donje strane otpatka se može primjetiti

zaobljenje (a), a s gornje strane (b) lagano izdignut rub viška obratka (srha).

Ukoliko je zračnost između noža i ruba rezne ploče veća, više će biti naglašen rub (b) otpatka (4).

Ako pogledamo popračni presjek otpatka, tada možemo vidjeti dvije vrste površina:

- površina označena oznakom (c) – uski hrapavi konični pojas – mat boje – zona

djelovanja smične sile i

- površina označena oznakom (d) – širom i zaglađeni pojas – zona glačanja.

Konstrukcijski oblici alata

Alati bez vođenja

Navedeni se alati rijetko rabe i to uglavnom za izradbu manjeg broja velikih komada jednostavnijeg

oblika i manjeg stupnja točnosti (± 0,2 mm). Točnost rada s ovakvim alatima, kao i njihov vijek

trajanja ovisi o točnosti preš, odnosno vodilica za potiskivač ili nož. Nedostatak konstrukcije se

ogleda u činjenici što uslijed netočnog vođenja noža na otvor u reznoj ploči dolazi do krivog

nasjedanja i kasnijih oštećenja.

Alati bez vođenja mogu biti:

1. Otvoreni (najjednostavniji rezni alati koji se sastoje samo od osnovnih dijelova:

a) Sučelja za vezivanje gornjeg dijela alata

b) Noža za probijanje (prosijecanje)

c) Ploča za pročvršćivanje obratka (rezne ploče ili lima)

d) Osnovna ploča za rezanje

e) Stezni prsten s navojem

f) Stezni prsten s vijkom

2. otvoreni sa nepokretnim skidanjem trake

3. otvoreni sa elastičnim skidanjem trake

4. otvoreni za probijanje ili prosijecanje nemetalnih materijala.

Alati s vođenjem

Za razliku od otvorenih alata, alati s vođenjem imaju skoro neograničenu primjenu pri preradbi

limova u serijskoj ili u masovnoj proizvodnji. Imaju elemente za točno vođenje i usmjeravanje

noževa u rezne ploče, vodilice za materijal. U radu su jednostavni i sigurni, visoke trajnosti, ali su

skupi i komplicirani za izvedbu i održavanje. Dijelimo ih na:

- alate s vodećom pločom

- alati sa vodećim stupovima

- alati s pritisnom pločom

- blok alate

Alati s vodećom pločom imaju kao osnovni dio vodeću ploču koja određuje točan položaj i vođenje

noževa prema reznoj ploči. Mogu biti poluotvorenog ili zatvorenog tipa. Najčešći dijelovi su sučelje

(1), gornja ploča (2) nosač nož (3), nož za probijanje (prosijecanje) (4), vodeće ploče (5), rezne

ploče (6), osnovne ploče (7), letve (8), izbacivača (9) i graničnika (10).

Konstrukcijske karakteristike elemenata alata za probijanje i prosijecanje

Svaki alat za probijanje i prosijecanje se sastoji od pokretnog dijela koji se pričvršćuje za potiskivač

i nepokretnog dijela koji se veže za radnu opvršinu preše. Alati mogu biti jednostavne ili složene

konstrukcije, a kao sastavni elementi se mogu nabrojati:

1. čepovi – elementi koji omogućavaju pričvršćivanje gornjeg dijela alata za pritiskivač preše.

Razlikujemo:

a) čepove bez osigurača

b) čepove sa osiguračem

c) čepove sa vijence,

d) spojne čepove (s vijkom i bez vijka)

2. gornja ploča – elementi koji služi za učvršćivanje čepa i pritiskivača preše s gornje strane te

vezivanje i nošenje međuploče i nosača noževa s donje strane. Mogu biti pravokutnog,

kvadratnog ili okruglog oblika. Oblik i dimenzija ploče se određuju u ovisnosti o broju i

rasporedu noževa i nosača noževa, a središte pritiska grafičkim i analitičkim metodama.

3. međuploče – element koji se postavlja između gornje ploče i nosača noževa. Ima zadatak

prenijeti pritisak preše od čela na noževe i spriječiti plastičnu deformaciju površina

oslanjanja gornje ploče i čepa.

4. nosač noževa – je donja ploča i gornjem podsklopu alata. Služi za učvršćivanje i nošenje

noževa. Oblik i dimenzije nosača noževa se određuje prema reznoj ploči.

5. noževi – predstavljaju najvažnije elemente gornjeg pokretnog dijela alata. Izvode okomite

kretnje (gore-dolje) i pri tome probijaju (prosijecaju) lim na reznoj ploči. Dimenzije noža

mogu odgovarati obliku obratka, a prema namjeni ih dijelimo na:

a) noževe za prosjecanje

b) noževe za probijanje

c) noževe za djelimično probijanje

d) šuplje noževe

e) noževe za određivanje koraka

6. vodeća ploča – je prvi gornji element u donjem dijelu alata s vođenjem. Mora točno i sigurno

voditi nož u svakoj funkciji koju ima u alatu. Također mora omogućiti jednostavno i lagano

održavanje alata.

7. rezna ploča – je najvažniji element donjeg nepokretnog dijela alata. Služi kao potpora limu

pri probijaju otvora ili procijecanju obradaka. Izložena je velikom naprezanju i trošenju.

Radna površina rezne ploče mora imati što manju hrapavost – zbog veće trajnosti dijelova.

8. osnovna ploča – predstavlja podlogu na koju se neposredno postavlja i učvršćuje rezna ploča

i ostali elementi koji pripadaju donjem dijelu alata. Preko osnovne ploče se postavlja alat na

radni stol preše.

9. kućište – je sklop koji se sastoji iz donjeg dijela u kojem su čvrsto nabijene vodilice i gornjeg

dijela koji koji klizi na vodilicama. Služi za ugrađivanje ostalih dijelova na alat. Mogu biti

pravokutna, okrugla univerzalna i sl.

10. elementi za vođenje i skidanje trake – predstavljaju skupinu dijelova sa zadatkom točnog

vođenja trake lima u određenom smjeru. Mogu biti u obliku letvi, graničnika i sl.

11. elementi za lokaciju trake u alatu – razlikujemo elemente za postavljanje trake:

a) kod ručnog hoda (graničnici za prvi komad, koračni noževi i sl.)

b) mehanizama za automatski pomak trake

12. elementi za povezivanje i centriranje dijelova alata – najčešće se rabe vijci sa cilindričnom

glavom, vijci sa cilindričnom glavom i dodatnim urezom i sl.

Zračnost i tolerancije alata za probijanje/prosijecanje

Zračnost između noža i rezne ploče predstavlja razliku između promjera otvora u reznoj ploči (D) i

promjera noža (d), kako se može vidjeti na slici.

Ova zračnost Z = D – d ima veliko tehnološko značenje u procesu prosijecanja limova, jer utječe na

nekoliko svojstava:

- na točnost dobivenih dijelova;

- na kakvoću smične površine proizvoda

- silu prosijecanja

- otpornost alata na trošenje.

Velika zračnost utječe na savijanje prosječenih rubova, dok mala zračnost rezultira tiještenjem i

gnječenjem materijala i porast otpora – može rezultirati lomom alata.

Zračnost se povećava otvorima u reznoj ploči pri postupku probijanja ili promjenom dimenzija noža

kod postupka prosijecanja.

Veličina zračnosti ovisi i o debljini materijala – lima (s) i o vrsti materijala koji se obrađuje

postupkom pobijanja/prosijecanja. Zračnost nema konstantnu vrijednost, već ovisi o istrošenosti

alata – s vremenom se povećava.

Alat se uvijek izrađuje s minimalnom zračnošću, jer se s vremenom povećava. Ukoliko je zračnost

premala, lako se može popraviti – brušenjem. Problem je kada se kod izrade načini prevelika

zračnost (popravci postupcima trajnog kromiranja noža i sl.).

Kada zračnost prijeđe maksimalnu vrijednost, mijenjaju se nož i rezna ploča.

Dimenzioniranje alata

Određivanje dinemzija noža i otvora u reznoj ploči

Točnost dimenzija i oblika dijelova koji se obrađuju postupkom isjecanja ovise o točnosti rubova

reznih oštrica alata. Stoga se dimenzije reznih rubova noža i otvora u reznoj ploči određuju

temeljem zahtijavane točnosti obradaka, odnosno o tehnologiji – probijanja ili prosijecanja.

Kod postupka probijanja dimenzija promjera obratka mora se poklapati s dimenzijom noža za

probijanje. Dimenzije rezne ploče povećavaju se za veličinu zračnosti između noža i rezne ploče.

Trošenje noža za probijanje se događa u području toleracije izrade otvora. Alat se smatra istrošenim

kada se dimenzija noža smanji ispod nazivnog promjera D0.

Postupak prosijecanja – promjer obratka se mora poklapati s dimenzijama otvora u reznoj ploči, dok

se dimenzije noža za prosijecanje smanjuju za veličinu zračnosti između rezne ploče i noža.

Trošenje materijala u reznoj ploči se događa u području tolerancije izrade obratka. Alat se smatra

istrošenim kada se promjer reznog otvora u reznoj ploči poveća do nazivnog promjera obratka d0.

U praktičnoj uporabi se zahtijeva točnost izrade alata koja mora biti tri puta veća od kakvoće

površine obratka.

Tipovi alata

1 – jednorezni

2 – 5 – alati s dva ili više noževa

4 – oznake pod:

1 – nož za probijanje

2 – nož za prosijecanje

3 – rezna ploča

Otvoreni alat - dijelovi:

1 – Čelo

2 – nož

3 – pritisna ploča

4 – osnovna ploča

5 – stezni prsten s navojem

6 – stezni prsten s vijkom.

1 – skidač lima; 2 – nož; 3 – vijci; 4 – opruge

1 – čelo

2 – gornji dio kućišta

3 – nož

4 – donji dio kućišta

5 – stupne vodilice

6 – letva za vođenje

7 – trake

8 – graničnik

9 – čahure za vođenje, 10 - lim

1 – čelo

2 – gornji dio kućišta

3 – nož

4 – donji dio kućišta

5 – stupne vodilice

6 – letva za vođenje

7 – trake

8 – graničnik

Izrada, održavanje i oštrenje alata

Tehnološki postupak izradbe alata za probijanje / prosijecanje ovisi o opremljenosti odjela ili tvrtke

koja izrađuje alate. U uvjetima obrtničke izradbe alata alatničar izvodi sve operacije - počevši od

osnovne obradbe sirovih ploča pa sve do postupaka kaljenja, brušenja i sklapanja alata.

U uvjetima industrijske proizvodnje osim običnih strojeva, alatnice su opremljene i s

najsuvremenijim strojevima za izrabu alata – npr CNC strojevi – tokarilice i glodalice, koordinatne

bušilice i sl. Kako jedna osoba više nije u stanju pokriti veliki broj složenih strojeva, alatničar se

mora specijelizirati za rad na jednoj određenoj vrsti strojeva.

Izrada alata počinje početnom obradbom gdje se obavlja odsjecanje osnovnih površina. Istovremeno

se postavljaju rupe i otvori za čepove, vijke, vodilice i osigurače. Nakon toga se pristupa obradbi -

glodanju, tokarenju i brušenju ploča prema naznačenim nazivnim veličinama.

Kod alata s vodećom pločom pristupa se nakon obrade povezivanju s gornjim i donjim dijelovima.

Postupak izradbe noževa uvelike ovisi o obliku noža. Okrugli i pravokutni noževi se vrlo

jednostavno izrađuju na glodalici i tokarilice. Za izradbu profilnih noževa, posebno složenog oblika,

potrebno je imati odgovarajuće strojeve.

Pri izradbi reznih ploča, često se primjenjuju specijalni postupci obradbe pomoću elektroerozije i

ultrazvuka. Navedeni postupci omogućavaju izradbu alata složenih konstrukcija. Između alata –

elektrode i obratka stvara se elektrolitički strujni luk koji razvija visoke temperature i tlakove te

omogućava eroziju (skidanje) materijala.

Vijek trajanja alata uvelike ovisi o načinu održavanja i rukovanja s alatom. Za produljenje vijeka

trajanja, neophodno pokretne dijelove alata podmazivati tijekom rada. Na kućišta su obično

postavljene mazalice preko kojih se ulje dovodi do kanala za podmazivanje.

Ispravnost alata se uglavnom kontrolira preko obratka. Ako se na smičnoj površini pojavi savijeni

rub – rezne ivice alata su zakrivljene i alat je potrebno oštriti, ukoliko su noževi iste duljine – oštre

se zajedno brušenjem sa čelne strane. Ukoliko su istrošenja noža ili rezne ploče prevelika, obavezno

se mora obaviti njihova izmjena.

Osim ozradbe i održavanja, na vijek trajanja alata veliki utjecaj ima i pravilan odabir i način

postavljanja alata na prešu. Pri tomu treba uzeti u obzir sljedeće elemente:

- tip preše i veličina noža odgovaraju tehnološkoj operaciji

- sila preše mora biti veća od sile potrebne za potupak probijanja procijecanja

- dimenzije radnog stola i dijela za ostvarivanje pritiska osiguraju pravilno povezivanje alata

za prešu

- otvor u radnom stolu mora osigurati pravilno propadanje obradaka

- broj hodova preše mora osigurati visoku proizvodnost

- visoka razina sigurnosti.

Najčešće se rabe koljenaste, ekscentarske, tarne i hidrauličke preše.

Postupak postavljanja i pritezanja alata je drugi vrlo bitan korak koji se mora obaviti kako bi se

zadovoljili svi traženi uvjeti. Nakon postavljanja slijedi dotezanje. Cijeli postupak najčešće

obavljaju specijalizirani timovi koji su dio tvrtke ili odjela koji je proizveo alat.

Materijali za izradbu alata

Dijelovi alata se uglavnom izrađuju od konstrukcijskih čelika, a prema specifikaciji se rabe sljedeći

materijali:

- Čepovi se izrađuju najčešće od ugljičnog konstrukcijskih čelika tipa Č.0545.

- Gornja ploča se izrađuje ugljičnog konstrukcijskih čelika tipa Č.0545, Č.0445, Č.0400

- Međuploča se izrađuje od čelik za poboljšavanje – Č.1530, ugljičnog alatnog čelika Č.1840

ili čelika za cementaciju Č.1220

- Nosač noževa se izrađuje od ugljičnog konstrukcijskog čelika – Č.0445, Č.0545, Č.0645

- Noževi se u ovisnosti o opretećenju izrađuju od:

a) za jednostavnije alate Č.1940, Č.1941, Č.1944, Č.4146, Č.3840

b) srednje opterećene alati: Č.4150, Č.4650, Č.4840, Č4750, Č.6440, Č.6443

- Ploča za vođenje se izrađuje od ugljičnog konstrukcijskog čelika –Č.0545, Č.0645

- Rezna ploča se izrađuje od legiranih čelika visoke tvrdoće i čvrstoće

- Osnovna ploča se izrađuje ugljičnog konstrukcijskih čelika tipa Č.0545, Č.0445, Č.0400,

Č.0345

- Kućište ploča se izrađuje sivog lijeva – SL 26

- Elementi za vođenje i skidanje trake izrađuju od ugljičnog konstrukcijskih čelika tipa

Č.0545, Č.0445, Č.0400, Č.0345

Alati za savijanje

Obradba savijanjem pripada skupini postupaka i odbradi deformacijom. Pri tome se obavlja samo

lokalno mjestimično pomjeranje dijelova materijala obratka i to na mjestima djelovanja sile.

Obradba savijanjem se najčešće rabi pri obradbi različitih vrsta limova, limenih traka,

dubokovučenih i valjanih profila, cijevi, štapova i slično.

Proces savijanja se izvodi kao samostalna operacija ili se pak kombinira sa ostalim tehnološkim

postupcima poput odsjecanja, probijanja, prosijecanja, utiskivanja i sl.

Primjena ove tehnologije je vrlo široka, a najviše maha je uzela u automobilskoj industriji, u

proizvodnji poljoprivrednih, građevinskih strojeva i traktora. Također se primjenjuje u proizvodnji

proizvoda za domaćinstvo, metalnoj ambalaži i proizvodima od lima.

Tehnologija savijanja može se izvesti na nekoliko vrsta strojeva, no najčešći su:

- alati postavljeni na preše

- strojevi na valjcima za kružno savijanje

- specijalizirani strojevi i automati za savijanje.

U postupku savijanja pomoću alata radni komad razvijene duljine (1) se postavi u donji alat – (2)

između graničnih letvi (3) a oblikovanje savijanjem se obavlja pomoću gornjeg (4) i donjeg (2)

alata.

Sam postupak kreže sljedećim tijekom:

1. Nastaje veće zaobljenje (slika 1)

2. Uslijed tlačenja gornjeg dijela alata zaobljenje se produbljuje (slika 2 i 3)

3. Kada gornji alat dođe u najniži položaj (slika 4) srednji dio obratka se plastično deformira i

dobivamo konačan oblik.

Savijanje je gotovo tek nakon 4. faze

Primjeri obradaka u tehnologiji savijanja:

Vrste savijanja:

Određivanje dužine savijenog dijela u razvijenom stanju i polumjer savijanja

Duljina savijanog dijela u razvijenom stanju ili početna dužina određuje se temeljem

konstrukcijskog crteža savijenog dijela ili na osnovi uzorka. Postupak je neophodan kako bi se

omogućila i odredila:

- priprema materijala,

- odrezivanje viškova materijala,

- te pravilno postavljanje elemenata za postavljanje, lokalizaciju i centriranje.

Presjek A – A

Pri savijanju su vlakna materijala po vanjskom polumjeru izložena naprezanju na vlak, a po

unutarnjem polumjeru na tlak. Zbog toga pri savijanju predmeta koji imaju malu širinu u odnosu na

debljinu dolazi do deformacije oblika poprečnog presjeka – širina b se na vanjskoj strani smanjuje

dok se na unutarnjoj strani povećava za iznos t = 0,4 s / R

Za određivanje duljine, zbog svega navedenog, mjerodavan je sloj materijala koji se nalazi na

polumjeru ρ. Sloj se ne nalazi na sredini materijala, već je lagano pomaknut prema unutarnjem

polumjeru savijanja.

ρ = R + s k [mm],

gdje je:

- R – unutarnji polumjer savijanja u mm

- s – debljina lima u mm

- k – koeficijent popravka koji se očitava iz tablica (strojarski priručnik)

Kod određivanja duljine obratka u razvijenom stanju – potrebno je obradak podijeliti na dijelove s

ravnim i zakrivljenim putanjama. Odjeljivanje ravnih l1,2,3,4,... i ϕ1,2,3,4,5,6,... zakrivljenih putanja se

određuje crtanjem okomica na simetralu spoja unutarnjeg zakrivljenja R i ravne putanje.

Primjeri prikaza ravnih i zakrivljenih putanja.

Duljina zakrivljenog dijela:

( )ksRl ⋅+⋅⋅

=⋅⋅

=180180ϕπρϕπ

ϕ u mm

Ukupna duljina:

∑=

+=n

ii llL

11ϕ u mm

Određivanje minimalnog polumjera savijanja

To je minimalni unutarnji polumjer (radijus) na koji se obradak može saviti plastičnom

deformacijom, a da ne dođe do pucanja materijala. Ovaj polumer je vrlo važan pri kutnom savijanju.

Ovisi o:

- vrsti materijala lima

- kutu savijanja

- položaju linije savijanja u odnosu na pravac valjanja

- stanje rubova obratka

Rmin = s c u mm,

Gdje je:

- s – debljina materijala u mm

- c – koeficijent koji se očitava iz tablica, a ovisan je o vrsti materijala, tipu savijanja, debljini

lima i sl.

Kod konstrukcije obratka za tehnologiju savijanja, unutarnji polumjer savijanja R mora zadovoljiti

sljedeći uvjet:

R ≥ Rmin

Određivanje povratnog kuta savijanja

Svaka plastična deformacija je popraćena i elastičnom deformacijom. Stoga se u savijenom dijelu

obratka javljaju naprezanja koja ga nakon vađenja iz alata djelomično vraćaju u suprotnom smjeru

od smjera savijanja.

Zbog navedene pojave se kutovi i polumjeri nastali postupkom savijanja poslije prestanka

djelovanja sile povećavaju za odgovarajuće iznose.

Razlika između kuta obratka nakon savijanja α1 i kuta obratka na kraju postupka savijanja α zove se

povratni kut ili elastično ispravljanje:

∆α = α1 - α

Osim povećavanja kuta savijanja povećava se i polumjer savijanja za vrijednost:

∆R = R1 – R.

Kut zakrivljenog dijela ϕ se nakon vađenja iz alata smanjuje jer je ϕ1 < ϕ.

Veličina povratnog kuta ovisi o više čimbenika od kojih su najvažniji: svojstva materijala, debljina

lima, polumjer savijanja, oblik dijela i vrsta savijanja.

S većom granicom razvlačenja, većim odnosom R/s i manjom debljinom lima povećava se i veličina

povratnog kuta kod obrade postupkom savijanja.

Za potrebe prakse kut i unutarnji polumjer savijanja u gornjem alatu mogu se odrediti pomoću

koeficijenta povratnog kuta k prema izrazu:

( ) ssRkR ⋅−⋅+⋅= 5,05,01

Kut savijanja se određuje prema sljedećem izrazu:

k

k1

1

11

180

180180

βα

ββ

βαβα

−=

=

−=−=

koeficijent k se određije iz tablica u ovisnosti o vrsti materijala i odnosa R1/s.

Za savijanje pod kutom od 90° mogu se rabiti vrijednosti koje se očitavaju iz tablice u ovisnosti o

vrsti materijala, debljini lima i odnosa R/s.

Posebnim konstrukcijama radnih površina gornjeg i donjeg dijela alata za savijanje utjecaj

povratnog kuta se može kompenzirati ili barem djelomično ublažiti.

Neke od mogućnosti su prikazane na slici:

I – kut gornjeg dijela alata je manji od 90° za

vrijednosti kuta ∆α

II – izrada posebnog oblika dna u donjem

dijelu alata

III – naknadno pomicanje bočnih dijelova

donjeg alata

IV – poseban oblik donjeg dijela gornjeg

alata

Određivanje sile savijanja

Sila savijanja se može računati za V, L, U i kružni oblik savijanja.

Sila savijanja za V-oblik savijanja:

25,02 ϕctg

sRMF

g

⋅⋅+

⋅= [N]

4

2sbnM m⋅

⋅⋅= σ [Nmm]

gdje je:

- M – moment slobodnog savijanja u Nmm

- Rg – polumjer savijanja u gornjem alatu u mm

- s – debljina lima u mm

- n – koeficijent očvršćivanja materijala nakon savijanja n = 1,6 – 1,8

- σm – zatezna čvrstoća materijala u N/mm2

- b – širina obratka u mm

Sila potrebna za savijanje i pridržavanje

F1 = 1,30 F

Sila kalibriranja (za popravak krakova plastičnim savijanjem materijala)

2cos22

ϕ⋅⋅⋅⋅= cbpF [N],

gdje je:

- p normalni specifični tlak koji se očitava iz tablica u N/mm2

- b – širina obratka u mm

- c – duljina ravnog dijela kraka u mm

Duljina ravnog dijela kraka c:

mmRsh

c

2sin

2cos1

ϕ

ϕ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −⋅−−

=

Sila savijanja za L-oblik:

( )ϕsin+⋅= ll

MF [N]

gdje je:

- M – moment savijanja u Nmm koji se

računa po istom izrazu kao kod

savijanja V-oblika obradaka

- l – duljina kraka (l=Rd + Rg + s) u mm

- ϕ - kut zakrivljenog dijela obratka u °

Sila savijanja za U-oblik:

( )ϕsin2+⋅

⋅= l

lMF [N]

ostale vrijednosti su jednake prethodnima.

Sila za kružno savijanje:

sRMF⋅+

⋅=

5,02 u [N]

gdje je:

- R unutarnji polumjer savijenog dijela u mm

- Ostale vrijednosti su jednake prethodnima.

Primjer

Odrediti silu savijanja komada prikazanog na slici, ako je debljina lima s = 2 mm, širina dijela b =

40 mm, visina h = 25 mm, polumjer savijanja R = Rg = 4 mm, kut α = 120° i materijal dijela Č.0146

sa σm = 35 N/mm2.

Rješenje:

Moment savijanja:

4

2sbnM m⋅

⋅⋅= σ Nmm

NmmM 25204

240358,12

=⋅

⋅⋅=

kut zakrivljenog dijela obratka:

ϕ = 180 - α = 180 – 120 = 60°

Sila potrebna za slobodno savijanje:

25,02 ϕctg

sRMF

g

⋅⋅+

⋅= [N]

NF

ctgF

17442

6025,04

25202

=

⋅⋅+

⋅=

Kako je potrebno obaviti pridržavanje uz savijanje:

F1 = 1,30 F = 1,30 x 1744 = 2267,20 N

Duljina ravnog dijela kraka:

mmRsh

c

2sin

2cos1

ϕ

ϕ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −⋅−−

= mmc 9,44

260sin

260cos14225

=°

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ °−⋅−−

=

2cos22

ϕ⋅⋅⋅⋅= cbpF NF 24885

260cos9,448422 =⋅⋅⋅⋅=

Vrste alata za savijanje

Količina obradaka koji se dobiju postupkom i tehnologijom savijanja je vrlo širokog spektra.

Konstrukcijsko rješenje alata ovisi o više čimbenika:

- konfiguracije (oblika) i veličine obratka

- broja obradaka u seriji

- točnosti izrade

- raspoložive opreme

Pri izboru tehnologije savijanja i vrste alata treba znati kako je vrijeme potrebno za operaciju

savijanja vrlo malo u odnosu na vrijeme koje je potrebno cijeli postupak izrade. Najveći dio

vremena obrade otpada na vrijeme za postavljanje i vađenje obratka u/iz alata.

Stoga se teži smanjenju broja radnih operacija tehnologije savijanja, odnosno pri izradi složenih

obradaka u jednom alatu obuhvatiti što veći broj operacija.

1. Prema obliku obratka alati mogu biti:

- alati za kutno savijanje (jednokutno, dvokutno i višekutno)

- alati za kružno savijanje

- alati za složeno savijanje koje predstavlja kombinaciju kutnog i kružnog savijanja.

2. Prema vrsti savijanja alati mogu biti:

- alati za slobodno savijanje

- alati za savijanje ispravljanjem

- alati za savijanje izbacivanjem

3. Prema načinu vođenja gornjeg alata razlikujemo:

- alate za savijanje bez vođenja

- alati za savijanje s vođenjem

4. Prema složenosti konstrukcije i namjeni mogu biti

- jednostavni (bez vođenja i s vođenjem, V, L, Z, U i kružnih oblika)

- složeni (sastoje se od više različitih gornih alata)

- univerzalni alati (primjena u maloserijskoj proizvodnji – jednostavniji oblici)

Konstrukcijske karakteristike dijelova alata za savijanje

Alati za savijanje bez obzira na vrstu tip sastoje se iz gornjeg, pokretnog, dijela alata koji se

pričvršćuje na prešu ili drugi stroj i donjeg dijela alata koji se veže na radni stroj ili prešu. Broj

sastavnih dijelova i elemenata ovisi o tipu alata. Osnovni dijelovi alata za savijanje su:

- čelo

- gornja ploča

- gornji alat za oblikovanje

- donji alat za oblikovanje

- donja ploča

- elementi za postavljanje i vođenje

Izrada alata za savijanje

Tehnološki postupak izrade alata za savijanje sličan je izradi ostlih vrsta alata za oblikovanje

deformiranjem. Prvo se obavlja priprema sirovca (sirovog materijala) prema specifikaciji i

prikupljanje standardnih dijelova (vijci, čepovi, klinovi, vodilice, osigurači i sl.).

Potom se pristupa izradi gornjeg dijela alata – za oblikovanje obratka. Gorni i donji dio alata za

oblokovanje obratka prvo se grubo obrade. Nakon grube obrade slijedi obilježavanje i ocrtavanje te

fina obrada dijelova alata za savijanje.

Spajanje i vezivanje donjeg dijela alata na donju ploču te gornjeg dijela alata na gornju ploču su

sljedeći koraci izrade alata. Spajanje i vezivanje se obavlja pomoću vijaka metričkog navoja i imbus

glave.

Centriranje alata se obavlja pomoću zakaljenih cilindričnih vodilica. Potom slijedi postavljanje

dijelova za vođenje (držač sirovca obratka, izbacivač obratka).

Točnost obratka uvelike ovisi o točnosti izrade, sklapanju navedenih dijelova te postupka

postavljanja na prešu ili drugi radni stroj.

Održavanje alata za savijanje

Vijek trajanja alata za savijanje u velikoj mjeri ovisi o kakvoći izrade i održavanju alata za savijanje,

izboru preše i postavljanja alata na prešu.

Za savijanje se najčešće rabe ekscentričke, koljenaste, tarne (frikcijske) i hidrauličke preše. Od

navedenih vrsta preša najčešće su u primjenu ekscentrične preše.

Koljenaste preše se rabe kada su potrebni veći hodovi gornjeg dijela alata, a pogodne su za postupak

savijanja sa ispravljanjem.

Tarne (frikcijske) preše mogu prvi udarac rabiti za savijanje obratka a drugi za ispravljanje, dok se

kod hidrauličkih preša pritisak na obradak može povećavati do potrebnog.

Alati za duboko vučenje

Proces obradbe dubokim vučenjem

Duboko je vučenje takva vrsta obrade pri kojoj se, polazeći od sirovca obratka koji je najčešće u

obliku limene ploče, izrađuju dijelovi sa zatvorenom konturom i dnom.

Navedenom tehnologijom se danas izrađuje vrlo velik broj proizvoda dijelova poput:

- motornih vozila (blatobrani, svjetla, vrata, krovovi, spremnici i ostali dijelovi šasije koji nisu

načinjeni od plastičnih masa),

- dijelovi uređaja za domaćinstva (dijelovi štednjaka, hladnjaka, posuđa, ambalaže i sl.),

- dijelovi za elektroničku industriju, zrakoplovnu i raketnu industriju i sl.

Proces obrade dubokim vučenjem sastoji se od nekoliko koraka:

- limena ploča (1) – sirovac se postavlja u donji dio alata (2) – prsten za duboko vučenje

- pomoću gornjeg dijela (3) alata se vuče u otvor prstena za duboko vučenje

- kao rezultat se dobije predmet posebnog vučenog oblika (4).

Oblik otvora u prstenu za duboko vučenje i gornjeg dijela alata ovise o obliku obratka. Tijekom

vučenja u prstenu (2) obradak je izložen plastičnoj deformaciji pri kojoj dolazi do djelomičnog

istezanja i sabijanja materijala, a uz to još i savijanja.

Ovu plastičnu deformaciju mogu izdržati materijali s velikim izdužanjem – zbog toga se prije

postupka vučenja materijal mora ispitati odgovara li navedenoj tehnologiji.

Dubokim vučenjem se mogu obrađivati limovi debljina od 0,02 do 50 mm s nalom tolerancijom

odstupanja i glatkom površinom, bez srhova i nečistoća.

Početni oblik materijala – limena ravna ploča može biti kružnog, kvadratnog, eliptičnog trakastog ili

nekog drugog oblika – to ovisi o konačnom obliku obratka.

Sila potrebna za duboko vučenje ostvaruje se pomoću zavojne (ekscentar ili koljenaste) preše

jednostrukog, dvostrukog ili trostrukog djelovanja. Također se rabi i hidraulička preša.

Veličina i oblik obratka uvjetuju koji će se tip preše rabiti. Postupka dobivanja obradaka dubokim

vučenjem j znatno jeftiniji i pristupačniji od obradbe odvajanjem čestica. Količina otpadnog

materijala je vrlo mala u usporedbi s drugim tehnologijama.

Dijelovi jednostavnijeg oblika i manje dubine se izrađuju u jednoj operaciji dubokog vučenja.

Dijelovi veće dubine i složenijih oblika ne mogu se izraditi u jednoj operaciji pa se postupak obavlja

u dvije ili više operacija dubokog vučenja.

Tipovi alata za duboko vučenje

U tehnologiji dubokog vučenja rabi se veliki broj različitih tipova alata čija konstrukcija ovisi o

velikom broju različitih čimbenika.

Izbor alata ovisi o broju obradaka u seriji, obliku i veličini obratka, materijal obratka, točnost obrade

i tip preše koja je na raspolaganju.

Podjela alata za duboko vučenje može se izvesti na više načina:

1.) Prema obliku obratka

a. Alati za vučenje dijelova rotacijskog oblika (polucilindričan, koničan, sferičan, s

vijencem, bez vijenca, kombiniran ili složen obradak)

b. Alati za vučenje sitnih dijelova iz limenih traka

c. Alati za reljefno vučenje zbog povećanja krutosti ili estetskog oblikovanja

d. Alati za proširivanje otvora sa izvlačenjem rubova

e. Alati za sužavanje i proširivanje

2.) Prema temperaturi mogu biti:

a. Alati za vučenje u hladnom stanju

b. Alati za vučenje u toplom stanju

3.) Prema načinu ostvarivanja postupka vučenja:

a. Alati za vučenje pomoću izvlakača ili prstena za izvlačenje

b. Alati za vučenje pod tlakom tekućine

4.) Prema vrsti deformacije:

a. Alati za vučenje bez stanjivanje debljine stijenke obratka

b. Alati za vučenje sa stanjivanjem debljine stijenke obratka

c. Alati za specijalne vrste izvlačenja

Konstrukcijske karakteristike dijelova alata za duboko vučenje

Najvažniji elementi za postupak dubokog vučenja su prsten za duboko vučenje koji određuje

vanjske dimenzije obratka i alat za vučenje koji ima oblik šupljine obratka.

Polumjeri zaobljenosti prstena i alata za vučenje

Polumjer zaobljenja na prstenu za prvu operaciju izvlačenja:

( ) sdDRp ⋅−⋅= 11 8,0 u [mm],

za ostale operacije izvlačenja:

( ) sddRp ⋅−⋅= 212 8,0 u [mm],

gdje je:

- D – promjer sirovca u mm

- d1 – unutarnji promjer obratka nakon prve operacije dubokog vučenja

- d2 – unutarnji promjer nakon druge operacije

- s – debljina lima u mm.

Polumjeri zaobljenja na alatu za vučenje

Za prvu operaciju izvlačenja:

Ri1 = Rp – za odnos: 100 s/D > 0,5

Ri1 = 1,5 Rp – za odnos: 100 s/D = 0,5 – 0,2

Ri1 = 2 Rp – za odnos: 100 s/D < 0,2

Za ostale operacije (osim prve)

Ri1 = 0,5 (d1 – D2)

Ako je vrh alata za vučenje koničan kao na slici onda se polumjeri Rik određuju iz tablica.

Kod pravokutnih dimenzija obratka polumjeri zaobljenja prstena i alata za vučenje se određuju

prema obrascima:

- strana a)

[ ] saaRpa ⋅−<⋅+⋅= )(250035,0 1 u [mm]

- strana b)

[ ] sbbRpb ⋅−<⋅+⋅= )(250035,0 1 u [mm]

za kutove:

sksZ ⋅⋅+= 10 u [mm]

Gdje je:

- s – debljina lima u mm

- k – koeficijent ovisan o vrsti materijala (0,07 za čelični lim, 0,02 za aluminijski lim, 0,04 za

ostale lake i obojene metale)

Za slučaj potrebne točne vanjske obradbe

Za ostvarivanje točne vanjske dimenzije obratke promjer prstena se uzima za najtanji promjer

obratka ds - ∆, a promjer alata za vučenje je za iznos veličine zračnosti manji od promjera prstena,

tj.: Tp

sp dd +∆−= )(

Tip

Tisi zdzdd −− ⋅−=⋅−∆−= )2()2(

Za slučaj potrebne točne unutarnje obradbe

Za ostvarivanje točne unutarnje dimenzije obratka promjer alata za vučenje uzima se je jednakim

najmanjem promjeru otvora obratka du, dok je promjer prstena za izvlačenje veći za veličinu

zračnosti od promjera alata za vučenje, tj.: Ti

ui dd −=

Tpup zdd +⋅+= )2( ,

gdje je:

ds – nazivni vanjski promjer obratka u mm

du – nazivni unutarnji promjer obratka u mm

∆ – tolerancija izradbe obratka u mm

dp – promjer prstena u mm

di – promjer alata za vučenje u mm

Tp – tolerancija izradbe prstena u mm

Ti – tolerancija izradbe alata za vučenje u mm

Primjer

Odrediti polumjer zaobljenja zračnost i dimenzije prstena i alata za vučenje cilindričnog oblika od

čelika s dimenzijama:

- D = 80 mm

- ds = 50 mm

- s = 1 mm

- du = ds – 2 s = 20 – 2 x 1 = 48 mm

- tolerancija izradbe obratka ∆=±0,4 mm

( ) sdDRp ⋅−⋅= 11 8,0

( ) mmRp 38,4150808,01 =⋅−⋅= - uzima se standardni polumjer 4,5 mm

5,025,180

1001100>=⋅=⋅

Ds pa se uzima Ri = Rp = 4,5 mm

Zračnost Z

mmsksZ 22,111007,0110 =⋅⋅+=⋅⋅+=

Za slučaj potrebne točne vanjske obradbe

Tolerancije izrade se vade iz tablica za d = 50 – 200 mm Tp = +0,09; Ti = -0,06 Tp

sp dd +∆−= )(

mmd p09,009,0 6,49)4,050( ++ =−=

Ti

pi zdd −⋅−= )2(

mmdi06,006,0 16,47)22,126,49( −− =⋅−=

Za slučaj potrebne točne unutarnje obradbe Ti

ui dd −=

06,048−=id

Tp

up zdd +⋅+= )2(

mmd p09,009,0 44,50)22,1248( ++ =⋅+=

Alati za kovanje i prešanje

Proces obradbe kovanjem i prešanjem

U modernoj industriji nemoguće je zamisliti izradu određenog strojnog sklopa bez uporabe

tehnologije kovanja. Razlikujemo slobodno kovanje i kovanje u kalupima. Za izradu kvalitetnih, a

pogotovo velikih serija obradaka rabi se kovanje u kalupima. Prema temperaturi rada razlikujemo

kovanje na hladno i kovanje na toplo. Kovanje na toplo čini većinu postupaka koje se kod kovanja

rabe.

Kovanje u kalupima je postupak kod kojeg se

materijal deformira ispunjavajući unaprijed

definiranu šupljinu unutar alata. Oblikovanje

deformiranjem se obavlja djelovanjem sile

gornjeg dijela alata – malja ili čekića na donji

dio alata. Isti rezultat se postiže tlačenjem

gornjeg dijela alata preše – nakovnja koji

tlačenjem oblikuje obradak prema unutarnjim

stijenkama alata za kovanje ili za prešanje.

Kovanje u kalupima se od slobodnog kovanja

razlikuje po činjenici što se kod slobodnog

kovanja materijal širi u svim smjerovima,

dok kalup kod kalupnog kovanja usmjerava

materijal u željenim pravcima.

Točnost slobodnog kovanja ovisi isključivo o

spretnosti i kvalificiranosti kovača, dok je s

druge strane kovanje u kalupu ograničeno

unutarnjim površinama alata.

Slika desno prikazuje:

1. Osnovni materijal ili sirovac

2. Otkivak nakon pripremnog kovanja

3. Otkivak na kon završnog kovanja

4. Srh ili višak materijala koji se mora

odsjeći (rezanjem ili brušenjem)

5. Gotov obradak

Predmeti izrađeni postupkom kovanja odlikuju se kvalitetnom vlaknastom strukturom materijala,

boljom zrnatošću, većom gustoćom i čvrstoćom u odnosu na obratke dobivene postupkom lijevanja.

Tehnološki postupak kovanja u kalupima možemo podijeliti u sljedeće faze:

1. odrezivanje i priprema sirovca (sirovog materijala)

2. zagrijavanje u kovačkoj peći do temperature kovanja

3. kovanje u kalupu (pripremno i završno)

4. odsjecanje srhova (završnih) i rubova

5. probijanje pločica, ukoliko su na obracima predviđeni otvori

6. toplinska obradba normalizacijom kako bi se postigla priprema za eventualnu obradbu

odvajanjem čestica

7. čišćenje otkivaka mehaničkim ili kemijskim putem

8. kontrola kakvoće obratka (dimenzije i tolerancije, struktura i mehanička svojstva materijala).

Alati za kovanje

Prema obliku prostora za kovanje razlikujemo otvorene i zatvorene kalupe. Otvoreni kalupi

udubljenje se izrađuje najčešće u donjoj polovini kalupa. Materijal se širi lijevo i desno od

središnjeg smjera kovanja.

Dijelovi:

1. donja polovina kalupa

2. gornji alat (veže se na stroj)

3. sirovac

4. otkivak

Slika zatvorenog kalupa

1. nepokretna donja ploča

2. pokretna gornja ploča

3. gravura (oblik otkivka ili šupljine)

4. lastin rep i klin

5. nosač

6. donji dio stroja – nakovanj

7. klin

8. čekić ili malj

9. čepovi

10. otvori za transport kalupa

Kod zatvorenih kalupa jedan dio udubljenja se

nalazi u donjem dijelu kalupa a drugi u gornjem

dijelom kalupa. Ovi kalupi mogu imati dva

bočna otvora (1) koji služe za kovanje sredine

nekog oblika (punog okruglog profila), jedan

bočni otvor za kovanje jednog kraja profila (2),

te bez bočnih otvora za kovanje unaprijed

pripremljenih dijelova (3).

Prema namjeni kalupi mogu biti za pripremno

kovanje, kod kojih obradak prvo dobiva

približan oblik, te kalupi za završno kovanje u

kojima se obradak konačno oblikuje.

Prema broju šupljina (gravura) razlikuju se kalupi s jednom ili više gravura (šupljina). Neke od njih

mogu biti definirane za pripremno i završno kovanje ovisno o potrebni tehnološkog procesa.

Prema vrsti stroja razlikujemo kovanje na mehaničkim čekićima, tarnim, koljenastim i hidrauličkim

prešama te na horizontalnim kovačkim strojevima.

Osnove proračuna alata za kovanje i prešanje

Pri konstruiranju i izradi alata za kovanje i prešanje mora se voditi računa o sljedećim elementima:

- djelidbenoj ravnini kalupa

- zaobljenjima i zakošenjima u gravuri alata

- pozicijama za probijanje

- sastavnom rubu za višak materijala

- otvori za kovačka kliješta ili hvataljku za obradak

- vanjskim dimenzijama kalupa i lastinog repa

- elementima za centriranje i vođenje kalupa

Djelidbena ravnina – ovisi o konfiguraciji obratka (otkivka). Određuje se uz uvjet lakšeg

razlijevanja materijala po gravuri kalupa, a da se pri tomu ne otežava konstrukcija kalupa. Najšešće

se izvodi tako da se na materijal primjenjuje postupak savijanja a ne istiskivanja ili prešanja

materijala.

Zakošenja i zaobljenja u gravuri moraju olakšavati vađenje otkivka iz gravure kalupa bez posebnih

uređaja za izbacivanje. Kako je to vidljivo na slici.

Veličina skošenja ovisi o stroju za kovanje, a izgled završne gravure mora po svom obliku biti

identičan izgledu otkivka u toplom stanju.

Pločice za probijanje se javljaju kod otkivaka koji nakon mekaničke obradbe moraju imati otvore.

Oni se utiskuju pri kovanju kako bi se smanjio otpad naterijala.

Osim skošenja i zaobljenja mora se voditi računa i o toplinskom širenju materijala pri zagrijavanju.

Stoga je potrebno načiniti korekciju dimenzija u hladnom stanju.

Sastavni rub za višak materijala redovito se izrađuje kod gravura za završno kovanje zbog boljeg

popunjavanja šupljine i iskorištenja alata. Proračunom je vrlo teško odrediti kolika je to količina

materijala koja se mora postaviti kao višak, stoga se određuje prema obliku otkivka.

Otvor za kovačka kliješta se nalazi s prednje strane kalupa u produžetku završne i pripremne

gravure.

Dimenzije kalupa i lastinog repa. Minimalna širina kalupa (B) se određuje u zavisnosti od najveće

širine gravure (b).

B = b K u mm, gdje je:

K – koeficijent koji se bira u granicama za

b < 50 (K = 3 – 3,5); b = 50 – 250 mm (K = 3 – 3,5); b > 250 mm (K = 2 – 2,5)

Visina kalupa H se određuje o ovisnosti dubine gravure h i koeficijenta K1 (vadi se iz kovačkih

tablica).

H = h K1

Dimenzije kalupa Izgled lastinog repa

Centriranje i vođenje kalupa – ima veliki utjecaj na vijek trajanja alata i točnost otkivka. Radi lakšeg

centriranja izrađuju se posebni kanali za smještaj lastinog repa. Ukoliko vođenje malja čekića nije

dovoljno točno, potrebno je osigurati međusobno točno vođenje i centriranje alata unutar samog

kalupa pomoću vodilica, čepova i sl.

Materijali alata za kovanje i prešanje

Za izradbu alata za kovanje i prešanje rabe se visokolegirani čelici pogodni za rad u toplom stanju.

Trebaju ispuniti sljedeće uvjete:

- tvrdoća – osigurava otpornost prema prodiranju drugih materijala u alata

- čvrstoća u toplom stanju – kalup ne smije omekšati

- žilavost – otpornost protiv udarnog opterećenja

- otpornost na trošenje

- prokaljivost materijala

- obradljivost

Materijal treba odgovarati propisanom kemijskom sastavu. Masa bloka kalupa treba imati što bolju

strukturu materijala bez unutarnjih i zaostalih naprezanja.

Materijali koji se najčešće rabe: Č.5740; Č.6540; Č.6543; Č.4751.

Nakon izradbe kalupi se prokaljuju na HRc 48 – 53.

Izrada alata za kovanje i prešanje

Izrada alata za kovanje i prešanje počinje izborom čeličnih blokova za kalupe koji se prethodno

prokuju u velikim čekićima. Na taj se način odstranjuju porozna mjesta i dobije se povoljna

struktura materijala kalupa.

Nakon toga se površine obrađuju glodanjem, brušenjem. Obilježi se gravura. Postupak izradbe

gravure ovisi o opremljenosti alatnice. Najčešće se izvodi glodanjem a rjeđe utiskuvanjem ili

uprešavanjem.

Izrada gravure glodanjem (lijevo) i prešanjem

(gore)

Gravura se može izraditi i prešanjem u vrelom bloku, kako je to prikazano na gornjoj lijevoj slici.

Modeli koji se uprešavaju moraju biti kvalitetno obrađeni i polirani. Za komplicirane modele često

se rabi kombinacija uprešavanja i glodanja.

Vijek trajanja alata ovisi o pravilnom postavljanju na stroj, kao i zagrijavanja i hlađenja te

održavanja.

Podmazivanje kalupa se rabi zbog smanjenja otpora trenja kroz kanale gravure. Koriste se sljedeća

maziva: teško ulje, mješavina vazelina i grafita, piljevina i prah drvenog ugljena. Piljevina i prah pri

visokoj temperaturi izgaraju pri čemu nastaju plinovi koji omogućavaju podmazivanje i smanjenje

trenja između otkivka i gravure kalupa.

Nakon obradbe kalupi se ne smiju hladiti vodom, niti iznositi na otvoreni prostor, već se postupno

hlade u kovačnici. Nakon čišćenja, kalupi se detaljno pregledavaju i kontroliraju. Manje pukotine se

zavaruju i bruse, a veće pukotine se mogu popraviti stezanjem kalupa sa posebnim prstenima.

Istrošene gravure se popravljaju žarenjem, pa se ponovno izrađuje gravure. Na taj se način gravura

može obnoviti nekoliko puta.

Kombinirani alati

Pod kombiniranim alatima se podrazumijeva takva konstrukcija alata koja omogućava iskorištenje

svakog radnog koraka preše za dobivanjem jedne operacije ili jednog gotovog obratka.

Veličina i složenost alata ovisi o obliku i veličini obratka te o broju obradaka koje stroj i alat trebaju

izraditi.

Primjena kombiniranih alata, zbog njihove visoke cijene izradbe, je isplativa pri velikim serijama.

Prednost primjene kombiniranih alata pred općim alatima za pojedine postupke jest u skraćenju

vremena potrebnog za izradu obratka, a samim time povećava automatizacija i mehanizacija rada. U

konačnici sve skupa rezultira brzom, velikoserijskom i jeftinom proizvodnjom. Primjer za to je

prozvodnja lanaca – svih dijelova – pločica, tuljaka, valjaka, svornjaka te sklapanje i sastavljanje

dijelova u cjelinu – lanac.

Osnovni tipovi kombiniranih alata

Pojedini dijelovi alata i njihove tehnološke operacije se proračunavaju prema zakonitostima danim

za navedene tehnologije. Sveukupni tehnološki zahvat predstavlja skup svih pojedinačnih operacija

na obratku.

Sila preše potrebna za izvođenje pojedinih operacija se određuje za svaku operaciju posebno. U

praksi se najčešće rabe tri tipa kombiniranih alata:

- alati za odsjecanje i savijanje

- alati za odsjecanje i duboko vučenje

- alati za odsjecanje, duboko vučenje i savijanje

Alati za odsjecanje i savijanje

U praksi se najčešće se rabi upravo

navedena kombinacija alata. Moguće su

obrade savijanjem pod kutovima

jednakim, manjim ili većim od 90° sa

odsjecanjem. Operaciju odsjecanja može

obavljati gornji dio alata (može

predstavljati nož).

Kod operacije probijanja i savijanja potrebno je otvore probiti prije savijanja zbog jednostavnosti

daljeg postupka.

Alati za odsjecanje i duboko vučenje

Navedeni alati imaju najveću primjenu u izradi obradaka koji imaju unutarnje šupljine sa

zatvorenom konturom i dnom ili bez njega. Kombinacija alata za probijanje i duboko vučenje

prikazan je na slici I, slika II prikazuje alat za probijanje i proširivanje otvora sa dubokim vučenjem

ruba. Skica III prikazuje shemu složenog alata za prosijecanje, duboko vučenje i probijanje otvora

na dnu dijela.

Alati za odrezivanje, duboko vučenje i savijanje

Za razliku od prethodna dva tipa

kombiniranih alata, ovaj tip alata ima vrlo

rijetku primjenu u praksi. To je zbog

sljedećih razloga:

- mali je broj obradaka kod kojih mogu

doći do izražaja sve navedene

operacije

- konstrukcija navedenih alata je

izuzetno složena

Konstrukcijsko rješenje alata uglavnom ovisi

o obliku i veličini obratka.

Alati za lijevanje

Primjena alata za lijevanje najčešća je u velikoserijskoj proizvodnji obradaka od metala i plastičnih

masa.

Izrada alata za lijevanje je skupa – pa ime je primjena i ograničena na velike serije. Obradci

dobiveni postupkom lijevanja se odlikuju sljedećim svojstvima:

- velikom točnošću oblika i dimenzija

- kakvoćom obrađene površine (često nije potrebna naknadna obradba)

- moguća je izradba obradaka vrlo tankih stijenki bez naknadnog čišćenja i dorade.

Prema vrsti alata razlikuju se:

a) alati za lijevanje termoplastičnih masa

b) alati za lijevanje metala (kokile)

c) alati za prešanje termostabilnih masa

Alati za lijevanje metala

Alati za lijevanje metala ili kokile omogućavaju lijevanje velikog broja odljevaka u jednom kalupu

sa visokom točnošću i najboljom kakvoćom materijala i površine. S druge strane imamo pješčane

kalupe koji predstavljaju jednokratne kalupe i gdje površinska svojstva materijala zahtijevaju

naknadnu obradbu na strojevima.

Metalni kalupi (kokile) se rabe za lijevanje legure olova, kositra, cinka, magnezija, aluminija, bakra

a u novije vrijeme i sivog lijeva.

Lijevanje metala i legura se može izvesti na dva načina:

1. obično ili gravitacijsko lijevanje

2. lijevanje pod tlakom (primjena kod malih odljevaka malih dimenzija i tankih stijenki zidova

Strojevi koji se rabe za lijevanje:

- strojevi s toplinskom komorom

(dijelovi: lonac za taljenje, cilindar s

klipom, brizgaljka, kalupna šupljina)

- strojevi sa rashladnom komorom (lonac

za taljenje se nalazi pored stroja pa

materijal nema toliku temperaturu –

više se lijeva pod tlakom – rabi se

vertikalni cilindar).

Noviji strojevi imaju horizontalni cilindar sa otvorom na gornjoj strani kroz koji se ulijeva potrebna

količina lijeva (I. korak). Zatim se pod udarnim djelovanjem klipa materijal tlaču u šupljinu (2.

korak). Nakon lijevanja s prešanjem pokretni dio kalupa se otvara i odljevak se izbacuje vani (3.

korak.).

Konstrukcijske karakteristike alata za lijevanje

Elemente sustav ulijevanja možemo podijeliti u nekoliko skupina:

- elementi za oblikovanje kalupne šupljine

- elementi uljevnog sustava

- elementi za vađenje i izbacivanje odljevaka iz kalupne šupljine

- elementi za hlađenje alata

- elementi za centriranje

- elementi za vođenje i zatvaranje kalupa

Elementi za oblikovanje kalupne šupljine – lijeva i desna polovica kalupa. Šupljina može biti

izrađena samo od jedne ploče i nešto je većih dimenzija od obratka koji se treba dobiti.

Uljevni sustav predstavlja jedan ili više kanala povezanih u jednu cjelinu. Omogućava što lakše i

jednostavnije (bez turbulentnog strujanja) ulijevanje materijala u kalupnu šupljinu i potpunog

popunjavanja iste. Sastoji se od čašice, uljevnog kanala, ušća ili razvodnog kanala i ulaznog kanala.

Elementi za vađenje i izbacivanje odljevka služe za prekidanje i odvajanje dovodnog kanala i

izvlačenje odljevka pri otvaranju kalupa.

Elementi za hlađenje predstavljaju mreže kanala kroz koje struji hladna voda koja rashlađuje alat i

odvodi višak topline koju rastaljeni metal predaje stijenkama kalupa.

Za pravilno vođenje neophodno je konstrukcijski postaviti nekoliko elemenata na alat za lijevanje:

- elementi za vođenje i zatvaranje alata

- elementi za centriranje i vezivanje alata za stroj

Hlađenje alata za lijevanje metala

Alati za lijevanje plastičnih masa

Materijali koji se najčešće lijevaju su:

- polietilen visokog tlaka (mekan i sličan vosku)

- polietilen niskog tlaka (tvrd i manje elastičan)

- polipropilen

- polistirol

- poliamidi

- acetatceluloza

- ostale plastične mase

Tehnlološki proces lijevanja

Dijelovi sustava: 1. lijevak 2. dozator 3. cilindar za kompresiju 4. klip 5. hidraulički cilindar 6. poluga 7. spust (otvor) za postavljanje granula 8. cilindar za zagrijavanje 9. grijači 10. torpedo

11. brizgaljka 12. ulijevna čahura 13. kalup – nepokretni dio 14. osnovna ploča 15. kalup – pokretni dio 16. potisna ploča 17. uzdužni stupovi 18. klip 19. cilindar

Postupak ulijevanja se sastoji od postavljanja granula plastične mase, doziranja na dozatoru.

Materijal se zagrijava i tlači te pod visokim tlakom i temperaturom propušta kroz elemente uljevnog

sustava do kalupa. Nakon ubrizgavanja mase u kalupnu šupljinu kalup se zatvara pomoću klipa i

drži zatvoren do kraja ubrizgavanja.

Slika lijevo prikazuje postupak ulijevanja za

lijevanje pod tlakom. Slika gore predstavlja

stroj za lijevanje s vertikalnom prešom.

Stroj za brizganje s više vertikalnih preša Primjeri postavljanja točaka ulijevanja

Zvjezdasti raspored šupljina u odljevku Linijski raspored šupljina u odljevku

Alati za lijevanje termoplasta dijelimo:

- alati prema broju odljevaka (jednostruki i višestruki)

- prema načinu izbacivanja odljevaka (alati s pločom, alati sa štapnim izbacivačima, aalti s

čahurama za izbacivanje)

- prema broju diobenih ravnina (alati s jednom diobenom ravninom, alati sa dvije paralelene

diobene ravnine, alati s više diobenih ravnina)

- prema položaju vidilica (alati s paralelnim vodilicama, alati s kosim vodilicama)

- prema obliku odljevka (za jednostavne odljevke, za složene odljevke, za odljevke s navojem)

Konstrukcijke karakteristike

Sve vrste alata za lijevanje se sastoje od sličnih ili gotovo istih vrsta dijelova:

- elementi za oblikovanje šupljine kalupa (jedna ploča, dvije ili više dijelova)

- elementi uljevnog sustava (lijevci, dovodni, ulazni i razvodni kanal, te raspored u obliku

linije i zvjezdasti raspored)

- elementi za vađanja i izbacivanje odljevka (izvlakači, izbacivači)

- elementi za vođenje i zatvaranje alata (vodilice)

- elementi za hlađenje alata (kanali mreža za hlađenje)

- elementi za centriranje i spajanje alata i stroja.

Određivanje broja šupljina (n) u alatu se obavlja putem sljedećeg izraza:

GQn = , gdje je

Q – kapacitet stroja za ubrizgavanje

G – masa predmeta

Materijali alata za lijevanje su uglavnom čelici. Prema svojstvima moraju izdržati visoka naprezanja

iz područja tlaka (vlaka) na visokim temperaturama.

Alati za prešanje termostabilnih masa

Termostabilne mase se oblikuju u kalupima slično termoplastičnim masama. Razlika je u tome što

se termoplastične mase ubrizgavanju u kalupne šupljine, dok se kod termostabilnih masa u kalupnu

šupljinu postavlja prah ili tablete. Tlačenjem sirovog materijala s tlakovima (200 - 1200 bar) i

temperaturama (radna temperatura alata je 150-180°C) oblikuje se termostabilna masa. Primjeri

termostabilnih masa su utičnice, električki elementi i slični otpresci.

Dijelovi alata za prešanje su gornja ploča,

pritiskivač preše, noseće ploče, jezgra, donji

umeci, grijači, donja ploča, grijača ploča,

izbacivač, vodilice....

Razlikujemo alate

- za direktno prešanje

- za indirektno prešanje

Izrada i održavanje alata za lijevanje

Uvjeti pod kojima se rabi alati za prešanje i lijevanje su teški zbog visokih tlakova i silka pod kojim

se odvija proces lijevanja.

Tehnološki proces izrade počinje pripremanjem materijala. Prema specifikaciji se odrezuje potreban

komad te se prikupljaju vijci, svornjaci i drugi standardni elementi.

Ploče za spajanje i nošenje je potrebno brusiti kako bi imale potpuno ravnu površinu i kako bi

mogao biti ostvaren uvjet paralelnosti ploha.

Izrada kalupne šupljine je jedna od najosjetljivijih operacija jer o direktno njoj ovisi kakvoća

odljevka. Nakon toga slijedi obrada odvajanjem čestica – na glodalicama, tokarilicama, erozimatima

i sličnim strojevima koji daju oblik pojedinim dijelovima sklopa. Ukoliko se svi detalji ne mogu

izraditi strojno, tada se pristupa ručnoj doradi kako bi se oblik u potpunosti izveo pomoću

odgovarajućeg priručnog alata. Nakon obrade slijedi sklapanje i provjera i ukoliko je provjera

uspješna slijedi toplinska obrada stroja – kaljenje i popuštanje.

Vijek trajanja alata ovisi, kao i u mnogim prethodnim slučajevima o pravilnom postavljanju alata na

stroj. Alat se mora čistiti i mora se kontrolirati ispravnost pojedinih dijelova – pregledom alata ili

odljevka. Nakon uporabe alat se mora postupno hladiti. Oštećene dijelove prije uskladištenja treba

popraviti ili zamijeniti po potrebi kako bi alat bio spreman za ponovnu uporabu.

Alati za mjerenje

Pomična mjerila

Pomična mjerila se najčešće upotrebljavaju u metalskim zanimanjima. Njima se mogu mjeriti

promjeri osovina provrta, duljine i dubine.

Na mjernoj skali nalaze se podjele u mm, a preko skale pokreće se klizač s potrebnom podijelom,

koju zovemo nonij.

Princip nonija je da svaku duljinu od 9 mm podijelimo na 10 dijelova, te da svaki dio predstavlja

9/10 mm ili 0,9 mm. Prva crta nonija označuje cijele mm.

Mikrometri

Za veću točnost od pomičnih mjerila rabe se mikrometri. Na slici vidi se mikrometar:

1 – nepokretni mjerni čep

2 – pokretni mjerni čep

3 – pritezna matica

4 – milimetarska podloga

5 – podjela od 0 do 50 stotinki mm

6 – čegrtaljka

7 – mjerni bubanj

8 – podjela na pola mm,

9 – luk