index 22

Proizvodne tehnologije – S. Aleksandrović

75

5. DUBOKO IZVLAČENJE (DEEP DRAWING)

Pod dubokim izvlačenjem lima podrazumeva se takav vid oblikovanja pri kome se od početnog nedeformisanog, ravnog oblika (razvijene ploče, razvijenog stanja) dobija telo prostorne neprekidne konfiguracije. U principu, to je oblik posude otvorene sa jedne strane, dok sa druge ima zatvoreno dno.

Obrada izvlačenjem se redovno vrši u hladnom stanju, sem u posebnim slučajevima kada se komad mora zagrevati (pogoršani uslovi obrade - mala plastičnost).

Prema ponašanju debljine lima tokom procesa oblikovanja razlikuju se dva postupka: a) duboko izvlačenje bez promene debljine lima (primenjuje se kod tankih limova i ima jedno

od dominantnih mesta u industriji prerade metala uopšte)1, b) duboko izvlačenje sa stanjenjem (primenjuje se kod debljih limova, ima karakteristike

zapreminske obrade i posebno se izučava). Prema geometriji gotovog komada moguća je sledeća podela: a) - „čisto duboko izvlačenje” (izvlačenje šupljeg cilindričnog tela sa ravnim dnom) i duboko

izvlačenje rotacionih delova (sl. 5.1), b) - duboko izvlačenje ostalih delova pravilnog geometrijskog oblika (kutijasti delovi), c) - izvlačenje delova „nepravilnog” geometrijskog oblika (na pr. blatobran karoserije

automobila).

Sl. 5.1 Osnovni oblici delova koji se dobijaju dubokim izvlačenjem


76

Delovi dobijeni postupcima dubokog izvlačenja imaju široku primenu u: 1) automobilskoj industriji (delovi karoserije itd.), 2) avio-industriji, industriji šinskih vozila, brodogradnji, 3) industriji kućnih aparata i posuđa, 4) elektro i elektronskoj industriji, 5) poljoprivrednoj i procesnoj tehnici, 6) drugim oblastima (u manjem obimu).

Na sledećim slikama dati su primeri realnih komada, dobijenih dubokim izvlačenjem tankih limova.

Sl. 5.2 Rotacioni oblici dobijeni dubokim izvlačenjem


77

Sl. 5.3 „Kutijasti” delovi proizvedeni dubokim izvlačenjem


78

Sl. 5.4 Delovi geometrijski „nepravilnih” (složenih) oblika

5.1 Duboko izvlačenje osnosimetričnih komada Tipična geometrijska forma u ovom slučaju podrazumeva dobijanje cilindričnog komada sa ili bez oboda i sa ravnim dnom (sl. 5.2 i sl. 5.5). Postupak dobijanja je poznat po terminu: „čisto duboko izvlačenje”. Vrlo često se uzima kao reprezentativni proces i detaljno izučava sa naponsko-deformacionog aspekta.

Sl. 5.5 Komad koji se dobija „čistim dubokim izvlačenjem”


79

Sl. 5.6 Osnovna shema oblikovanja u alatu za duboko izvlačenje

Za razliku od ostalih postupaka obrade lima (prosecanje, savijanje) u ovom slučaju (sl. 5.6) postoje tri glavna (radna) elementa alata: izvlakač (najčešće prenosi deformacionu silu), matrica – prsten za duboko izvlačenje i držač lima. Polazni komad ima kružnu konturu (prečnika D0, sl. 5.7) i pre početka procesa oblikovanja postavlja se na gornju površinu matrice, kada se aktivira dejstvo držača koji silom držanja FD priteže obod komada. Posle toga izvlakač svojim glavnim dejstvom otpočinje oblikovanje komada sve do njegovog potpunog provlačenja kroz otvor matrice.

Sl. 5.7 Shema delovanja napona pri izvlačenju


80

Centralni deo procesa oblikovanja izvodi se na obodu komada i zaobljenju matrice pod dejstvom dva napona: tangencijalnog pritisnog i radijalnog zatežućeg (sl. 5.5 i 5.7). Tangencijalni napon teži da izazove pojavu nabora na obodu (sl. 5.8) i ona se sprečava delovanjem sile držanja. Intenzitet sile držanja i uopšte uslove trenja na obodu treba pažljivo definisati. Naime, potreban je dovoljan intenzitet sile držanja zbog sprečavanja nabora, ali ako je trenje pojačano lako se dolazi do preopterećenja komada i pojave razaranja u kritičnom (tzv. nosećem) preseku komada (sl. 5.8). Zbog toga se trenje na obodu i zaobljenju matrice maksimalno smanjuje (glatke površine kontakta, odgovarajuća maziva) i olakšava klizanje lima.

Sl. 5.8 Defekti pri dubokom izvlačenju (nabori-levo i razaranje-desno)

Za obradu se najčešće koriste prese dvostrukog dejstva, koje imaju posebne pogone za dejstvo izvlakača i dejstvo držača. Prese jednostrukog dejstva mogu se koristiti dogradnjom pneumatskih, gasnih ili hidrauličnih cilindara za obezbeđenje dejstva držača ( DF ). Sila deformisanja se prenosi preko čela - vrha izvlakača, pri čemu je glavni otpor deformisanju na obodu, s obzirom da prstenastu površinu lima treba prevesti u cilindričnu. Ukoliko je sila držača suviše velika i postoje nepovoljni uslovi trenja, doći će do kočenja lima na obodu i do razaranja u kritičnom preseku. Kritični (noseći) presek je najčešće iznad radijusa dna komada ( sdA nπ≈ ). Proces oblikovanja često nije moguće izvesti u samo jednoj operaciji dubokog izvlačenja. U tom slučaju reč je o dvo ili više operacionom postupku.

Za nominalni prečnik i radijus dna komada, koji se koriste u raznim izračunavanjima korisno je usvojiti sledeće preporuke (na pr. za prvu operaciju izvlačenja):

2srr;sddmm1s

srr;s2ddmm1sZa

u1u1

u1u1

+=+=⇒>

+=+=⇒≤, ( videti sl. 5.7).


81

5.1.1 Pokazatelji stepena deformisanja

Koriste se različiti pokazatelji deformacije koji karakterišu stepen izvršenog izvlačenja. To su za slučaj jednooperacionog procesa izvlačenja (d1=d, r1=r):

a) stepen - odnos izvlačenja β :

rR

dD 00 ==β

b) koeficijent izvlačenja m :

β===

1Rr

Ddm

00

1m0 <<

c) relativna deformacija pri izvlačenju:

m1D

dD

0

0 −=−

=ε

d) prirodna deformacija:

dD

ln 0=ϕ

Veza između pojedinih pokazatelja:

ϕ=ε−==e11

Ddm

0

ϕ=ε−

===β e1

1m1

dD0

ϕ

ϕ −=

β−β

=−=εe

1e1m1

Ukoliko se pri obradi prekorače dozvoljene vrednosti pokazatelja izvlačenja, na pr. maxββ > dolazi do loma, odnoso razaranja na kritičnom mestu komada. Od veličine navedenih pokazatelja zavise:

- veličina napona i sile izvlačenja - broj potrebnih operacija izvlačenja, - sila držanja DF i sl.

Od značaja pri izvlačenju je i relativna debljina lima: 100Dss

0r = , % . Smanjivanjem vrednosti sr

raste sklonost ka pojavi nabora na obodu.


82

5.1.2 Naponi i deformaciona sila izvlačenja Deformaciona sila je parametar potreban za izbor mašine i od posebnog značaja je poznavanje njenog maksimalnog intenziteta, koji se uvek postiže u prvoj operaciji izvlačenja. Za određivanje sile izvlačenja (za prvu operaciju) potrebno je poznavati uzdužni napon ( )uσ u cilindričnom omotaču tela, koji predstavlja i ukupan napon izvlačenja.

sdAF 1uu πσ=σ=

Napon uσ sačinjavaju 4 osnovne komponente (sl. 5.7):

savtrmtrdru σ+σ+σ+σ=σ

rσ - radijalni napon na obodu, koji nastaje usled bočnog sabijanja materijala na obodu pri njegovom povlačenju ka centralnom delu (ima najveću vrednost, iznad 70%σu).

trdσ - deo napona koji nastaje usled trenja na ravnom delu oboda između lima i matrice, odnosno držača (oko 10% σu).

trmσ - deo napona koji nastaje usled trenja na zaobljenju ivice matrice (ispod 15% σu).

savσ - napon koji nastaje usled savijanja i ispravljanja lima pri klizanju preko zaobljenja ivice matrice (oko 5% σu). 5.1.2.1 Radijalni napon na obodu

σr – radijalni (zatežući) napon σt – tangencijalni (pritiskujući) napon

rr dσ+σ - napon rσ raste ka spoljašnjoj ivici matrice (sl. 5.7)

Na osnovu uslova ravnoteže sila (sl. 5.9) i uslova plastičnosti dobija se sledeći konačan izraz za radijalni napon:

1

0

1

0r d

DlnK

rR

lnK−−

⋅β=⋅β=σ

Vrednost K približno određuje kao aritmetička sredina deformacionog otpora na početku (K0) i kraju (K1) oblikovanja, zavisno od odgovarajućih deformacija:

ϕdFtsin ϕd

2

ϕd2

Ft

R0r0

rdr

Ft= sdrσt

dFr=d( r)sdϕσr

Sl. 5.9 Naponi i sile na obodu


83

m1Dd

1D

dDdD

ln

0

1

0

101

1

01

−=−=−

=ε

=ϕ

2

KKK 10 +=

K0- deformacioni otpor na početku izvlačenja K1- deformacioni otpor na kraju izvlačenja (pri φ1, odnosno ε1 sa krive ojačanja)

1,1=β - korekcioni faktor.

5.1.2.2 Napon usled trenja na obodu Ovaj napon je posledica trenja na kontaktnim površinama oboda komada, držača i ravnog dela matrice.

Sila trenja na obodu:

DT FF μ= Napon usled ovih sila (ima ih dve - deluju na dve površine)

sdF2

1

Dtrd π

μ=σ

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

DF - sila držača

q4

dDqAF

21

20

DD π−

==

DA - površina držanja q - specifični pritisak držanja MPa32q −=

5.1.2.3 Napon usled trenja na zaobljenju matrice Sila izvlačenja formirana na osnovu napona na obodu (σr i σtrd) iznosi:

( )trdr0 AF σ+σ=

Ova sila se uvećava zbog trenja na zaobljenju ivice matrice na silu 1F (sl. 5.10 desno). Do potrebnih odnosa se dolazi projektovanjem svih sila na vertikalni, odnosno horizontalni pravac u zoni elementarnog ugla αd i primenom uslova ravnoteže.


84

Konačno se dobija:

α⋅μ= eFF 01

Za 2π

=α ; μ+=π

μ+≈π

μ6,11

21e 2

( )( )μ+σ+σ= 6,11AF trdr1

Odnosno, napon koji nastaje u ovom slučaju:

( ) ( )trdrtrdrtrm e σ+σ−σ+σ=σ α⋅μ

( )( )1etrdrtrm −σ+σ=σ α⋅μ 5.1.2.4 Napon usled savijanja i ispravljanja Pri klizanju lima preko zaobljenja ivice matrice pored ostalog, ostvaruje se efekat savijanja, a zatim i ispravljanja pojedinih zona komada. Razmatranjem utrošenog rada na savijanju i ispravljanju (sl. 5.11) može se definisati iznos sile savijanja na ukupnom obimu komada i vrednost odgovarajućeg napona.

Ukupna sila savijanja odnosi se na savijanje po obimu komada: π= 1db

sr2sd

RFM

21

ms +π

= , a napon savijanja (i ispravljanja):

1s

r2

Rsd

FM

m

1

ssav

+=

π=σ .

α

αd

y

dFN(F0)

F dFT F+dF

x(F1)

o

F0

F1

α

α

Sl. 5.10 Sile u zoni zaobljenja ivice matrice


85

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

1s

r2

Re

sdF2

dD

lnK1,1M

m

1

D

1

0u

++⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛π

μ+=σ α⋅μ

−

Prethodni izraz važi za prvu operaciju izvlačenja, ukoliko je proces višeoperacioni. Za orijentaciono izračunavanje moguće ga je primeniti i na sledeće operacije.

Najveća sila izvlačenja:

u1M sdF σπ=

MMAS F3,1F =

Deformacioni rad:

xhFW M=

M

sr

FF

x = - faktor srednje sile, h- ukupan hod (dubina komada).

F

F

αΙ

Ι

ΙΙ ΙΙ

r

r

s

I

II

n

M

0

Sl. 5.11 Savijanje oko zaobljenja ivice matrice


86

5.1.3 Naknadne operacije izvlačenja

Ukoliko je stepen izvlačenja suviše veliki da bi uspešno mogao da se ostvari u jednoj operaciji, npr. kod dubokih komada, izvlačenje se obavlja u više operacija. U svakoj fazi izvlačenja smanjuje se prečnik i povećava dubina komada. Postoje dva osnovna načina naknadnog izvlačenja (sl. 5.12):

a) istosmerno izvlačenje (najčešći postupak) b) suprotnosmerno izvlačenje

Sl. 5.12 Shema dvooperacionog postupka izvlačenja

Na sl. 5.12 korišćene su oznake: 1d - prečnik izvlakača u prvoj operaciji izvlačenja

2d - prečnik izvlakača u drugoj operaciji izvlačenja Kad je reč o nominalnim prečnicima komada (poglavlje 5.1) važi:

n1n210 dd....ddD >>>> −

nd - završni prečnik komada.


87

Sl. 5.13 Druga operacija izvlačenja (direktno, istosmerno izvlačenje)

Sl. 5.14 Druga operacija izvlačenja (obratno, suprotnosmerno izvlačenje)

5.1.4 Izvlačenje tela drugih pravilnog geometrijskog oblika Osnovni predstavnici ove grupe delova su komadi kvadratnog i pravougaonog preseka (kutijaste forme), prema slikama 5.15 i 5.16. Karakteristične mere su širine A i B i visine H , kao i dva zaobljenja: ugr - radijus ugla komada i

ir - radijus čela izvlakača. Pri obradi na uglovima komada dolazi do tangencijalnog sabijanja (kao kod izvlačenja cilindričnog komada), a na pravim delovima do savijanja. Glavni otpor oblikovanju nastaje na uglovima usled bočnog sabijanja i zatim radijalnog izvlačenja. Da bi se ovaj otpor smanjio, potrebno je na odgovarajući način pripremiti razvijeno stanje (npr. kod izvlačenja pravougaonog komada sl. 5.16).

Koeficijenti izvlačenja se definišu preko radijusa na uglu komada:

0

1ug1 R

rm = ;

1ug

2ug2 r

rm =

a njihovi granični odnosi određuju eksperimentalno; na pr. za čelik: 40,025,01 −=m ; 55,040,02 −=m i sl.


88

Sl. 5.15 Izvučeni komad pravougaonog preseka Sl. 5.16 Razvijeno stanje (1) i konture

posle I (2) i II (3) operacije

Sila izvlačenja kutijastih delova se sastoji iz dve komponente: sug FFF +=

gde je: ugF - sila za izvlačenje uglova komada

sF - sila za savijanje pravih zidova Sila ugF se određuje po izrazima za izvlačenje cilindričnih delova a sF prema obrascima za silu savijanja. Zbog velike razlike u uslovima deformisanja oboda savijenih zona u odnosu na ugaone, često se uvode tzv. zatezna rebra (sl. 5.17). Cilj je postići ujednačavanje uslova oblikovanja i uvlačenja pojedinih zona oboda, kao i homogenizaciju deformacionih polja.

Sl. 5.17 Položaj zateznih rebara kod pravougaonih delova


89

Sl. 5.18 Oblici profila zateznih rebara

5.1.5 Određivanje oblika i dimenzija polaznog komada Kod rotacionih oblika polazni komad (razvijeno stanje) ima kružni oblik. Uslov za definisanje prečnika razvijenog stanja je jednakost zapremina polaznog i gotovog komada. Pošto se zanemaruje promena debljine pri oblikovanju, prethodni uslov se menja u jednakost površina.

Sl. 5.19 Razvijeno stanje i gotov komad

D0

s

ddr

s

h-(r+

s)

Hc

hΔ

h

d

polaznioblik

gotovkomad

Sl. 5.18a Ugradnja zateznih rebara


90

Konačan izraz za prečnik razvijenog stanja D0 (sl. 5.19) ima oblik:

mm,)r4rd(2dHd4D 2nnd

2dCn0 +π++⋅=

dn i rn su nominalni prečnik i radijus dna komada (poglavlje 5.1), a Δh dodatak za opsecanje (bira se iz preporuka). 5.1.5 Alati za duboko izvlačenje Alati za jednooperaciono oblikovanje cilindričnog komada su relativno jednostavni. Imaju tri glavna radna elementa (izvlakač, matrica, držač lima, sl. 5.7) i gotovo uvek stubno vođenje gornje u odnosu na donju polovinu alata. Međutim, takvi alati se retko koriste. Daleko više su u upotrebi alati koji imaju objedinjenu operaciju prosecanja razvijenog stanja (na pr. iz trake) sa dubokim izvlačenjem. Na sl. 5. 20 i 5.21 date su dve varijante takvih alata (u preseku) sa naznačenim važnijim pozicijama.

Sl. 5.20 Alat za prosecanje razvijenog stanja i izvlačenje (pre radnog hoda)

Alati za drugu i ostale operacije dubokog izvlačenja se bitno razlikuju od alata za prvu operaciju i ovde se neće detaljnije opisivati (videt sl. 5.12, 5.13 i 5.14).

1 – nož za prosecanje i matrica za izvlačenje, 2 – izvlakač, 3 – matrica za prosecanje, 4 – držač lima, 5 – skidač ostatka trake, 6 – traka lima u početnom položaju


91

Sl. 5.21 Alat za prosecanje polaznog komada i izvlačenje (kraj radnog hoda) Konstrukcija alata za duboko izvlačenje veoma zavisi od broja dejstava kojima raspolaže presa. Najčešće su u upotrebi tzv. prese jednostrukog i dvostrukog dejstva. Ređe se koriste prese trostrukog dejstva (glavno dejstvo – pokretanje izvlakača, drugo dejstvo – držača i treće izbacivača) zbog visoke cene.

Sl. 5.22 Tri faze hoda pri izvlačenju na presi jednostrukog dejstva sa ugrađenim jastukom držača

1 – izvlakač, 2 – stubić sistema za držanje, 3 – držač lima, 4 – matrica za prosecanje, 5 – skidač trake, 6 – graničnik, 7 – stubić izbacivača, 8 – izbacivač, 9 – nož za prosecanje, matrica za izvlačenje, 10 – vođica trake lima.


92

Sl. 5.23 Faza izbacivanja posle izvlačenja sa sl. 5.22 Na sl. 5.24 prikazan je rad alata na presi dvostrukog dejstva. Zbog visokih cena, ovakve prese se uglavnom koriste kada je potrebno obezbediti velike intenzitete sile držanja (najčešće kod delova velikih dimenzija kao što su neki delovi karoserije vozila).

Sl. 5.24 Tri faze hoda na presi dvostrukog dejstva

Prese jednostrukog dejstva mogu da budu izvedene u dve varijante: sa ugrađenim sistemom za držanje (tzv. hidro ili vazdušni jastuk) ili bez njega, kada se konstrukcijom samog alata mora obezbediti dejstvo držača (klasične ili gasne opruge). Na sl. 5.22 prikazan je rad alata na presi jednostrukog dejstva koja ima pomoćni vazdušni jastuk za obezbeđenje držanja na obodu, a na sl. 5.23 izgled alata posle završenog oblikovanja i izvedenog izbacivanja komada iz otvora matrice. Prese jednostrukog dejstva sa ugrađenim hidro ili vazdušnim jastucima su veoma pogodne zbog povoljnog odnosa mogućnosti i cene.


93

N sl. 5.26 prikazan je alat za duboko izvlačenje dela velikih dimenzija. Livene je konstrukcije i montira se na presu dvostrukog dejstva.

Sl. 5.26 Alat za izvlačenje komada većih dimenzija (1 – izvlakač; 2 – donji deo alata,matrica; 3 – umetak matrice)

Sl. 5.25 Faza izbacivanja posle oblikovanja prikazanog na sl. 5.24


94

5.1.6 Mašine za duboko izvlačenje Za operacije dubokog izvlačenja koriste se prese sa mehaničkim i hidrauličnim pogonom. Izbor prese vrši se istovremeno sa konstrukcijom alata. Sa stanovišta odvijanja procesa oblikovanja povoljnije su hidro prese (podešavanje parametara, konstantna brzina pritiskivača)(sl. 5.27), ali je produktivnost mehaničkih presa (sl. 5.28; sl. 5.29) znatno veća zbog većih brzina izvršnih organa prese. S obzirom na broj aktivnih dejstava , prese za duboko izvlačenje mogu biti: 1. prese jednostrukog dejstva bez ugrađenog jastuka držača, 2. prese jednostrukog dejstva sa ugrađenim jastukom držača, 3. prese dvostrukog dejstva, 4. prese trostrukog dejstva. S obzirom na broj radnih pozicija prese mogu biti: a) jednopozicione, b) višepozicione. Mašina za duboko izvlačenje se bira na osnovu tehnoloških karakteristika procesa, od kojih su najvažnije:

1) parametri procesa (deformaciona sila i rad, sila držanja), 2) dimenzije alata, 3) radni hod alata, 4) brzina deformisanja, 5) veličina serije komada.

Sl. 5.27 Shema hidraulične prese jednostrukog dejstva sa hidro jastukom


95

Sl. 5.28 Shema mehaničke prese jednostrukog dejstva sa hidro jastukom


96

Sl. 5.29 Shema mehaničke prese dvostrukog dejstva


97

Sl. 5.30 Shema ekscentarskog krivajnog pogona presa sa sl. 5.28 i 5.29

Sl. 5.31 Izgled mehaničke prese od 8 MN u radu


98

Prese shematski prikazane na slikama 5.27 do 5.30 spadaju u jednopozicione, zato što u svom radnom prostoru između pritiskivača i radnog stola mogu da prime samo jedan alat. Na sl. 5.32 prikazana je shema transfer prese koja može da primi više alata. Posle onoliko hodova prese koliko ima radnih stanica (alata) dobija se gotov komad. Presa ima automatizovani sistem za transport komada od alata do alata (otuda naziv transfer). Na sl. 5.33 data je fotografija velike petopozicione transfer prese sa maksimalnom raspoloživom silom od 52 MN (5200 t).

Sl. 5.32 Shema transfer prese


99

Sl. 5.33 Izgled velike transfer prese sa silom od 52 MN

5.1.6 Posebni postupci dubokog izvlačenja U odgovarajućim uslovima (specijalni materijali, posebne geometrije komada, male serije, specijalni zahtevi, …) opisani klasični postupci nisu celishodni, pa se primenjuju posebni tzv. „nekonvecionalni” postupci. Pomenuće se oni koji su najzastupljeniji u praksi. 5.1.6.1 Hidromehaničko duboko izvlačenje

Sl. 5.34 Formiranje sloja fluida pri hidromehaničkom izvlačenju

Oblikovanje se izvodi uz pomoć fluida pod pritiskom u različitim varijantama. Pritisak se ostvaruje snagom prese ili pumpom visokog pritiska. Postižu se veći stepeni izvlačenja (β>2,7)i složeniji oblici komada u odnosu na klasično izvlačenje (βmax≈2), ali uz znatno veće troškove. Red veličine potrebnih pritisaka fluida iznosi: za

aluminijum i njegove legure 50 – 200 bara, za čelične limove 200 – 600 bara, za limove od nerđajućih čelika 300 – 1000 bara.


100

Sl. 5.35 Hidromehaničko izvlačenje sa čvrstim izvlakačem

U postupku shematski prikazanom na sl. 5.35 unutar matrice se nalazi fluid, dok je izvlakač u standardnoj varijanti. Pritisnim dejstvom fluida i formiranjem sloja (sl. 5.34) uslovi deformisanja su znatno poboljšani u odnosu na klasične alate.


101

Sl. 5.36 Postupak tzv. aktivnog hidromehaničkog izvlačenja U postupku datom na sl. 5.36 sa strane matrice deluje fluid pod visokim pritiskom i na taj način prinudi lim da se deformiše saglasno obliku izvlakača. Dopunskom silom deluje se i preko izvlakača.


102

5.1.6.2 Izvlačenje uz pomoć gume Guma kao veoma deformabilan materijal, koristi se u alatima za duboko izvlačenje specifičnih komada u uslovima maloserijske proizvodnje (aluminijumski delovi u vazduhoplovnoj industriji, složeniji oblici delova kao na sl. 5.37, itd.). Umesto gume mogu da se koriste pojedini polimerni materijali. Guma može da igra ulogu izvlakača (sl. 5.37) ili matrice.

Sl. 5.37 izvlačenje gumom

5.1.6.3 Oblikovanje razvlačenjem Ovaj postupak je namenjen dobijanju delova pretežno većih dimenzija (avio industrija itd.), koji se proizvode u manjim serijama. Steznim čeljustima lim se steže na krajevima i oblikuje preko oblikača (sl. 5.38 i 5.39).

Sl. 5.38 Shema oblikovanja postupkom razvlačenja


103

Sl. 5.39 Prikaz oblikovanja razvlačenjem na uređaju sa obrtnim oblikačem i

pokretnim steznim čeljustima

5.1.6.4 Rotaciono izvlačenje

Deformisanje se izvodi na mašinama koje su u principu slične strugu. Oblikač sa profilom koji odgovara gotovom komadu rotira zajedno sa limom koga priteže držač. Alat (valjčić ili drugi oblik) u parcijalnom zahvatu oblikuje komad (sl. 5.40). Dobijaju se osnosimetrični komadi često složenih krivolinijskih kontura (satelitske antene itd.).

Sl. 5.40 Rotaciono izvlačenje (levo – početni položaj, desno – kraj oblikovanja)


104

Mašine za rotaciono izvlačenje mogu da budu veoma sofisticirane (CNC), i primenjuju se upravo za dobijanje komada sa složenim krivolinijskim konturama. Principska shema takve mašine data je na sl. 5.41. Profil oblikača nije fiksan već se programski formira kretanjem valjka (pokretan u dve koordinatne ose). Na isti način deluje i valjčić za oblikovanje (desno na sl. 5.41).

Sl. 5.41 Rotaciono izvlačenje na CNC mašini

Primenjuje se i postupak rotacionog izvlačenja sa stanjenjem u dve varijante: istosmerno i suprotnosmerno (sl. 5.42)i to za spoljašnju i unutrašnju obradu. Polazni komad ima veću debljinu i na račun njenog smanjenja dobija se željena geometrija rotacionog komada. Deformacione sile su znatno veće u odnosu na posupak sa sl. 5.40.

Sl. 5.42 Rotaciono izvlačenje sa stanjenjem


105

5.1.6. 5 Razna oblikovanja izvlačenjem Na sledećim slikama dati su postupci veoma često prisutni u praksi. Mogu da budu složeniji (na pr. izvlačenje iz trake) ili veoma jednostavni (proširenje kraja cevi, izrada rebra na cilindričnom komadu itd.).

Sl. 5.43 Duboko izvlačenje sitnih komada neposredno iz trake

Sl. 5.44 Postupnost pri dubokom izvlačenju koničnih oblika


106

Sl. 5.45 Proširivanje cevi (levo) i oblikovanje rebra (desno)

Sl. 5.46 Proširivanje (izvlačenje) probijenog otvora na komadu od lima

5.1.7 Duboko izvlačenje sa stanjenjem (IRONING) Početni oblik je razvijeno stanje prečnika Do i debljine so. U toku procesa obrade menja se prečnik komada i debljina zidova, a debljina dna ostaje nepromenjena, prema donjoj slici. Na račun promene debljine povećava se visina.

Sl. 5.47 Faze dubokog izvlačenja sa stanjenjem


107

Relativno stanjenje za prvu i n-tu operaciju:

o

1o1 s

ss −=ε ;

o

n1nn s

ss −=ε −

εmax=30÷40 % Primer alata sa držačem za izvlačenje kroz tri prstena dat je na sl. 5.48, a na sl. 5.49 primer

prese sa dve radne pozicije za oblikovanje u dvostepenim alatima.

Sl. 5.48 Alat sa izvlačenje sa stanjenjem, a) sa jednom matricom; b) sa 3 matrice (2, 4, 5)

Sl. 5.49 Horizontalna dvopoziciona presa za izvlačenje sa stanjenjem


108

Zbog većih debljina polaznog materijala držač često nije potreban, pa se mogu koristiti i mašine jednostrukog dejstva. S obzirom da se obrada završava u jednom hodu izvlakača koji prolazi kroz više matrica neophodan je veći hod mašine (najčešće hidraulične prese). Mora se obezbediti stroga centričnost osa izvlakača i osa postavljenih matrica (prstenova). Pri obradi je obavezno podmazivanje. Iako se oblikovanje dubokim izvlačenjem sa stanjenjem vezuje za deformisanje limova, po naponsko-deformacionim osobinama procesa ono je bliže procesima zapreminskog oblikovanja, pre svega istiskivanju, pa je i priprema za podmazivanje komada od čelika slična. Prethodno se površine komada elektrohemijski tretiraju (fosfatiraju), a kao mazivo (koje se ponekad prinudno dovodi kroz otvore na matricama), najčešće se koristi molidben-di-sulfid (MoS2) . Kombinacija fosfatiranja i MoS2 je veoma česta i praktično neophodna kod ove obrade i drugih postupaka hladnog masivnog oblikovanja (istiskivanje, hladno kovanje) . Kvalitet površina i tačnost dimenzija su na visokom nivou slično kao kod postupaka hladne zapreminske obrade. Izvlačenje sa stanjenjem se najviše koristi u masovnoj proizvodnji ambalažnih konzervi (različite vrste alkoholnih i bezalkoholnih pića, hrana itd.), vojnoj industriji itd. U poglavlju 5.1.9 dat je primer tehnološkog procesa dobijanja konzerve u kome značajnu ulogu igra ovaj postupak plastičnog oblikovanja.

5.1.8 Osnovni elementi projektovanja tehnološkog procesa dubokog izvlačenja Duboko izvlačenje je, prema različitim pokazateljima, najznačajnija tehnologija u okviru obrade deformisanjem i jedna od najznačajnijih u okviru obrade metala uopšte. Zato je potrebno detaljno predvideti sve aktivnosti po odgovarajućem redosledu, koje će omogućiti da se od polazne table ili trake lima dobije gotov komad (u manjoj ili većoj seriji). Važno je podvući ekonomski aspekt u svakoj aktivnosti, kao i potrebu poštovanja svih mera na zaštiti okoline i bezbednosti u radu. Sledeće aktivnosti su potrebne za projektovanje procesa oblikovanja limova dubokim izvlačenjem:

1) analiza tehnologičnosti konstrukcije gotovog komada, 2) određivanje oblika i dimenzija razvijenog stanja, 3) definisanje procesa izrade razvijenog stanja (tip, parametri, alati, mašine itd.), 4) određivanje broja operacija oblikovanja i definisanje geometrijskih parametara komada po

operacijama, 5) definisanje parametara procesa po operacijama (deformacione sile, deformacioni radovi,

brzine itd.) 6) definisanje podmazivanja (zone, način, sredstva), 7) definisanje eventualnog međuoperacionog žarenja (parametri, uređaji), 8) definisanje operacija posle oblikovanja (opsecanje, probijanje itd.), 9) projektovanje alata (parametri, konstrukcija), 10) izbor mašina.


109

5.1.9 Primer tehnološkog postupka dobijanja konzerve za pića


110

index 22

Documents