ODGOVORI PP2-OMD-2014

1. Definicija oblikovanja metala deformiranjem.

Pod oblikovanjem materijala deformiranjem podrazumijeva se davanje metalu konaan oblik plastinom deformacijom i razdvajanjem.

2. Skice raznih postupaka oblikovanja metala deformiranjem:

a) Savijanje; b) Duboko vuenje; c) Optiskivanje; d) Vuenje vrata; e) Kovanje; f) Istiskivanje; g) Provlaenje.

a) Savijanje:

b) Duboko vuenje:

c) Optiskivanje:

d) Vuenje vrata:

e) Kovanje:

f) Istiskivanje:

g) Provlaenje:

3. Primjena postupaka oblikovanja metala deformiranjem njene proizvodne, tehnike i ekonomske prednosti.

S obzirom na oblik poetnog materijala plastina deformacija se primjenjuje za: a) Preradu limova (table limova, trake, komadi-platine)

b) Preradu kompaktnih tijela (valjani, kovani profili raznih oblika poprenog presjeka, ipkasti materijal, gredice, debele ploe. Proizvodno-tehnike prednosti su:

- Jednim relativno jednostavnim hodom stroja za OMD proizvode se dijelovi vrlo kompliciranog oblika,

- Tonost izraenih dijelova je velika jer se mogu postii vrlo uske izradne tolerancije

- Dobivaju se proizvodi visokih mehanikih kvaliteta koji uz to imaju i relativno manju masu.

Ekonomske prednosti su:

- Mali utroak materijala jer je otpad sveden na minimum,

- S odgovarajuom opremom, alatima i ureajima uz neophodnu automatizaciju tehnolokog postupka moe se postii vrlo visoka proizvodnost,

- Ne zahtjeva visokokvalificiranu radnu snagu jer strojevi za OMD su jednostavni za posluivanje

- Mogua je proizvodnja velikih koliina uz nisku cijenu kotanja i uz dobivanje sloenih oblika.

Uteda u materijalu:

4. Podjela OMD.

S obzirom na temp rekristalizacije:

-ispod temp rekristalizacije- hladno OMD

- iznad temp rekristalizacije- toplo OMD

Ako se oblikuje deformiranjem olovo visoke istoe n temp -23C to je jo uvijek plastina obradba u toplom stanju, dok je obradba elika na 400C obradba u hladnom stanju. Temp rekr. je ona temperatura na koju treba dovesti materijal, sve promjene nastale uslijed hladne plastine deformacije vraaju se u poetno stanje.

S obzirom na dovoenje temp:

-Hladna obrada (sobna temp):

-Topla obrada (300C)

S obzirom na zakon teenja:

-Oblikovanje lima deformiranjem: zakon teenja Prandtl-Reus-ov

-Volumensko oblikovanje deformiranjem: zakon teenja Von Mises

S obzirom na stanje naprezanja:

Jednoosno stanje naprezanja:

Dvoosno stanje naprezanja:

Troosno stanje naprezanja:

5. Objasni pojam elastine i plastine deformacije.

Elastina deformacija: Ako se vlana epruveta optereti, tada se ona najprije rastee isto elastino. Proba se vraa natrag u prvobitni poloaj nakon optereenja.

Plastina deformacija: Ako tijelo nakon prestanka djelovanja sila se ne vrati u prvobitan oblik i dimenzije nego i nadalje zadri novi oblik i dimenzije.

Djelovanje vanjskih sila na tijelo (slika):

Vlana epruveta- poetni poloaj i nakon optereenja (slika):

Ovisnost naprezanja plastinog teenja od deformacije (slika):

6. Oblikovljivost materijala.

Oblikovljivost materijala je omjer izmeu najvee deformacije koju neki materijal moe podnijeti bez nestabilnosti

pukotina, loma i parametara procesa. OM =najvea deformacija

parametri procesa

Mogunosti procjene oblikovljivosti materijala:

a) Pomou produljenja

A10 =1 0

0 100%

Poveanjem A10 poveava se oblikovljivost.

b)Pomou kontrakcije materijala:

Ar =0 1

0 100%

Poveanjem Ar bolja oblikovljivost mat.

c) Pomou Rfaktora (to je vei, vea je oblikovljivost)

Rf =bs

=ln

b0b

lns0s

d) Pomou eksponenta n kod prorauna kf (to je n manji, oblikovljivost je bolja)

kf = kfc n

8. Oblikovljivost u postupku savijanja savitljivost (izvod).

Izraz za odreivanje unutarnjeg polumjera savijanja: (R

t)

min=

60

Ar 1

Savijanje i vlani pokus (slika):

sav = vl

a) Neutralna os prolazi kroz sredinu materijala:

sav = ln0

vl = lnA0Af

= ( + )

0 = ( +

2)

0- srednje vlakno

- vlakno na rubu savijanja

Dijagram: ovisnosti R/t od Ar

b) Neutralna os ne prolazi kroz sredinu materijala:

R

t=

(100 Ar)

200 Ar Ar

9. Oblikovljivost u postupku kovanja kovkost.

Kovkost se moe procijeniti pomou:

a) Pokusom na torziju:

Postoji visoki koef izmeu odnosa broja okretaja epruvete u trenutku loma i podobnosti materijala oblikovanju. to je n vei to je kovkost bolja.

b) Pokus za procjenu penetracije materijala u procjep:

Mjeri se dubina penetracije materijala u procjep. Ako ide do kraja kovkost je izvrsna.

c) Sabijanjem valjia:

Uzima se odreeni broj valjia, koji se zagrijavaju na odreenu temp, nakon toga se sabijaju dok se ne pojavi pukotina.

Ako nema pukotina mat je izvrstan za kovanje.

10. Oblikovljivost u postupku dubokog vuenja.

Procjenjuje se pomou:

a) Anizotropije (Rfaktor)

Rfaktor =bs

=ln

b0b

lns0s

b) Pomou dijagrama granine oblikovljivosti:

To je dijagramski prikaz kritine deformacije. Dijagram jasno razluuje razaranje od podruja uspjeno postignute

deformacije. Vrijednosti logaritamske def se raunaju: 1 = ln1

, 2 = ln2

d- je promjer koji se promatra prije deformacije,

l- je odgovarajua veliina promjene promjera nakon deformacije.

11. Plastinost materijala.

Plastinost materijala je sposobnost materijala da trajno mijenja svoj oblik.

Kao mjerilo mogu posluiti u komparativne svrhe karakteristike materijala:

- produljenje A10, kontrakcija presjeka Ar, Charpyev rad, naprezanje plastinog teenja kf, specifini rad deformacije w, vlana vrstoa Rm, granica teenja Re.

Sposobnost plastinosti materijala ovisi o:

-vrsti materijala (elik, alumunij),

-stanju materijala (areno, normalizirano),

-strukturi materijala (finozrnata, grubozrnata) ,

-kemijskom sastavu

12. Deformabilnost materijala.

Deformabilnost materijala je sposobnost materijala da trajno mijenja svoj oblik odreenom tehnologijom. Tehnologija obuhvaa: naprezanja, povijest deformacije (valjanje s i bez toplinske obrade), brzinu deformacije i temp.

Dijagram ovisnosti deformabilnosti od temperature za neki elik:

13. Pokusom odreivanje plastinosti (deformabilnosti materijala).

Uzima se odreeni broj valjia, koji se zagrijavaju na odreenu temp. Nakon toga se sabijaju dok se ne pojavi pukotina.

Mjere se plotine povrina A0 i A1. Za savreno plastine materijale je A0A1

= 0 jer je A1 beskonano velik, a posve krhke

materijale A0A1

= 1.

Dijagram: ovisnost omjera povrina od temp zagrijavanja:

16. Oporavak ili predah i rekristalizacija.

Sve promjene nastale kod hladne def monokristala i polikristala pomou oporavka i rekristalizacije vraaju (pribliavaju) u poetno stanje.

Tpredaha = (0,25 0,3)Ttalj, K

Trek = 0,4 Ttalj, K

Dijagram promjene mehanikih osobina oporavkom i rekristalizacijom:

Dijagram rekristalizacije:

Kritini stupanj rekristalizacije je izmeu 5 10%. U tom se sluaju kod temp 700C dobiva grubozrnata struktura.

Dijagrami utjecaja log def, temp i vremena na veliinu zrna nakon rekristalizacije:

18.Osnovne jednadbe ravnotee sustava koje su primijenjene za postupke OMD.

23. Nain proizvodnje sile.

Medij se moe aktivirati pomou mehanike energije, detonacije eksploziva, kratkotrajne ekspanzije komprimiranog plina, pranjenja elektrine energije pomou magnetskog polja.

24. Konstantnost volumena.

Pretpostavlja se da obujam pri plastinoj def materijala V0 ostaje nepromijenjen. Prilikom sabijanja nekog tijela s tlakom 1000 N/mm dolazi do redukcije volumena V i to za elik 0,6%, bakar 07,%, aluminij 1,3%.

V0 = a0 b0 h0 V1 = a1 b1 h1

25. Rad deformacije w, kfm, Wid, f.

Slika: sabijanje prizme za beskonano mali iznos: h1

h0

Za beskonano mali pomak:

dWid = F dh

Wid = F dhh1

h0

F = kf A

Wid = kf A dh = kf V

h dh = kf V

dh

h

h1

h0

h1

h0

h1

h0

kf V dh

h= kf V

dh

h

h0

h1

h1

h0

Wid = kf V dh

h

h0

h1

= V kf d

0

=

0 je specifini rad deformacije

Ako je kf konstanta slijedi:

w = kf

= lnh0h1

kfm =w

- srednje naprezanje plastinog teenja

kf je naprezanje plastinog teenja je logaritamska deformacija

26. to je srednje naprezanje plastinog i kako se ono izraunava? Nacrtati dijagram i objasniti. Kako se rauna stvarni rad deformacije?

27. Proraun sile za sabijanje.

Kod sabijanja cilindra izmeu dodirnih povrina materijala koji se sabija i alata djeluje trenje.

Idealna sila sabijanja:

Ako se trenje zanemari dobiva se jednoosno stanje naprezanja: Fid = A1 kf, N Stvarna sila sabijanja:

prema vieosnom stanju naprezanja: Fstv =Fidf

, N

f je stupanj iskoritenja.

28. Proraun sile za valjanje.

d = R [(R h

2)

2

] = R R + R h h

4 R h

d = R h A0 = h0 b, plotina povrine poetnog presjeka

A1 = h1 b, plotina povrine izlaznog presjeka h = h0 ha, apsolutna deformacija (razlika visina)

= lnA0Aa

, logaritamska deformacija

Ad = d b, plotina povrine oblikovanja

kfm =w

, srednje naprezanje plastinog teenja

Fid = Ad kfm, idealna sila valjanja

Fstv =Fidf

, stvarna sila valjanja

29. Proraun sile za provlaenje.

Poetni presjek: A0 =

4(Da0

2 Di2)

Konani presjek: A1 =

4(Da1

2 Di2)

Logaritamska deformacija: = lnA0A1

Fid = A0 w-idealna sila oblikovanja na poetku provlaenja Fid = A1 w-idealna sila oblikovanja na kraju provlaenja

Fstv =Fidf

-stvarna sila oblikovanja

kfm =w

30. Proraun sile za istiskivanje.

Poetni presjek: A0 =

4(Da0

2 Di2)

Konani presjek: A1 =

4(Da1

2 Di2)

Logaritamska deformacija: = lnA0A1

Fid = A0 w-idealna sila na poetku istiskivanja Fid = Ai w-idealna sila na kraju istiskivanja

Fstv =Fid

f -stvarna sila istiskivanja

31. Brzina deformacije, alata i estice materijala.

Brzina logaritamske deformacije:

Slika: Promjena brzine logaritamskog stupnja deformacije i brzina alata.

Brzina log deformacije izraunava se openito kao promjena log def u jedinici vremena.

=d1dt

=d

dt(ln

0) =

1

dt

1

0

0 =

1

=

v1

Brzina alata:

Kod sabijanja nekog paralelopipeda paralelnim ploicama s visine h0 na h1 iznosit e srednja brzina alata: val =h0h1

t

gdje je t,s trajanje sabijanja.

Stvarna brzina alata bit e promjenjiva, mijenjat e se od poetka sabijanja do nule na kraju sabijanja.

Dijagram brzine log def i brzina alata za kovaki bat:

Brzina estice materijala:

Brzina estice je razliita jer estice prevaljuju razliite puteve za isto vrijeme t. Postoje toke gdje je brzina estice nula i toke gdje je brzina estice iznad 1 m/s. Brzina mat estice vm se ne moe izmjeriti.

32. Koeficijent trenja za hladnu plastinu deformaciju objasnite model na osnovu kojega se tumai fizikalna priroda sile trenja.

Dva tijela koja su u meusobnom dodiru, u kontaktu su samo na nekim mjestima, tj tamo gdje se ispupenje alata dodiruje s ispupenjem radnog predmeta. Broj hladno lokalno zavarenih mjesta ovisan je o sredstvu za podmazivanje pa faktor trenja kod hladnog OMD ako je podmazivanje dobro iznosi 0,05-0,1.

Sredstva za podmazivanje koja se najee koriste:

-MoS2 praak (molibdensulfid), -natrium stearat,

-PbS,

-emulzija sapunice,

-mineralno ulje,

-natrium borat

33. Koeficijent trenja za toplu plastinu deformaciju objasnite model na osnovu kojega se tumai fizikalna priroda sile trenja.

Dva tijela koja su u meusobnom dodiru, u kontaktu su samo na nekim mjestima, tj tamo gdje se ispupenje alata dodiruje s ispupenjem radnog predmeta. Kod tople OMD broj lokalno zavarenih mjesta je daleko vei nego kod hladne OMD. Broj toplo zavarenih mjesta ovisan je o sredstvu za podmazivanje pa faktor trenja kod toplog OMD, ako je

podmazivanje dobro iznosi 0,1-0,3 a ponekad i do max 0,577.

Sredstva za podmazivanje: Koloidni grafit s vodom ili uljem, MoS2

34. Zato koristimo grafit kao sredstvo za podmazivanje kod plastine deformacije elika u toplom stanju.

Zato to se grafit sastoji od lamelarne strukture za iji je lom potrebna mala sila, to kod podmazivanja s grafitom faktor trenja iznosi 0,1.

35. Objasnite prednost upotrebe grafita i MoS2 za podmazivanje u procesima plastine obrade metala, te nacrtajte dijagram ovisnosti faktora kontaktnog trenja od specifinog tlaka na obje vrste maziva.

Grafit se sasotji od lameralne strukture za iji je lom potrebna mala sila, to pod podmazivanja s grafitom faktor trenja iznosi 0,1.

Kod tlaka oko 700 N/mm faktor trenja je priblino isti za grafit i za molibdensulfid pa je svejedno koji e se materijal primijeniti za podmazivanje. Grafit je jeftniji pa se ee upotrebljava.

36. Homogeno preoblikovanje.

Nazivamo ono kod kojega se svaka toka materijala nalazi pod jednakim deformacijama. a) Postoje samo normalna naprezanja i njih nazivamo glavnim naprezanjima: x =1 , y =2, z =3. b)Smina naprezanja ne postoje: xy= xz= yz=0

37. Relativna sposobnost oblikovanja 1 izvesti i objasniti, primjeri iz prakse.

1 = max m

2 max

max je maksimalna vrijednost djelujueg glavnog naprezanja.

m je srednje normalno naprezanje

m =1 + 2 + 3

3

Veliina 1 moe poprimiti vrijednost: 1 = 0 za sluaj m = max to jest ako je 1 = 2 = 3 = m (jednakomjerni vlak).

1 = 1 za sluaj max = m to jest ako je 1 = 2 = 3 = m (jednakomjerni tlak).

38. Relativni otpor plastinog teenja 2 izvesti i objasniti, primjeri iz prakse.

2 = 1 max min

2 max

Veliina 2 moe poprimiti vrijednost: 2 = 0 za sluaj min = max (isti smik)

2 = 1 za sluaj max = min to jest 1 = 2 = 3 tj. za ravnomjerno svestrano naprezanje bez obzira jer vlano ili tlano.

39. Kada i zato e biti bolja deformabilnost materijala tijela u obliku kugle kod dva sluaja tlaenja prikazana na slici?

Jednoosno naprezanje- dolazi do loma kuglice:

Troosno naprezanje- ne dolazi do pucanja kuglice:

40. Uvjet teenja kod jednoosnog napregnutog stanja.

Kod jednoosnog naprezanja nastupa teenje materijala kada djelujue naprezanje 1 dostigne vrijednost kf.

= 1 =F

A= kf

44. Izvod izraza za specifini tlak kod tlaenja prizmatinog tijela. Dijagram raspodjele specifinog tlaka na eonim povrinama i diskusija dobivenih rezultata.

h dpx 2 px dx = 0 dpxpx

= 2

hdx

dpxpx

= 2

h dx

lnpx = 2

hx C

px = Ce2h x

kf = Ce2h x

za x =a

2

C = kf e2h

a2 = kf e

ah

Tako je konstanda odreena.

px = kf eah e

2xh = kf e

2h (

a2x)

za x =a

2 px = kf = pmin

za x = 0 px = pmax

48. Maksimalna redukcija prilikom provlaenja.

Minimalni promjer plovlaenja Dmin dobiva se za maksimalnu redukciju: akf

= 1

1 = (1 +tg

) [1 (

DminDb

)

2tg

] +bkf

(Dmin

Db)

2tg

49. Izvod za optimalni kut matrice kod provlaenja.

Polazei od Siebelove jednadbe:

akf

= (1 +

+ c

)

dakfd

= (0

2+ c

1

)

dakfd

= 0

2+ c

1

= 0

= opt = 1

c

opt =

180

opt =

180

1

c

51. Skicirajte koja naprezanja su bitna kod dubokog vuenja i koje naprezanje izaziva guvanje

(nabore)materijala.

r- radijalno naprezanje

t- tangencijalno naprezanje Uslijed tangencijalnih naprezanja mogu se stvoriti nabori kod D.V.

54. Proraun momenta i sile savijanja.

Moment savijanja:

dM = dFx y = dA y

M = dA y

+s0/2

s0/2

Sila savijanja:

=

=

56. Visokobrzinski batovi, skica i objanjenje.

57. Izgled vijenca ukovnja za visokobrzinske batove, skica i objanjenje. 58. Oblikovanje eksplozivom skica principa rada i objanjenje.

59. Oblikovanje elektromagnetskim impulsom (elektromagnetsko formiranje), skica princip rada i

objanjenje.

60. Inkrementalno formiranje, skica i objanjenje postupka.