Απότμηση Διάτρηση Κάμψη Κοίλανση - Τύπωση. Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ

Transcript

1 Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος Απότμηση Διάτρηση Κάμψη Κοίλανση - Τύπωση Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons και δημιουργήθηκε στο πλαίσιο του Έργου των Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων από την Μονάδα Υλοποίησης του ΕΜΠ. Για υλικό που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς. Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ

3 Διάτρηση - απότμηση Εικόνα 12.1 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 3

4 ΠΡΕΣΣΑ ΕΚΚΕΝΤΡΟΥ Εικόνα 12.2 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 4

5 Απότμηση - διάτρηση ελάσματος Έλασμα δημιουργείται από έλαση (και γλωσσολογικά) Μηχανισμός : διάτμηση Έμβολο (κοπτικό) και μήτρα (διάτρηση ονομάζεται όταν απορρίπτεται το κομμένο τμήμα, αλλιώς ονομάζεται απότμηση) Βασική παράμετρος : η χάρη εμβόλου - μήτρας (συνήθως : 2-10% t). Δύναμη απότμησης F = 0.7 UTS t L Εργαλειομηχανές : πρέσσες μηχανικές / ειδικές. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 5

6 ... Αυξανόμενης της χάρης αυξάνει η τραχύτητα της επιφάνειας διάτμησης και των ακμών (μέχρι κάμψης και διάτμησης) Το πλάτος της ζώνης παραμόρφωσης είναι μειωμένο για μεγάλη ταχύτητα παραμόρφωσης και έτσι η επιφάνεια διάτμησης είναι πιο λεία. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 6

7 Διάκριση απότμησης-διάτρησης Απόρριψη Διάτρηση Απότμηση Εικόνα 12.3 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 7

8 Τύποι - παραλλαγές Lancing (κοπή ανοίγματος) Notching (κοπή εγκοπής) Slitting (κοπή ταινίας) Fine blanking (απότμηση ακριβείας (με συγκράτηση) Nibbling (συνεχής κοπή με έμβολο) Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 8

9 Παραλλαγές Εικόνα 12.4 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 9

10 Κάμψη ελάσματος Εικόνα 12.5 Εικόνα 12.6 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 10

11 Κάμψη ελάσματος εφελκυσμός στις έξω ίνες (e o ) θλίψη στις έσω (e i ). Ύπαρξη ουδέτερου άξονα. Θεωρητικά e Θ =e o =e i = 1/ (2R/t + 1) όπου R η ακτίνα καμπυλότητας του ουδέτερου άξονα και t το πάχος του ελάσματος Όταν μικραίνει η R μεγαλώνει η e o και τείνει προς αστοχία, άρα υπάρχει κάτω όριο στην R. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 11

12 Εικόνα 12.7 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 12

13 Ελαστική επαναφορά (springback) Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 13

14 Εικόνα 12.8 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 14

15 ... Για αποφυγή της ελαστικής επαναφοράς εφαρμόζονται : μεγαλύτερη γωνία κάμψης μετά από διαδικασία δοκιμής - πλάνης εφαρμογή υψηλών τάσεων σε V μήτρα με τερματισμό του εμβόλου ελάττωση του Υ εφαρμογή εφελκυστικών τάσεων με έκταση (stretching) Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 15

16 Εργαλειομηχανές κάμψης ελάσματος κλπ Στράντζες με τμηματικά προστιθέμενα εργαλεία τυποποιημένων γωνιών κάμψης Ραουλιέρες διαμόρφωσης - προοδευτικά (πχ για ραφή σωλήνων). Κουρμπαδόροι : ειδική περίπτωση κάμψης σωλήνων, μορφο-διατομών, συνήθως με ράουλα και με χρήση υλικού (πχ άμμος, ελατηριωτές ράβδοι κλπ) στο εσωτερικό της διατομής για αποφυγή τοπικού λυγισμού. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 16

17 Στράντζα Εικόνα 12.9 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 17

18 Κάμψη σε στράντζα Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 18

19 Κάμψη με ράουλα Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 19

20 Κάμψη σωλήνα / δοκού Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 20

21 Βαθειά κοίλανση Μηχανισμός : σύνθετος, με διαξονικό εφελκυσμό στο τοίχωμα και εφελκυσμόθλίψη στη φλάντζα Παράμετροι πάχος-διαμορφωσιμότητα του υλικού ακτίνες καμπυλότητας εμβόλου - μήτρας δύναμη συγκράτησης - έλεγχος ροής του υλικού (πχ με 'χάντρες' (beads)) χάρη (πιθανό 'σιδέρωμα') Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 21

22 Εικόνα Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 22

23 Εικόνα Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 23

24 Βαθειά κοίλανση Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 24

25 Δύναμη κοίλανσης Για κυλινδρικό κυάθιο εμπειρικά δίνεται ως F=π D o t o (D o /D εμβ -0.7) UTS όπου D ο η αρχική διάμετρος ελάσματος, D εμβ η διάμετρος εμβόλου, t o το πάχος ελάσματος και UTS η τάσης θραύσης του υλικού του ελάσματος. Η F επηρεάζεται για ακτίνα καμπυλότητας εμβόλου και μήτρας μικρότερη του 10 t o. Πολύ μεγάλη F οδηγεί συνήθως σε αστοχία στο τοίχωμα του κυαθίου. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 25

26 Τάσεις στη φλάντζα & στο τοίχωμα Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 26

27 Μήτρες (καλούπια) Πολύ μεγάλη ακτίνα καμπυλότητας οδηγεί σε πτυχώσεις στο μη υποστηριζόμενο τμήμα. Η χάρη εμβόλου- μήτρας κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 7% και 14% του πάχους του ελάσματος. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 27

28 Έλεγχος ροής του υλικού Χάνδρα Τελικό περίγραμμα Αρχικό περίγραμμα Χάνδρα Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 28

29 Ανισοτροπία Δείκτης ανισοτροπίας R=ε w /ε t = ln (w o /w f ) / ln(t o /t f ) t,w το πάχος και το πλάτος του ελάσματος δείκτες ο και f : αρχική και τελική κατάσταση. ε w, ε t : κατά πλάτος και πάχος του ελάσματος. Κάθετη ανισοτροπία R=(1/4)(R o +2R 45 +R 90 ). 0, 45 και 90 μοίρες ως προς τη διεύθυνση της έλασης συνδέεται με τον οριακό λόγο κοίλανσης. πχ για κυλινδρικό κυάθιο, είναι ο μέγιστος λόγος διαμέτρου αρχικού ελάσματος προς διάμετρο εμβόλου. Επίπεδη ανισοτροπία ΔR=1/4(R o -2R 45 +R 90 ) Υψηλό ΔR -> 'αυτιά' στο τελικό προϊόν (2, 4 ή 6). Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 29

30 Πρακτική κοίλανσης Σταδιακή κοίλανση επαναληπτικά (ορθή ή ανάστροφη) Η ανάστροφη κοίλανση εκμεταλλεύεται τη μείωση του Υ του υλικού κατά την αντιστροφή της φόρτισης. Κοίλανση χωρίς συγκράτηση γίνεται για D o -D εμβ < 5 t o. Έτσι, το κόστος εργαλείων είναι μικρότερο. Τύπωση κοίλανση μικρού βάθους τοπική παραμόρφωση Λίπανση στη διεπιφάνεια μήτρας - ελάσματος και όχι μήτρας - εμβόλου. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 30

31 Σταδιακή κοίλανση Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 31

32 Κοίλανση χωρίς συγκράτηση Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 32

33 Rubber forming Μήτρα πολυουρεθάνης, ελαστικού ή υδραυλικού υγρού. Πλεονέκτημα : χαμηλή φθορά, χαμηλό κόστος, αποφυγή ζημιών στην επιφάνεια Εφαρμογή : αεροπορικά τεμάχια με μικρή φλάντζα, υλικά με στρώμα επικάλυψης. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 33

34 Κοίλανση σε μήτρα πολυουρεθάνης Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 34

35 Διαμορφωσιμότητα -Ι Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 35

36 Εκτίμηση διαμορφωσιμότητας Οι κύριες παραμορφώσεις ε 1 και ε 2 στην επιφάνεια μετρώνται με πλέγμα κύκλων Πειραματικά χαράσσεται διάγραμμα ε 1 -ε 2 γνωστό ως FLD για διάφορα δοκίμια. Κάθε δοκίμιο αντιπροσωπεύεται στο FLD από ένα σημείο. Στο FLD χωρίζονται περιοχές ασφαλείς και αστοχίας. Τα δοκίμια έχουν διάφορους λόγους μήκους προς πλάτος, έτσι ώστε να επιτυγχάνονται διάφοροι συνδυασμοί ε 1 -ε 2. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 36

37 Διαμορφωσιμότητα - FLD Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 37

38 Άλλες μέθοδοι διαμόρφωσης Διαμόρφωση με έκταση - stretch forming πάκτωση περιφερειακά το τεμάχιο δεν μπορεί να έχει γωνίες Γύρισμα (spinning) μοιάζει με τόρνευση αλλά με εργαλείο-ράουλο αξονοσυμμετρικά τεμάχια Διαμόρφωση κοιλοτήτων με έκταση πχ υδραυλικά ή με ελαστικό παρέμβυσμα συνήθως για σωλήνες. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 38

39 Διαμόρφωση με έκταση Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 39

40 Γύρισμα - spinning Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 40

41 Διαμόρφωση κοιλότητας με έκταση Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 41

42 Κατάλογος Αναφορών Εικόνων (1/3) Εικόνα 12.1: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 12.2: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 12.3: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 12.4: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 12.5: Telecommunication-Equipment_hnresusyg.html Εικόνα 12.6: Εικόνα 12.7: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 12.8: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 12.9: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 42

43 Κατάλογος Αναφορών Εικόνων (2/3) Εικόνα 12.10: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 12.11: Εικόνα 12.12: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 12.13: Εικόνα 12.14: Εικόνα 12.15: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 12.16: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 12.17: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 12.18: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 43

44 Κατάλογος Αναφορών Εικόνων (3/3) Εικόνα 12.19: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 12.20: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 12.21: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 12.22: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 12.23: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 12.24: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 12.25: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 12.26: Εικόνα 12.27: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης ελάσματος - ΕΜΤ 44

45 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα» του ΕΜΠ έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.