Έλαση Διέλαση Ολκή Σφυρηλάτηση. Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ

Transcript

1 Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού Έλαση Διέλαση Ολκή Σφυρηλάτηση Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - 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 συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ

3 Έλαση (ταινίας) Εικόνα 13.1 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 3

4 Έλαση - χαρακτηριστικά Κύριος μηχανισμός στην επίπεδη έλαση : θλίψη, αλλά από καμπύλη επιφάνεια (ράουλο) Ύπαρξη ουδέτερου σημείου στο τόξο επαφής ράουλου - τεμαχίου, όπου η ταχύτητα του ραούλου ισούται με αυτή του τεμαχίου. Αριστερά του ουδέτερου σημείου η συνισταμένη της τριβής είναι μεγαλύτερη της συνισταμένης της τριβής δεξιά. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 4

5 Μεταβολή πλάτους - πάχους Για μικρό λόγο πλάτους προς ύψος του τεμαχίου υπάρχει αύξηση του πλάτους του τεμαχίου. Μεταβολή της αρχικής δομής της χύτευσης (ψαθυρής) σε σχετικά όλκιμη μικροδομή. Ψυχρή έλαση εισάγει ανισοτροπία. Εικόνα 13.2 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 5

6 Παραμόρφωση ραούλων Εικόνα 13.3 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 6

7 Τύποι έλασης Επίπεδη Μορφής - σε στάδια Δακτυλίων Σπειρωμάτων (με επίπεδα αλλά και κυλινδρικά ράουλα - αποτελέσματα καλύτερα από κοπής σπειρώματος) Σωλήνων παχέως τοιχώματος χωρίς ραφή (διαδικασία Mannesmann). Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 7

8 Έλαση διατομής Η σε στάδια Εικόνα 13.4 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 8

9 Έλαση δακτυλίων Εικόνα 13.5 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 9

10 Έλαση σπειρωμάτων Εικόνα 13.6 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 10

11 Έλαση σωλήνων χωρίς ραφή Εικόνα 13.7 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 11

12 Παραλλαγές έλασης Έλαση με μικρή μείωση χρησιμοποιείται για βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων επιφανειακά. Ράουλα χρησιμοποιούνται και στην περίπτωση της επιπεδοποίησης / ευθυγράμμισης ταινίας ή σύρματος. Συνδυασμοί έλασης / σφυρηλάτησης Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 12

13 Ευθυγράμμιση σύρματος Εικόνα 13.8 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 13

14 Διέλαση Εικόνα 13.9 Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 14

15 παραδείγματα Εικόνα Εικόνα Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 15

16 Διέλαση-χαρακτηριστικά Πίεση τεμαχίου μέσω εμβόλου, ώστε να διέλθει από το άνοιγμα ενός καλουπιού. Βασικοί παράγοντες τριβή τεμαχίου - δοχείου και τεμαχίου - μήτρας λόγος διέλασης R=A o /A 1, όπου Α διατομή και δείκτες ο=αρχική, 1=τελική παραμόρφωση ε=ln(a ο /A 1 )=ln R λίπανση εν θερμώ: γυαλί, γραφίτης κλπ εργαλειομηχανές : υδραυλικές πρέσσες Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 16

17 Τύποι διέλασης Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 17

18 Τύποι διέλασης άμεση - υπάρχει τριβή τεμαχίου με το τοίχωμα του δοχείου και της μήτρας έμμεση (ανάστροφη) - τριβή μόνο στο γωνιακό τμήμα της μήτρας υδροστατική - άμεση, χωρίς τριβή, αλλά με πρακτικές δυσκολίες δυναμική - έμμεση για κοίλα σχήματα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 18

19 Μορφή μητρών διέλασης Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 19

20 Παραδείγματα διέλασης Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 20

21 Διέλαση σωλήνα Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 21

22 Διέλαση σωληναρίων Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 22

23 Ολκή Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 23

24 Ολκή - χαρακτηριστικά Μείωση της διατομής σύρματος κλπ μέσω ελκυσμού (τραβήγματος) μέσα από το άνοιγμα ενός καλουπιού. ομοιότητες με την έλαση, κυρίως για μικρές μειώσεις πάχους (αποπεράτωση) Τεμάχια : σωλήνας, ράβδος, ταινία Εργαλειομηχανές : γραμμικής διαδρομής σαν μηχανές εφελκυσμού με τύμπανο τύλιξης σύρματος. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 24

25 Μήτρα ολκής σύρματος Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 25

26 ΟΛΚΗ-ΣΥΡΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗ Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 26

27 Σφυρηλάτηση Κύριος μηχανισμός : θλίψη Συνήθως σε υψηλή θερμοκρασία (θερμή σφυρηλάτηση) Τύποι : ανοιχτής μήτρας, μήτρας τύπωσης, κλειστής μήτρας Λίπανση : θερμή σφυρηλάτηση : γραφίτης, γυαλί κλπ. ψυχρή σφυρηλάτηση : σάπωνες, μεταλλικά άλατα κλπ. Σφυρηλασιμότητα : η ικανότητα μείωσης ύψους χωρίς ρωγμάτωση ελέγχεται με δοκιμές θλίψης. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 27

28 ΣΤΑΔΙΑ Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 28

29 Σφυρηλάτηση ανοιχτής μήτρας Μείωση ύψους ενός μπλόκ υλικού με χρήση επίπεδων ή μορφοποιημένων πλακών Η μείωση του ύψους οδηγεί σε αύξηση των άλλων διαστάσεων, λόγω της διατήρησης του όγκου του υλικού. Ανομοιογενής παραμόρφωση λόγω τριβής στην διεπιφάνεια πλακών-τεμαχίου βαρελοειδές σχήμα ενός αρχικά κυλινδρικού τεμαχίου. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 29

30 Σφυρηλάτηση ανοιχτής μήτρας Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 30

31 Σφυρηλάτηση κλειστής μήτρας Μοιάζει με την τύπωση αλλά η προεξοχή είναι ελάχιστη. Έχει σημασία ο καλός έλεγχος του όγκου και της ροής του υλικού του τεμαχίου, ώστε ούτε να δημιουργούνται κενά, αλλά ούτε και να σταματά το εργαλείο πριν ολοκληρωθεί η διαδρομή. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 31

32 Ταχύτητα παραμόρφωσης Παραμόρφωση e=(h 1 -h 0 )/h 0 ε=ln(h 1 /h 0 ) Με σχετική ταχύτητα των πλακών υ, η ταχύτητα παραμόρφωσης είναι : de/dt = d((h 1 -h 0 )/h 0 )/dt = (1/h 0 ) dh 1 /dt = -υ/h 0 dε/dt = d(ln(h 1 /h 0 ))/dt = (1/h 0 ) dh 1 /dt = -υ/h 1 δηλαδή η ταχύτητα παραμόρφωσης μεγαλώνει στις λεπτές διατομές Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 32

33 Μεταβολή ταχύτητας παραμόρφωσης Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 33

34 Διάγραμμα φορτίου-διαδρομής Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 34

35 Τύπωση (coining) Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 35

36 Ειδικές κατηγορίες σφυρηλάτησης Τύπωση νομισμάτων ή γενικότερα σφυρηλάτηση τελικού σταδίου-ακριβείας (πιέσεις έως 6 φορές μεγαλύτερες του ορίου διαρροής του υλικού). Κορύφωση, πχ για κατασκευή κεφαλών ήλων - κοχλιών (κλειστής μήτρας) Τοπική σφυρηλασία - πρβλ. και παραδοσιακούς τεχνίτες σιδηρουργίας. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 36

37 Κορύφωση Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 37

38 Τοπική σφυρηλασία Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 38

39 Σχεδιασμός μητρών σφυρηλάτησης Συχνά απαιτούνται πολλά στάδια με ενδιάμεσες μήτρες Χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στα ράδια και στις κωνικότητες για σωστή εξόλκευση του τεμαχίου από τη μήτρα Βασικό κριτήριο είναι η ομαλή ροή του υλικού προσομοίωση πεπερασμένων στοιχείων. Υλικά : εργαλειοχάλυβες με απαίτηση να ανθίστανται στη φθορά, στο θερμικό σόκ, στις τάσεις σε υψηλές θερμοκρασίες. Περιέχουν Ni, Mo, V, και Cr. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 39

40 Πρέσσες Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 40

41 Σφύρες Εικόνα Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 41

42 Κατάλογος Αναφορών Εικόνων (1/3) Εικόνα : S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 13.9: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 13.10: Εικόνα 13.11: 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 13.12: Εικόνα 13.13: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 13.14: 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 13.15: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 13.16: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 42

43 Κατάλογος Αναφορών Εικόνων (2/3) Εικόνα 13.17: 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 13.18: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 13.19: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 13.20: 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 13.21: Εικόνα 13.22: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 13.23: 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 13.24: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 13.25: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - ΕΜΤ 43

44 Κατάλογος Αναφορών Εικόνων (3/3) Εικόνα 13.26: 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 13.27: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 13.28: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 13.29: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Οκτ-15 Γ. Βοσνιάκος Επισκόπηση κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού - 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.