Διαμορφώσεις συμπαγούς υλικού (bulk deformation processes)

Transcript

1 Διαμορφώσεις συμπαγούς υλικού (bulk deformation processes) 1. Τα χαρακτηριστικά των κυριότερων διαμορφώσεων του συμπαγούς υλικού συνοψίζονται στον Πίνακα που ακολουθεί. 2. Για τον υπολογισμό των τάσεων και των φορτίων στις κατεργασίες διαμόρφωσης του συμπαγούς υλικού εφαρμόζονται οι ακόλουθες μέθοδοι: Υπολογισμός με βάση την ομοιογενή παραμόρφωση (υποεκτιμά την πραγματικότητα). Εκτίμηση με βάση την ανομοιογενή παραμόρφωση (χρησιμοποιείται η λύση της ομοιογενούς παραμόρφωσης x συντελεστή αναμοιογένειας ή άλλη προσεγγιστική λύση με βάση μια απλοποιημένη ισορροπία δυνάμεων ή ενεργειακή θεώρηση. Δυνατή επίσης η χρήση νομογραφημάτων) Εφαρμογή της μεθόδου του λόφου τριβής (slab-method). Εφαρμογή μεθόδων οριακής ανάλυσης (limit analysis). Εφαρμογή της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων (FEM). 3. ΣΦΥΡΗΛΑΤΗΣΗ Για την μέση πυκνότητα φορτίου p av μπορεί να χρησιμοποιηθεί νομογράφημα, όπως αυτό που ακολουθεί, βλέπε επίσης Σχ.6 σελ.77 διδακτ. Βιβλίου. 1

2 4. ΕΛΑΣΗ Μεταβολή δομής κατά την θερμή έλαση. Πλάτυνση των ραούλων (roll flattening). Κατά τα γνωστά για του υπολογισμό της πλάτυνσης των ραούλων χρησιμοποιείται η σχέση του Hitchock που όμως επιλύεται μέσω δοκιμών. Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί το ακόλουθο νομογράφημα κατά Wuzatowski. 2

3 Κατανομή πίεσης στο τόξο επαφής. Κατά τα γνωστά, υπολογίζεται με βάση την μέθοδο του λόφου τριβής. Η μεταβολή της, συναρτήσει των παραμέτρων της έλασης δίδεται στα σχήματα που ακολουθούν. Δύναμη (φορτίο) έλασης. Για τον υπολογισμό του φορτίου έλασης εφαρμόζεται ένα αριθμός σχέσεων που προκύπτουν από προσεγγιστικές λύσεις του αντίστοιχου λόφου τριβής ή με αναγωγή της έλασης σε αντίστοιχη γεωμετρία σφυρηλάτησης. Εκτός από τις σχέσεις που περιλαμβάνει το διδακτ. Βιβλίο αναφέρονται και οι ακόλουθες: Όταν h av /L c < 1 τότε για τον υπολογισμό του p av μπορεί να χρησιμοποιηθεί το νομογράφημα που χρησιμοποιείται στη συμπίεση (σφυρηλάτηση) υπό επίπεδη παραμόρφωση (plain strain). Σημείωση: Για w/h 1 > 10 (και κατά άλλους ερευνητές για w/h 1 > 4) η έλαση μπορεί να θεωρηθεί ότι συμβαίνει με συνθήκες επίπεδης παραμόρφωσης. Όταν h av /L c > 1 τότε η έλαση λαμβάνει χώρα με συνθήκες εντονης ανομοιόμορφης τρισδιάστατης πλαστικής παραμόρφωσης και για τον υπολογισμό του p av μπορεί να χρησιμοποιηθεί το νομογράφημα κατά R. Hill που ακολουθεί. Προφανώς: P av = Q i x Y av 3

4 Έκταση κατά πλάτος (spread) στην έλαση. Έκταση κατά πλάτος (spread) στην έλαση παρουσιάζεται συνήθως στη θερμή έλαση και όταν το πλάτος του δοκιμίου είναι συγκρίσιμο με το πάχος του. Σχηματική παράσταση της κατα πλάτος έκτασης δίδεται στο Σχήμα που ακολουθεί. Για του υπολογισμό του spread έχουν προταθεί διάφορες ημι-εμπειρικές σχέσεις. 4

5 Έλαση μορφής. Έλαση σπειρωμάτων (thread rolling). Προέλευση: Kalpakjian, and Schmid,

6 5. ΔΙΕΛΑΣΗ Πίεση και φορτίο διέλασης. 6

7 Προέλευση: Kalpakjian, and Schmid, Διέλαση σωλήνων. Προέλευση: Kalpakjian, and Schmid,

8 6. Ολκή Σωληνοποίηση Εφαρμογή μεθόδου λόφου τριβής στην ολκή. Προέλευση: Kalpakjian, and Schmid, Συνθήκες τριβής Ο προσδιορισμός των τριβολογικών συνθηκών στη διεπιφάνεια εργαλείουτεμαχίου είναι γενικά, θέμα πολύπλοκο και δύσκολο. Όταν δεν δηλώνεται διαφορετικά, μια πρώτη επιλογή του συντελεστή τριβής μπορεί να γίνεται από τον Πίνακα που ακολουθεί. Προέλευση: Beddoes, and Bibby, Παραμένουσες τάσεις σε κατεργασίες διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού Ως παραμένουσες τάσεις (residual stresses) ορίζονται οι αυτο-ισορροπούμενες τάσεις που υπάρχουν σ ένα υλικό ή μια κατασκευή όταν απουσιάζουν εξωτερικές δυνάμεις και ροπές. Είναι γενικά παραδεκτό ότι στην πράξη δεν μπορεί να υπάρξει υλικό ή κατασκευή χωρίς την ύπαρξη παραμενουσών τάσεων. 8

9 Οι παραμένουσες τάσεις είναι συνάρτηση των θερμικών και μηχανικών δράσεων που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια των κατεργασιών κοπής, διαμόρφωσης, συγκόλλησης ή τροποποίησης της επιφάνειας και επηρεάζουν σημαντικά (θετικά ή αρνητικά) τη λειτουργική συμπεριφορά του κατεργασμένου τεμαχίου/εξαρτήματος. Παραμένουσες τάσεις κατά την έλαση Παραμένουσες τάσεις κατά την συρματοποίηση 9

10 9. Οικονομοτεχνικά στοιχεία κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού. Προέλευση: Kalpakjian, and Schmid, Τυπολόγιο. [Kalpakjian, and Schmid, 2003]. 10

11 Βιβλιογραφία Altan, T., Oh, S.-I. and Gegel, H., Metal Forming Fundamentals and Applications, ASM International, Beddoes, J. and Bibby M.J., Principles of metal manufacturing processes, Arnold, London, Hosford, W.F. and Caddell, R.M., Metal Forming, Mechanics and Metallurgy, 2 nd ed., Prentice Hall, Kalpakjian, S. and Schmid, S.R., Manufacturing Processes for Engineering Materials, Prentice Hall, 4 th ed., New Jersey,