Animáció - Hidegzömítés Tevékenység: Ismételje át a zömítés tanult jellemzőit! Gyűjtse ki és tanulmányozza a hidegzömítés alapeseteit! Rajzolja le a hidegzömítés alapeseteit! Jegyezze meg a megengedett zömítési viszony értékeit!Jegyezze meg milyen zömítési viszony esetén végezhető el a zömítés egy, ill. két lépésben. Hidegzömítés alapesetei és geometriai viszonyai A hidegzömítés alapesetei és geometriai viszonyai a 4.6. ábrán láthatók.
4.6. ábra A hidegzömítés alapesetei, zömítés (l/d) viszonyai a) zömítés síklapok között, l/d≤2 b) zömítés síklapok között, a zömített alakot zárt szerszám biztosítja, l/d≤2 c) száras darab zömítése, l/d≤2,3 d) száras darab zömítése,a zömített alakot zárt szerszám biztosítja, l/d≤2,3 Tevékenység: Indítsa el a videófelvételt! Figyelje meg a …. Jegyezze meg a kihajlás hatásait a képlékeny alakítás során! ???????????????? Animáció - A hidegzömítés alapesetei A zömítési viszony értékei fontos jellemzők. Képlékeny állapotban ugyanis a kihajlás sokkal kisebb l/d viszonynál, kevésbé karcsú darab esetén is bekövetkezhet, mint a rudak rugalmas terhelésénél. Ez pedig szabálytalan fejalakot, nem megfelelő anyagáramlást eredményezhet. Tevékenység: Kövesse végig az előzömítő szerszám méreteinek a meghatározását! Rajzolja le az előzömítés vázlatát! Előzömítés A zömítési viszony (l/d) nem lehet túl nagy a kihajlás elkerülése végett. A zömítendő kiinduló hosszméret a térfogat-állandóságból határozható meg. Előfordulhat, hogy a kiinduló darab
hosszából a műveletre jellemzőnél nagyobb l/d viszony adódik. Ilyenkor előzömítést kell alkalmazni. Előzömítéskor a kiinduló hossznak csak egy részét alakítjuk, úgy hogy előzömítéssel egy kevésbé karcsú darabot állítunk elő, majd ezt zömítjük készre, a kihajlás veszélyének elkerülése reményében. Az előzömítés vázlata a 4.7. ábrán látható. Az előzömítésnél megengedett zömítési viszony az ábra jelöléseit alkalmazva b/d≤2,6.
4.7. ábra Az előzömítő művelet vázlata A kúpos alakító üreg méreteit is a térfogat-állandóság alapján határozhatjuk meg: V=V 0
[
d2π Cπ 2 ⋅ (l − a ) = D e + Dd + d 2 4 12
]
(4.4.)
Ebből:
D e = d3 1 +
6 (l − a )tg γ d 2
(4.5.)
Ahol: D e – az előzömített csonka kúp elméleti legnagyobb átmérője C – ugyanannak a magassága γ – a az előzömítő szerszám kúpszöge, értéke 15-25° lehet. Geometriai összefüggésből
C=
De − d γ 2 tg 2
(4.6.)
Jó, ha a szerszámok, élettartamuk növelése érdekében a zárás pillanatában nem ütnek össze, ezért a szerszámüreg magassága C′=C - ∆C Ahol - ∆C≅ 0,2-0,3 mm Az előzömítő csonka kúp maximális átmérője pedig
(4.7.)
D′=D - ∆C⋅tg(γ/2)
(4.8.)
Tevékenység: Rajzolja le a hengeres fejű csavar zömítésének fázisait! Jegyezze meg, hogy mikor végezhető a hidegzömítés két lépésben! Egy hengeres fejű csavar zömítésének fázisai láthatók a 4.8. ábrán.
4.8. ábra Hidegzömítési folyamat lépései A hidegzömítés akkor végezhető két lépésben, ha a zömítési (l/d) viszony nem nagyobb 4.5nél. Tevékenység: Kövesse végig a hidegzömítés erőszükségletének a levezetését! Jegyezze meg a hidegzömítés erőszükségletének végképletét és a jelölések jelentését! Tanulja meg mi okoz nagy különbséget a zömítés kezdeti és végső erőszükséglete között! A hidegzömítés erőszükséglete Hengeres darab síklapok közt történő zömítésekor a szerszámra ható nyomás (az alakítási ellenállás) az alábbi függvénnyel írható le: p = kfe
2µ d −r h 2
(4.9.)
Ahol: k f – az anyag alakítási szilárdsága µ - a felületeken fellépő súrlódási tényező, ami a jó felületi minőségek és a jó kenés eredményeként nem lehet nagyobb 0,1-nél h – a darab magassága d – a darab átmérője r – a vizsgált pont sugara, változó 0-tól d/2-ig. Tevékenység: Rajzolja le a síklapok közötti zömítésnél fellépő alakítási ellenállást bemutató ábrát! A 4.9. ábrán látható a függvény.
4.9. ábra A sík lapok közötti zömítésnél fellépő alakítási ellenállás [p=f(r)] A zömítés erőszükségletét a nyomásfüggvény teljes felületre (r=0-tól d/2-ig) történő integrálásával kapjuk. Azaz: d 2
d 2
0
0
F = ∫ k ⋅ dA = ∫ k f ⋅ e
2µ d −r h 2
⋅ 2rπ ⋅ dr
(4.10.)
Az integrálás nem túlságosan bonyolult lépéseit elvégezve az alábbi összefüggést kapjuk:
d 2 π µd F= k f 1 + 4 3h
(4.11)
ahol a µd (4.12.) k f 1 + 3h kifejezés nem más, mint az alakító felületeken fellépő átlagos (közepes) nyomás (p köz ).
A 4.11. összefüggés a zömítési művelet egy közbenső pillanatában adja meg az erőszükségletet. Ezért beszélhetünk az ún. kezdeti erőszükségletről, ahol az anyag alakítási szilárdsága az alakítatlan anyag jellemzője (k f0 ), ill. a méretek is a kiinduló méreteket jelölik. Így
Fkez det i =
µ d d2π k f 0 1 + 4 3 h0
(4.13.)
Az alakítás végén az anyag már alakított, felkeményedett, alakítási szilárdsága k f1 a zömített darab mérete a kész méretet jelentik. Így
D2π µ D (4.14.) k f 1 1 + 4 3 k Ahol: k – a zömített fej magassága (kötőelemek fejmagasságát jelöli a szabvány „k” betűvel) Fvégső =
Tevékenység:
Nézzen utána, hogyan határozható meg a képlékenyalakító művelet fajlagos ideális munkaszükséglete! (A fajlagos kitétel a térfogategységre vonatkozó munkát jelenti). Kövesse végig a hidegzömítés munkaszükségletének a levezetését! Jegyezze meg a hidegzömítés munkaszükségletének a végképletét! Munkaszükséglet A zömítő művelet munkaszükségletét is meghatározhatjuk a folyamatot leíró egyenletekkel, az átlagos alakító erő és magasságcsökkenés szorzatával. Egyszerűbb azonban, ha alkalmazzuk azt az ismeretünket, miszerint a képlékenyalakító művelet fajlagos (térfogategységre vonatkozó) ideális munkaszükséglete arányos a folyásgörbe alatti területtel. Wid ,fajl = k fköz ⋅ ϕ ö
[Nmm/mm3]
(4.15.)
Ahol
k fköz =
k f 0 + k f1 2
→ ϕ ö = 2 ln
D d
Az ideális kitétel pl. azt jelenti, hogy nem hatnak súrlódó erők. A valós, de fajlagos munkaszükséglet egy hatásfok tényező figyelembe vételével határozható meg. Azaz: Wfajl =
k fköz ⋅ ϕ ö η
[Nmm/mm3]
(4.16.)
Ahol: η - a körülményektől pl. súrlódás, kenés, a szerszámok állapota, stb. függő hatásfok tényező, értéke kisebb, mint 1, hidegzömítésnél 0,8÷0,9 között lehet. Egy adott hidegzömített térfogat alakításához szükséges teljes, valós munkaszükséglet: k fköz ⋅ ϕ ö ⋅ V η Ahol V – az alakított rész (zömített fej) térfogata W=
[Nmm/mm3]
(4.17.)
Tevékenység: Tanulmányozza a 4.2. példát (lásd függelék)! Végezze el önállóan is a szükséges műveleteket, elemezze az eredményt! Példa 4.2. A hidegzömítés technológiai számításai Tevékenység: Tanulmányozza az egynyomású hidegzömítő sajtó működését! Tanulja meg a művelet lépéseit! Rajzolja le az egynyomású hidegzömítő sajtó működését bemutató ábrát! A hidegzömítés gépei és szerszámai
A 4.10. ábrán egy egynyomású osztatlan matricás hidegzömítő sajtó vázlata és működése látható. 1. előtolás, ütköztetés, 2. levágás, megfogás, 3. áttolás, 4. fejezés, 5. kilökés
4.10. ábra Egynyomású hidegzömítő sajtó működése Az egyengetett huzalt ütközőig tolja előre a gép. A megfelelő hosszt a levágó-megfogó levágja és az alakító osztatlan matricába továbbítja. A rendszerint vízszintes elrendezésű gépen a mozgó szánba rögzített fejező szerszám végzi el a fejező zömítést. A zömítő matricában a darab szárrésze nem alakváltozik, viszont a fej egy részének lehet kimunkált helye a matricában is. A kész munkadarabot a kilökő távolítja el a matricából. Tevékenység: Tanulmányozza a kétnyomású hidegzömítő sajtó működését! Tanulja meg a művelet lépéseit! Rajzolja le a kétnyomású hidegzömítő sajtó működését bemutató ábrát! Tanulja meg a zömítő sajtók percenkénti teljesítményét! A sokszor szükséges többműveletes gyártásra példa a 2.11. ábrán látható kétnyomású, osztott matricás sajtó. 1. előtolás, ütköztetés, 2. megfogás, levágás, 3. előzömítés, 4. készre zömítés, fejezés, 5. kilökés.
4.11. ábra Kétnyomású, osztott matricás (pofás) sajtó működése Itt a levágó hüvely előtt elmozduló matrica fél (pofa) nyírja el a huzalt elmozdítva az egy levágó hüvely előtt, egyben megszorítja a munkadarab szárát. Az előzömítést egy billenő vagy alternatív mozgást végző szerszámtartóban lévő előzömítő és készre zömítő fejek végzik el. A pofák szétnyílása után a kész darab a következő darab előtolásával lesz a pofák közül eltávolítva. A valóságban bonyolultabb szerkezetű zömítő sajtók percenként 3-400 db-ot képesek elő- és készre zömíteni. Tevékenység: Indítsa el a videofelvételt! Figyelje meg a hidegzömítő sajtó működését!
