Seite 1. Különleges mélyhúzó eljárások. A különleges mélyhúzó eljárások alkalmazásának indokai. Kissorozatú gyártás gazdaságosságának fokozása

Miskolci Egyetem

Mechanikai Technológiai Tanszék

Képlé plékenyalakí kenyalakítás – 9. elő előadá adás Különleges mélyhúzó eljárások

Prof. Dr. Tisza Miklós Miskolci Egyetem 1

Képlékenyalakítás

Miskolci Egyetem

Miskolc, 2007. november 7.


A különleges mélyhúzó eljárások alkalmazásának indokai • Különleges mélyhúzó eljárásokat különböző indokokkal alkalmazunk. Ezek közül a leggyakoribbak: – kissorozatú gyártás gazdaságosságának fokozása – a húzási folyamat intenzifikálása » alakítási mérték növelése – a húzási paraméterek módosítása » húzóerő csökkentése – más módszerrel nem alakítható anyagok feldolgozása – más módszerrel nem gyártható alkatrészek előállítása


2

Miskolci Egyetem



Kissorozatú gyártás gazdaságosságának fokozása • Közös jellemzőjük: – költségtakarékos szerszámozást igénylő eljárások – gyakran „járulékos eredmény” a hagyományos módszerekkel rosszul alakítható anyagok feldolgozhatósága » Gumitömbös húzószerszám » Folyadékkal végzett mélyhúzás • Gumizsákos mélyhúzás • Hydroform eljárás • Hidromechanikus mélyhúzás


3


Seite 1

Miskolci Egyetem


Gumitömbös húzószerszám • Jellemzői – A matricát gumitömb, vagy poliuretánból készült tömb helyettesíti – A mélyhúzáshoz szükséges nyomás 60 MPa-t is elérhet ezért a gumitömböt acélházba foglalják – s < 3 mm lemezvastagságig alkalmas » hengeres, » kúpos » négyszögletes alkatrészek mélyhúzására – Az alakítást rendszerint hidraulikus présen végzik – Az eljárás és a szerszám működésének elemzése


4

Miskolci Egyetem



Gumitömbös húzószerszám


5

Miskolci Egyetem



Gumitömbös húzószerszám • Előnyei – A matrica és a lemez között súrlódás gyakorlatilag nem lép fel » Viszonylag nagy alakítás valósítható meg fenékszakadás nélkül » Peremes és lejtős fenekű edények is gyárthatók » A fenékrészen alaknyomással alakzat is sajtolható » Egyenletes falvastagság » Karcolásmentes felület • Hátrányai – A mély darabok húzásakor szükséges nagy nyomást és nagy alakváltozást a gumitömb csak viszonylag rövid ideig képes elviselni » 100 – 10 000 db gyártására elegendő (utána a gumitömböt cserélni kell) – A folyamat során a ráncgátló nyomás pontos szabályozása szükséges Képlékenyalakítás

6


Seite 2

Miskolci Egyetem


A gumitömbös szerszám tovább fejlesztett változatai • Ide sorolhatók azok az eljárások, amelyeknél a gumitömböt – Folyadékkal töltött gumizsákkal, vagy – Membránnal lezárt folyadékkal helyettesítjük • Előnyeik – A folyadéknyomás gondos szabályozásával olyan munkadarabok is egy lépésben alakíthatók, amelyek gyártása hagyományos mélyhúzással csak több lépésben lehetséges » Bonyolult alakú munkadarabok • Kúpos • Paraboloid és egyéb alakok » Nagy magasság/átmérő viszonyú munkadarabok


7


Miskolci Egyetem


HydroForm eljárás • Az eljárás ismertetése – Csak a húzóbélyeget és az ún. ellentartót kell elkészíteni – A membrán rendszerint poliuretánból készül – A szerszám élettartama lényegesen nagyobb, mint a gumitömbösé – Rendkívül rugalmas, flexibilis gyártás • Az eljárás paraméterei – A folyadéknyomás az alakított lemez alakítási szilárdságának 10%-a


8

Miskolci Egyetem



Hydromechanikus eljárás • Az eljárás ismertetése – Csak a húzóbélyeget és a folyadéktartályt kell elkészíteni – A HydroFormhoz képest még a membránt is kiküszöbölik – A lemez közvetlenül a folyadékkal érintkezik – A lemez és a matrica között a tömítést cserélhető műanyag tömítések biztosítják – A folyadéknyomást a bélyeg behatolás függvényében szabályozni kell • Előnyei – Nagy húzási viszonyú, – bonyolult geometriájú munkadarabok egy lépésben való alakítására alkalmas


9


Seite 3

Miskolci Egyetem


A húzási folyamat intenzifikálása

• Fűtött ráncgátlóval, hűtött bélyeggel végzett mélyhúzás • Kis-, illetve nagyfrekvenciás rezgésekkel segített alakítás • Energia-impulzussal végzett nagyenergia-sűrűségű eljárások – Robbantásos alakítás – Elektrohidraulikus alakítás – Elektromágneses alakítás


10

Miskolci Egyetem



Fűtött ráncgátlóval, hűtött bélyeggel végzett mélyhúzás


11

Miskolci Egyetem



Fűtött ráncgátlóval, hűtött bélyeggel végzett mélyhúzás • Nehezen alakítható anyagok mélyhúzására fejlesztették ki • Lényege – A ráncgátló fűtésével a mélyhúzás szempontjából legkedvezőbb alakítási szilárdság-eloszlás megvalósítása a lemezperemen » Ezt biztosítja a ráncgátló szabályozott fűtése – Kellő szilárdsággal az edény palást-fenék átmenetnél » húzóbélyeg hűtésével • Eredmény: – A normál mélyhúzási viszonyok között alig mélyhúzható Mg ötvözeteknél is mo=0,55-0,65 közötti húzási fokozati tényező


12


Seite 4

Miskolci Egyetem


Kis-, illetve nagyfrekvenciás rezgésekkel segített mélyhúzás • A rezgőmozgás szuperponálható – A húzóbélyegre (jellemzően axiális irányú – longitudinális rezgések) – A húzógyűrűre » radiális » tangenciális és » ritkán axiális irányban – A ráncgátlóra a lemezvastagság irányban • A rezgetés lehet – Kisfrekvenciás: f= néhányszor 10 Hz – Nagyfrekvenciás (ultrahang) rezgés: f=18-22 kHz

13


Miskolci Egyetem



Kis-, illetve nagyfrekvenciás rezgésekkel segített mélyhúzás • A mechanikai rezgetés hatásmechanizmusa – Anyagszerkezeti hatások » Az alakítási szilárdság kedvező befolyásolása az feszültségi szuperpozíciós mechanizmussal – A súrlódási mechanizmussal » A hagyományos alakításoknál az alakítás szempontjából kedvezőtlen súrlódóerőt » Az alakítást segítő erővé alakításával

14


Miskolci Egyetem



Energia-impulzussal végzett nagy energiasűrűségű eljárások • Ide tartoznak – A robbantásos alakítás – Az elektrohidraulikus alakítás – Az elektromágneses alakítás • Közös elvük az alakváltozási sebesség, mint állapottényező hatásának hasznosítása – A hagyományos alakítás 10-2 < ϕ <102 1/s alakváltozási sebesség tartományban – Nagy energiasűrűségű eljárásoknál 104 < ϕ • A nagy energiasűrűség megvalósítható – Kémiai robbanóanyag energiájával – Elektromos kisülés energiájával


15


Seite 5

Miskolci Egyetem


Robbantásos alakítás • A nagy energiasűrűséget (nagy alakváltozási sebességet) folyadékba merülő kémiai robbanóanyag biztosítja • A robbanás energiáját a folyadékban keltett nyomáshullámok viszik át az alakítandó lemezre • Az alakítás közbeni elmozdulás sebessége: v = 10-300 m/s, azaz v = 36 – 1080 km/h • A szerszám vasbeton medencébe helyezett acéltartály • A tartály és a vasbeton közötti térben a rezgések csillapítására homoktöltetet alkalmaznak Képlékenyalakítás

16

Miskolci Egyetem



Robbantásos alakítás • Az alakítás ciklusideje: 10 – 60 min, tehát viszonylag kis termelékenységű eljárás • Nagy méretű egyedi darabok speciális alakítási technológiája – Tipikus alkalmazási terület: nagy méretű parabola antennák gyártása • Az alakítási folyamat – a robbanóanyag minőségével és mennyiségével – a töltet alakjával – az alakítandó lemeztől mért távolságával és – a töltet feletti vízréteg vastagságával igen jól szabályozható


17

Miskolci Egyetem



Elektrohidraulikus alakítás • Az alakításra szolgáló nyomáshullámot a folyadékban – elektromos szikrakisüléssel, vagy – vékony huzal nagy áramerősséggel végzett gyors elgőzölögtetésével hozzák létre • A villamos energiát nagy kapacitású kondenzátor telepeken tárolják • Az elektrohidraulikus alakítás villamos paraméterei – Töltőfeszültség: U = 5 – 20 kV – Elektromos energia: E = 10 – 200 kJoule – A kondenzátor telep kapacitása: C = 10 – 1000 μF


18


Seite 6

Miskolci Egyetem


Elektrohidraulikus alakítás elvi vázlata


19

Miskolci Egyetem



Elektromágneses alakítás • Elektromágnese alakításnál a kondenzátor telepre a mdb köré (vagy a mdb belsejébe) elhelyezett mágneses tekercset kapcsolnak • A feltöltött kondenzátor telep tekercsre kapcsolásakor kialakuló nagy áramerősség mágneses teret hoz létre, amely a mdb anyagában irányított feszültséget indukál – Ez a mágneses tér tkp. alakítónyomást generál, amely a munkadarabot az alakítószerszámnak megfelelő alakváltozásra kényszeríti • Az elérhető alakítónyomás 350 – 500 MPa nagyságú • Csak jó villamos vezető anyagok alakítására alkalmazható • Előnyösen alkalmazható forgástest alakú munkadarabok képlékeny alakítással végzett kötésére • Jó szabályozhatósága révén fém-kerámia kötések kialakítására is alkalmas a kerámia törésének veszélye nélkül


20

Miskolci Egyetem



Elektromágneses alakítás


21


Seite 7

Miskolci Egyetem


A mélyhúzás speciális alakítógépei • Mélyhúzás hagyományos alakítógépeken – excenter, illetve – forgattyús sajtókon is végezhető • Hagyományos, mechanikus alakítógépeket elsősorban kisméretű alkatrészek mélyhúzásakor alkalmaznak • A mélyhúzás – különösen nagy méretű alkatrészek alakítása – legelőnyösebben azonban olyan alakítógépeken végezhető, amelyeknek – a medvéje alakítás közben állandó sebességgel mozog és – alakítás közben a ráncgátlóerő az alakítási folyamatnak megfelelően szabályozható


22

Miskolci Egyetem



Mechanikus alakítógépre szerelt mélyhúzó szerszám rugós ráncgátlóval


23

Miskolci Egyetem



Mechanikus alakítógépre szerelt mélyhúzó szerszám pneumatikus ráncgátlóval


24


Seite 8

Miskolci Egyetem


Mechanikus alakítógépre szerelt mélyhúzó szerszám bütykös mechanizmussal vezérelt ráncgátlóval


25

Miskolci Egyetem



Sorozathúzósajtó


26


Seite 9

Seite 1. Különleges mélyhúzó eljárások. A különleges mélyhúzó eljárások alkalmazásának indokai. Kissorozatú gyártás gazdaságosságának fokozása

Recommend Documents