Tevékenység: Tanulmányozza, mi okozza a ráncosodást mélyhúzásnál! Gyűjtse ki, tanulja meg, milyen esetekben szükséges ráncgátló alkalmazása! Ráncosodás, ráncgátlás A mélyhúzás folyamatára jellemző, hogy egy nagyobb átmérőjű sík tárcsából (∅ D) egy kisebb átmérőjű csészét (∅ d) hozunk létre (2.4.3. ábra). Mint az ábrán is látható ez csak úgy jöhet létre, hogy az ábrán vonalkázott szegmensek az oldalmagasság növelésére fordítódnak. Erre egy nyomó igénybevételre van szükség. Ez biztosítja a σ θ feszültség. Ezen nyomófeszültség hatására a lemez kihajlana, felülete hullámosodna, ráncosodna. Ezt a ráncosodást akadályozza meg a ráncgátló. Ha a lemez vastagabb, a kiinduló tárcsaátmérő (∅ D) kisebb a ráncosodás veszélye nem áll fenn, ráncgátló nélkül is eredményes lehet a mélyhúzás.
σθ
σθ
2.4.3. ábra Ráncgátlót kell alkalmazni: D - ha >40 (30) s - ha nagy a teríték átmérője
7
- ha kicsi a lemez vastagsága Ráncgátló nem kell D < 30 (40) - ha s - vagyis ha kicsi a teríték átmérője - ha vastag a lemez Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg, hogyan határozható meg különböző szerzők alapján a ráncgátló nyomás! Ráncgátló nyomás A megfelelő ráncgátló nyomást végleges értékre a gyakorlati próbahúzások során állítják be. Tervezéshez egyes szerzők olyan összefüggéseket adnak, amelyek által meghatározott ráncgátló nyomások a kísérletek számára jó irányértéknek bizonyulnak. Siebel szerint
0,5d 2 2 p r = 2,5(β − 1) + R m N / cm 100 ⋅ s 0
[
] (2.36)
Romanovszki szerint D D [N/cm2] p r = 2 − 1,2 d 100 ⋅ s 0
(2.37)
Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg, hogyan határozható meg a húzási fokozat és a húzási viszony az első és további húzási fokozatok esetén! Húzási fokozat vagy húzási tényező, húzási viszony A mélyhúzás mértékének jellemzésére használjuk a húzási fokozatot. Húzási fokozat 2.4.3. ábra jelöléseivel: m=
d D
Ahol: d – a húzott csésze közepes átmérője [mm] (kis lemezvastagság esetén a bélyegátmérő) D – teríték (tárcsa) átmérője [mm] Többfokozatú húzásnál Első húzás
8
(2.38)
m1 =
d1 D
(2.39)
m2 =
d2 d1
(2.40)
Második húzás (első továbbhúzás)
A húzási fokozati tényező 1-nél mindig kisebb, legkisebb elérhető értéke a fokozati határtényező. Elméleti határértéke m e =0,368 Húzási viszony A húzási fokozat reciproka 1 m D β= d
β=
(2.41) (2.42)
Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg, milyen komponensek befolyásolják a mélyhúzás erőszükségletét! Tanulja meg a mélyhúzás erőszükségletének meghatározási módját! Jegyezze meg a fenékleszakító erő számításának módszerét! A mélyhúzás erő- és munkaszükséglete A hagyományos mélyhúzási eljárásoknál a mélyhúzó erő számítására több eljárás is ismert. A mélyhúzásnál az erőszükséglet több komponensből tevődik össze. Ezen komponensek az alábbiak: − az alakításhoz szükséges erőkomponens, − ráncgátló alatti súrlódó erő legyőzéséhez szükséges erőkomponens, − a perem kettős hajlításának erőszükséglete − belső anyagelmozdulások létrejöttéhez szükséges erő. A különböző számítási eljárások a fenti komponensekből egy-kettőt, vagy többet vesznek figyelembe. Kevesebb komponens figyelembe vételénél bevezetnek olyan tényezőket, amellyel a többi komponens hatását igyekeznek ellensúlyozni, figyelembe venni. Számítási eljárások: a) Siebel szerint [47]
Fm =
d0 ⋅ π ⋅ s0 k fk D0 ⋅ ln − c η alak db
2.43)
η alak = 0,5...0,65 c = 0,25 maximális erő helyét veszi figyelembe b) A gyakorlatban legtöbbször a fenékleszakító erőt alkalmazzák a maximális mélyhúzó erő közelítő meghatározására. F max = d k s 0 π R m y (2.46)
9
Ha a határhúzási viszonyhoz közel vagyunk, akkor y=1, ha β<β max , akkor az y értékei táblázatból vehetők ki. A mélyhúzás erőszükségletének változását a mélyhúzási út (csészemagasság „h”, bélyeg útja) függvényében a 3.33. ábra mutatja be különböző méretű húzórés esetén.
3.33. ábra A mélyhúzás erőszükségletének változása a mélyhúzási út (bélyeg útja) függvényében A mélyhúzás munkaszükséglete arányos a görbe alatti területtel. Ez alapján W=
e⋅F⋅h 1000
[J]
(2.48)
„e” értékei a húzási tényező mértékétől függnek. Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a kiinduló teríték méretének meghatározásának szempontjait! Teríték méretének meghatározása Mélyhúzáskor nagyon fontos a kiinduló teríték méretének helyes meghatározása. Ha a kiinduló teríték kicsi: - a mélyhúzás biztonságosan elvégezhető - a mélyhúzott edény magassága nem adódik ki - fülesedés miatt nem teljes kerület mentén biztosítható a mélyhúzott edény magassága Ha a kiinduló teríték nagy: - a mélyhúzás esetleg nem végezhető el, fenékleszakadás lép fel - anyagpazarlás, rossz anyagkihozatal a jellemző. Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a kiinduló teríték méretének közelítő módszerrel való meghatározásának jellemzőit! Tanulja meg a teríték közelítő számítási módszerét! Közelítő számítási mód a teríték méretének meghatározására. A számítási mód jellemzői: - térfogatállandósággal számolunk - nem vesszük figyelembe a falvastagság változását, ezért a térfogatállandóságot felületi megegyezőségre egyszerűsítjük - nem vesszük figyelembe a mélyhúzott edény lekerekítési sugarát. Ha ez kicsi, kisebb hibát vétünk, nagyobb sugárnál pontatlanabb a számítás, nem alkalmas a kiinduló teríték meghatározására.
10
-
a lemez anizotrópiájából keletkező fülesedés miatt a mélyhúzott edény kívánt magasságánál 5%-kal nagyobb magasságot veszünk figyelembe.
Hengeres üreges test kiinduló teríték méretének meghatározása: 3.34. ábra jelölései alapján fenti egyszerűsítések figyelembe vételével: Teríték átmérője: D Bélyeg átmérője: d Üreges test magassága: h Felületállandóság alapján: D 2π d 2π = + dπ ⋅ h 4 4
(2.49)
A A – munkadarab felszíne Teríték átmérője: D = d 2 + 4d ⋅ h
(2.50)
3.34. ábra Kidolgozott mintafeladat a 3.2. függelék a) pontjában. Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg, mely esetekben nem lehet közelítő összefüggéssel meghatározni a kiinduló teríték pontos méretét! Tanulja meg a Pappus-Guldin tételt! Ha a húzott hengeres üreges test átmérője változó a lekerekítések nagyobbak, nem hanyagolhatók el, úgy a palást felületének meghatározása a Pappus-Guldin tétel segítségével történik. Pappus-Guldin tétel (3.35. ábra) Bármely forgástest felületét kiszámíthatjuk, ha a forgástest meridián metszetének hosszát „L” szorozzuk a görbe súlypontjának a forgástengely körül leírt kör kerületével.
3.35. ábra Tevékenység: Rajzolja le a 3.36. ábrát! Figyelje meg, hogyan változik a lemezvastagság a mélyhúzott csésze palástjában! Tanulja meg azt az összefüggést, amely figyelembe veszi a falvastagság változását is!
11
A falvastagság, lemezvastagság figyelembe vétele Mélyhúzás során a lemezvastagság nem marad változatlan. Egyes helyeken elvékonyodhat, más helyeken a lemezvastagság nőhet. A 3.36. ábrán bemutatjuk a lemezvastagság változását a mélyhúzott csésze keresztmetszeteiben.
Mélyhúzás során legnagyobb lemezvastagság-csökkenés a 3-4 hely között (3.36. ábra) a fenékrádiuszból a hengerpalást felé való átmenet helyén lép fel. Ha nagy a mélyhúzás erőszükséglete, itt kell számítani lemezszakadásra (fenékleszakadás). A 6 jelű keresztmetszettől kezdve a lemezvastagság nő, mértéke függ az alkalmazott húzórés méretétől. 3.36. ábra A mélyhúzott csésze lemezvastagságának A lemezvastagság-változás figyelembe vételéhez bevezetünk egyváltozása nyúlási számot (α). α=
sk s0
(2.51)
s o – a teríték lemezvastagsága s k – a húzott csésze átlagos falvastagsága A fentiek figyelembe vételével a teríték átmérője az alábbiak szerint számítható: 4 D = α A forg π
(2.52)
A nyúlási szám függ a mélyhúzó szerszám jellemző méreteitől, a húzás sebességétől és a ráncgátló nyomástól is. A fentiek függvényében tapasztalati adatok alapján a nyúlási szám táblázatból kivehető.
12
