METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
TVÁŘENÍ KOVŮ Cíl tváření: • dát polotovaru požadovaný tvar a rozměry • získat výhodné mechanické vlastnosti – ve vztahu k funkčnímu uplatnění tvářence Výhody tváření : • vysoká produktivita práce – automatizace robotizace – sériová výroba • vysoká využitelnost materiálu – minimální odpad • výrobky jsou tvarově a rozměrově přesné bez dalších operací • zlepšení struktury a vlastností kovů • nízká hmotnost tvářených součástí Nevýhody tváření • drahé stroje a nástroje
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
ZÁKLADNÍ DĚLENÍ TVÁŘENÍ Podle charakteru: • plošné • objemové
Podle teploty : • za tepla • za studena • za poloohřevu, neúplného ohřevu
Podle metod: • konvenční • nekonvenční
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
ZÁKLADNÍ DĚLENÍ TVÁŘENÍ Objemové tváření • kování – volné, zápustkové • protlačování – dopředné, zpětné, stranové, kombinované • válcování – desky, pásy, plechy, fólie
Plošné tváření • stříhání – děrování, stříhání, ostřihování,přistřihování, vysekávání, protrhávání • ohýbání - tvar U,V, lemování, ohraňování,zakružování, žlábkování, rovnání • tažení – (bez) se ztenčením stěny, na 1 tah na více tahů, rotační nádoby, nepravidelné tvary, zpětné tažení, rozšiřování, zužování
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
VLIV TEPLOTY NA VLASTNOSTI TVÁŘENCŮ
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
NEKONVENČNÍ ZPŮSOBY TVÁŘENÍ •periodické válcování •tažení na plovoucím trnu •vícestupňové kování •superplastické tváření •tváření výbuchem •plátování výbuchem •válcování kovových prášků •tváření ultrazvukem •tváření ve vakuu •tváření v dusíku •tváření vícesložkových materiálů •výroba tenkostěnných profilů válcováním
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
PERIODICKÉ VÁLCOVÁNÍ
•
výroba polotovarů nebo výrobků jejich průřez se pravidelně opakuje
periodické válcování podélné
příčně periodické válcování – mlecí koule
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
TAŽENÍ TRUBEK
•
tažení bez trnu – zmenšení vnitřního i vnějšího Ø trubky mění se tloušťka stěny
•
tažení s pevným trnem – změna vnějšího Ø trubky a tloušťky stěny dle trnu, trnová tyč- krátké rozměry
•
tažení na plovoucím trnu – na tažných bubnech, dlouhé trubky zmenšení vnitřního i vnějšího Ø trubky mění se tloušťka stěny
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
VÍCESTUPŇOVÉ KOVÁNÍ
• kování s válcováním • monobloky 600mm-1250mm • kola – dynamicky namáhané vysoké nároky na spolehlivost
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
SUPERPLASTICKÉ TVÁŘENÍ
• docílení tažností až 1000% • výhoda – složité výtažky jedinou tvářecí operací • předpoklad – velmi jemnozrnná struktura • dochází ke zmenšení tloušťky
a) vzorek před tažením b) mechanicky tažený c) tažený při vysokých teplotách
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
TVÁŘENÍ VÝBUCHEM
• tlak 10-100GPa • čas 6 -10sec • velkorozměrné výlisky – díly raket, letadel, elektrárny, nádrže, lodě
• 1 díl nástroje – lisovnice • médium – vzduch, voda písek
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
VÝROBA TENKOSTĚNNÝCH PROFILŮ • výroba tenkostěnných profilů plynulým ohýbáním • profily otevřené nebo uzavření
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
TVÁŘENÍ VNITŘNÍM PŘETLAKEM
ohýbání, stříhání, děrování
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
TVÁŘENÍ VNITŘNÍM PŘETLAKEM
a) tváření volné b) tváření s příčně děleným nástrojem c) tváření s podélně děleným nástrojem
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
KOVOTLAČENÍ
PŘETAHOVÁNÍ
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
HYDROMECHANICKÉ TAŽENÍ
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
MECHANICKÉ SPOJE
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
PŘESNÉ STŘÍHÁNÍ
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
NEKONVENČNÍ METODY DĚLENÍ MATERIÁLU
Stříhání - mechanický způsob dělení materiálu • oddělení materiálu dochází mezi dvěma břity působením smykového napětí • snaha o koncentraci plastické deformace co nejvíce do místa střihu (má vliv na následné plastické vlastnosti) - dosaženo optimální střižnou vůlí • limitující pro tuto technologii je pevnost a tloušťka stříhaného materiálu
výhody: vysoká produktivita, nízké provozní náklady, vysoká přesnost, technologie je za studena nevýhody: vznik otřepu a deformačního zpevnění okolí střihu (má významný vliv na následné plastické vlastnosti), drahé nástroje a stroje
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
NEKONVENČNÍ METODY DĚLENÍ MATERIÁLU Přístřih – polotovar z plechu určený k následnému zpracování technologií plošného tváření Průmyslová odvětví - především automobilový a letecký průmysl Problémy stříhání: • řezná (střižná) hrana se již dále neupravuje
• následné plastické vlastnosti jsou tedy mimo jiné ovlivněny charakterem •řezné (střižné) hrany
•vlastnosti dány konkrétní vlastní technologií a jejími parametry • při následném plošném tváření může dojít ke vzniku trhliny iniciované od místa dělení
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
NEKONVENČNÍ METODY DĚLENÍ MATERIÁLU Vodní paprsek výhody: tloušťka mat., libovolný řezaný materiál bez tepelného ovlivnění a deformačního zpevnění vysoká přesnost řezu a malé ztráty materiálu nevýhody: koroze materiálů, vyšší hladina hluku, ekonomická nákladovost, podkosení řezné hrany
Laser výhody: přebytečné teplo tenký řez (0,2 – 0,01 mm) úzká tepelně ovlivněná zóna, široké spektrum řezaných materiálů, řez s minimální plastickou deformací nevýhody: omezující faktor je tloušťka řezaného materiálu, tepelně ovlivněná zóna, vysoká cena zařízení a vysoké provozní náklady
Plasma výhody: rychlý řez bez předehřívacího cyklu
nevýhody: tvorba otřepu z roztaveného kovu na spodní straně, větší TOZ než u laseru, možnost řezání pouze elektricky vodivých materiálů
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
NEKONVENČNÍ METODY DĚLENÍ MATERIÁLU Důvody použití nekonvenčních metod dělení: • •
v současné době je snaha výrobců automobilů o zvýšení pasivní bezpečnosti (zvýšení tuhosti karoserie) snížení hmotnosti (úspora pohonných hmot).
Dosáhnout těchto protichůdných požadavků je možné pouze ve zvyšování podílu vysokopevnostních materiálů v konstrukci karoserie. Octavia 1997
Octavia 2004
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
NEKONVENČNÍ METODY DĚLENÍ MATERIÁLU Materiály používané na výrobu karosérie 1400
RAK 40/70 CPW 800 DP 900 MSW 1200 DX56 TWIP
1200
R [MPa]
1000 800 600 400 200 0 0
5
10
15
20
e [%]
25
30
35
40
45
METODY TVÁŘENÍ KOVŮ A PLASTŮ
NEKONVENČNÍ METODY DĚLENÍ MATERIÁLU Porovnání diagramů statické zkoušky tahem u materiálu MS-W 1200 1500 1400
MS oceli - martenzitické ocele (Martensitic Steels)
1300 1200 1100
• • •
900 800 700
500
Děleno plasmou
400
Děleno laserem
vysoká pevnost vysoké deformační zpevnění absorbce energie
Porovnání komplexního ukazatele tvařitelnosti KUT u materiálu MS-W 1200
600
0,1
Děleno vodním paprskem
300 200
Broušeno
0,09
Frézováno
0,08
100 0 0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
poměrné prodloužení e [-]
KUT [ - ]
smluvní napětí R [MPa]
1000
0,07 0,06 0,05
Materiál
MSW1200
Rp0,2 [MPa]
Rm [MPa]
A80 [%]
min. 900
12001450
min 5
n [-]
Cmax [%]
Si [%]
0,18
1,0
0,04 Děleno plasmou
Děleno laserem
Děleno vodním paprskem
Broušeno
Frézováno
