Otázka: Tváření, kování, tažení a protlačování, lisování
Předmět: Strojírenská technologie
Přidal(a): David Veselík
Tváření
- Výroba součásti působením vnější síly, kdy dochází ke tvárné (plastické) změně tvaru.
- Při tváření se zachovává soudržnost, dochází pouze k přeskupování.
- Při tváření dochází k trvalé deformaci – materiál je zatěžován nad mez kluzu (Sigma k)
- Tváření také vyžaduje velké síly, které se dosahuje tvářecími stroji (lisy). Přímočarý zpětný pohyb smýkadla stroje je dán klikovým, třecím, výstředníkovým nebo hydraulickým mechanismem.
Tváření za tepla
- Mat. je ohřát na tzv. kovací teplotu (1200 C) do oblasti austenitu. (Pro válcování za tepla, kování)
- Tvářitelnost je velmi dobrá, v důsledku tepla se „uvolní“ struktura materiálu, mat. Má většinou přesný rozměr, potom se používá pro tváření za studena.
- Tvarová přesnost a rozměr. Přesnost obrobků – může být ovlivňován procesem ochlazování.
Tváření materiálu za studena
- Zvýšení pevnosti za studena, (trochu dochází ke zvýšení houževnatosti) zvýšení pevnosti za studena v oblasti perlitu při okolní teplotě (válcování za studen, protahován drátů, zjemněním struktury při tvář.
- Zvyšuje se pevnost materiálu a snižuje se houževnatost.
Válcování – profilů, plechů a drátů: (ingot = bloky, ploštiny, předvalky)
- Ingot je hotový materiál, který pak jde do pece zpracovat do polotovaru ve válcovně = odlitky se nejprve homogenizačně žíhají.
- V hlubinné peci (1200 C) a válcují se na předválcovacích stolicích na předvalky, bloky s obdélníkovým průřezem, nebo ploštiny (široké desky)
- Na žádný tvar např. tyčové a tvarové oceli.
Kování:
- Je výrobní postup, při kterém se tváří předehřátý polotovar pomocí úderů.
- Kovat se dají houževnaté, tažitelné materiály, které jsou v upraveném stavu tvářitelné a nedochází k porušení struktury.
Druhy kování: ruční, strojní
- Kovatelné kovy musí být houževnaté a tažitelné a musí se dát v rozžhaveném stavu lehce tvářet, bez porušení struktury (změny zrn).
- Kovatelné jsou např. měkká ocel, měď, houževnaté slitiny mědi, hliník, netvářitelné slitiny lehkých kovů, temperovaná litina. Litina není z důvodu vysokého obsahu C ani za studena ani za tepla tvárná, a proto se nedá kovat.
- Při zahřívání přechází bezprostředně z tuhého do tekutého stavu.
- Kováním se struktura zjemňuje a zhušťuje.
- Kovací teplota (určuje jí druh mat. při bílém žáru (1250 až 1350 C) začíná ocel křehnout, vznikají okuje. Spálená ocel už není použitelná.
- V oblasti modré barvy při ohřevu (290 až 350 C) je roztažnost oceli zvláště malá.
- Pomocí pokovování za studena vznikají deformace krystalů, které se začínají zpevňovat, vedou až k vytváření trhlin. Žíháním se dají tyto deformace odstranit.
Volné kování:
- Obrobek se zahřeje v kovářské výhni nebo kovářské ohřívací peci a ková se ručně na kovadlině nebo bucharu.
Zdroje tepla:
- Kovářské výhně (k ohřevu malých obrobků, palivo je černé uhlí, které obsahuje málo síry a má velkou výhřevnost, zvyšuje se tím tvoření okují na výkovku).
- Kovářské ohřívací pece (slouží k ohřevu velkých obrobků, zdroje tepla jsou: plyn nebo topný olej).
Nástroje pro kování:
- Kovadlina (pracovní plocha, je z tvrzené kalitelné oceli
- Kovářská kladiva: ruční 1 až 2 Kg, přitloukací kladivo 4 až 12 Kg.
- Potřebná tvářecí práce se dosahuje vahou kladiva a rychlostí rázu.
- Dvojnásobně těžké kladivo má při stejné rychlosti úhozu dvojnásobnou tvářecí schopnost.
Další pomocné nástroje:
- Kovářské kleště, zápustky (kovací formy, ve kterých rázy kladiva, bucharu nebo lisu dostane výkovek požadovaný tvar podle tvaru dutiny zápustky.
Kovářské práce – volné kování:
- Prodlužování, pěchování, osazování, sekání za tepla, děrování
Kovací stroje:
- využívají se u těžších nebo větších obrobků (hřídele pro turbíny, generátory)
Kovací lisy
- např. vřetenový lis, klikový a výstředníkový lis, hydraulické lisy.
Tažení:
- Při tažení (zúženou dírou) se protahují kované nebo válcové tyče, dráty a trubky ve studeném stavu nástroje – průvlakem, a tím získávají přesný tvar a rozměr.
- Tímto způsobem získáme tyče, dráty a trubky s čistým povrchem a malými tolerancemi, např. hlazené oceli.
- Při protahování obrobků se děje ve více stupních (tazích), aby se zabránilo poškození obrobku př. přehřátí drátu. Zpevnění za studena, které se u obrobku projeví, musí být odstraněno mezi-žíháním.
- Tažení drátu – do 5 mm průměru se provádí na strojích pro tažení drátu. Drát se táhne průvlaky, dokud se nedosáhne požadovaného průřezu. Zcela tenké materiály se protahují průvlakem ze slinutého karbidu, nebo diamantu.
- Hluboké tažení plechu:
- Velmi mnoho dutých součástí př. plechovky na nápoje, části karosérií pro automobily, koupací vany atd. se vyrábějí hlubokým tažením.
- Při hlubokém tažení se tvaruje plechový polotovar bez podstatných změn tloušťky plechu na duté těleso.
- Protahovadlo se skládá z tažníku a přidržovače.
- Zakládací dorazy připevněné na tažnici určují přesnou polohu polotovaru (ploština) před tažením.
- Přidržovač drží přiměřenou silou polotovar, poté tažník koná pohyb směrem doků přes zaoblenou tažnou hranu tažnice.
- Uvolněním výtažku z nástroje se provádí:
- Stěračem, vyhazovačem.
Ohýbání
- výrobní postup, při kterém se plasticky přetváří obrobek v plném stavu pomocí ohýbacích sil.
- Druhy ohýbání:
- Volné, v ohýbadlech, zakružování, žlábkování, lemování, ohýbání v přípravku.
Válcování
Válcování dělíme na
- válcování za tepla
- válcování za studena
Válcování za tepla:
- Se plasticky tváří mezi 2 (3 až 12) otáčecími válci, tvarují se do požadovaného tvaru.
- Struktura válcovaného mat. se zhustí a zjemní.
Válcování za studena:
- Požadujeme čistý, hladký povrch a přesné rozměry výrobku, provádí se po válcování za tepla a dává mat. vyšší pevnost, houževnatost se sníží jako důsledek deformace krystalických zrn.
U válcovací stolice duo (dvouválcová):
- 2 proti sobě poháněné válce, používáme hladké válce, rovné pro výrobu plechů a desek, nebo profilů k výrobě různých profil. tvarů.
U válcovací stolice trio (tříválcová):
- Můžeme válcovat mat. v obou směrech, aniž by se změnil směr otáčení válců.
U válcovací stolice guattro (čtyřválcová)
- Mannesmannova stolice
- Penkonsova stolice
Válcování trubek:
- Svařované ( trubky průměrů větších něž 500 mm, se vyrábí svařováním
- Bezešvé (celistvého tvaru, vyrábí se ze silnostěnných, válcových, dutých tyčí.
Protlačování
- 1) výroba protlačováním přes kalibrovací kroužky
- 2) Výroba protlačováním na válcovacích stolicích
- Postup: Výroba krátkého, dutého polotovaru – Mannesmannova stolice
- Další zpracování probíhá na poutnické stolici, vyválcováním
Válcování plechových profilů:
- Zvyšování pevnosti př. plechové střechy.
Protahování
Při protahování se předvrtanou dírou protáhne nástroje – protahovák. Obrobek je ve stroji upnutý nehybně, nástroj koná přímočarý hlavní pohyb. Díra je obrobena na jeden zdvih nástroje. Zhotovují se takto přesné kruhové i nekruhové díry různých tvarů, vnější drážky a vybrání. Protahování se používá v hromadné a velkosériové výrobě, protože protahovák je drahý nástroj.
Druhy protahování:
- vnitřní – díra se musí nejprve obrobit s přídavkem na protahování, dokončí se protahovákem
- vnější – zhotovují se takto součásti s tvarovými plochami – rotační protahování – obrobek je upnutý mezi hroty a otáčí se. Nástroj má kruhový tvar a koná otáčivý pohyb.
Materiál se ubírá tak, že nástroj buď sleduje konečný tvar díry, nebo se ubírá podle výchozího tvaru díry.
Protahovák je mnohabřitý nástroj, jeho přední část slouží jako vedení v předvrtané díře. Skládá se ze stopky, vodicí části, řezné části a kalibrovací části. Nástroje se upne stopkou do upínací hlavy protahovacího stroje, vodicí část slouží k vedení v předvrtané díře, řezná část odřezává postupně vrstvy materiálu, kalibrovací část dokončuje a vyhlazuje díru.
Protlačování:
- Tváření obrobku tlakem, přes tvarovací otvor nástroje (matrici) při zmenšování průřezu a tvaru výrobku.
Druhy: protlačování za studena
- Vyrábějí se tenkostěnná tělesa z polotovaru, většina válcovitého tvaru při „tečení“ materiálu za studena, k tečení dochází velkým tlakem
- Materiály protlačovatelné: Pb, Zn, Cu, Al, hliníkové tvárné slitiny, tvárné slitiny z mědi a zinku a ocel s malým obsahem C a velkým poměrným prodloužením.
Protlačování za tepla
- Vyrábějí se profily, které se vzhledem ke svému složitému tvaru nedají vyrábět válcováním.
- Materiály protlačovatelné: Pb, Sn, Al, Cu, Mg, ocel a jejich slitiny.
- Polotovar se plasticky z deformovatelného mat. protlačuje průtlačníkem přes průtlačnici a přitom se vytváří žádaný tvar průřezu. Protlačováním za tepla mohou být vyráběny plné i duté profily.
Lisování:
Je to nejstarší technologie zpracování polymerů, materiál se vkládá do otevřené formy, výrobek dostává tvar podle formy působením tlaku a teploty. Při výrobě vznikají přetoky následně odstraňované.
Lisovací cyklus
- plnění, uzavření formy, odvzdušnění, síťování (vulkanizace), otevření formy, vyjmutí výlisků z formy, čištění a úprava formy.
Do otevřené formy se plní
- u plastů granule, u kaučuku dílce
Ustálení tvaru výlisku
- Chemicky (chemická reakce, reaktoplasty, kaučuky.
- Fyzikálně (změna skupenství, termoplasty)
Vyjímání výrobku z formy
- Ručně, mechanicky (vyhazovače, posuvné či šroubovací), pneumaticky (vyfouknutí tlakovým vzduchem)
Nevýhody –
- Vznik přetoků (ztráta materiálu, pracné odstraňování)
- Nedokonalý způsob plnění mnohonásobných forem.
Výhody +
- Jednodušší formy (netřeba řešit vtokové kanály)
- Minimální vnitřní pnutí (všesměrový tok taveniny)
