Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Industrial materials >> Samengesteld materiaal

Vormproces:vormingsbewerkingen van materialen | Productiewetenschap

We hebben een korte beschrijving en analyse gegeven van elk van de verschillende basisvormbewerkingen. Het is te hopen dat de lezer inmiddels enig idee heeft gekregen over deze processen, vooral over de mechanica die erbij betrokken is. Er zijn echter veel kleine en grote variaties van dergelijke processen. In dit artikel zullen we enkele hiervan bespreken, samen met de bijbehorende technologische aspecten.

Vormingsproces:vormingsbewerkingen van materialen

Bewerking # 1. Rollend :

Het is zelden mogelijk om de uiteindelijke doorsnede in één stap te bereiken. Over het algemeen wordt het walsen uitgevoerd met een aantal passages, waarbij verschillende peilapparatuur wordt gebruikt, op een continue manier. De hele winkel wordt meestal een walserij genoemd. Bij het rollen van platte stroken is het mogelijk om de opeenvolgende fasen uit te voeren met hetzelfde paar rollen.

De bovenste rol wordt normaal gesproken aangepast om de opening na elke passage te controleren. Om het probleem van uitgebreide materiaalbehandeling te vermijden, is het wenselijk om te voorzien in het omkeren van de richting van de rotaties van de rol. Hierdoor beweegt het werkstuk in opeenvolgende gangen heen en weer. Soms kan de ruimte geoptimaliseerd worden door gebruik te maken van een driehoge walserij.

Tijdens warmwalsen moet het tijdsverloop worden geminimaliseerd omdat de taak voortdurend afkoelt. Dit zou een van de belangrijkste overwegingen moeten zijn bij de lay-out van een walserij. Normaal gesproken wordt de taakverplaatsing vergemakkelijkt door het voorzien van steunrollen. Als een baan voldoende lang en flexibel is, kan een driehoge walserij worden voorzien van een inrichting voor het voeden van de tweede gang nog voordat de eerste gang is voltooid. Dit wordt bereikt door wat algemeen bekend staat als een looping mill.

De looping kan mechanisch worden gedaan door een gebogen buis of trog te gebruiken, ook wel repeater genoemd. Een continu meervoudig walsen kan ook worden uitgevoerd voor een flexibele, lange baan door de walsapparatuur geschikt te plaatsen met de ene walsgang naast de andere.

Voor een gegeven vermindering van het oppervlak, algemeen bekend als de diepgang, neemt de rolscheidingskracht, die de neiging heeft de rollen te buigen, lineair toe met de rolstraal R gegeven door vergelijking (3.20).

Daarom kan de buigdoorbuiging van de rollen niet erg effectief en economisch worden gecontroleerd door het gebruik van grote aandrijfrollen. Een betere en economischere manier om de doorbuiging van de rol te verminderen, is het gebruik van steunrollen.

In deze afbeelding worden twee verschillende methoden voor het gebruik van de steunrollen getoond. Omdat de rolscheidingskracht afhankelijk is van de radius van de aandrijfrollen, worden deze altijd klein gehouden, terwijl de steunrollen zijn voorzien van een grotere radius om de stijfheid te vergroten.

Een zekere mate van rolbuiging is echter onvermijdelijk, maar dit kan worden opgevangen door niet-cilindrische rollen te hebben (Fig. 3.36a) die, onder de rolscheidingskracht, buigen, waardoor een uniforme opening tussen de rollen (Fig. 3.36b). De rollen getoond in Fig. 3.36a worden rollen met convexe welving genoemd. Bij niet-gewelfde rollen is de dikte van de gewalste band meer in het midden, zoals uitgelegd in Fig. 3.36c. Als we de rollen beschouwen als dikke, korte balken die eenvoudig aan de uiteinden worden ondersteund, kan de doorbuiging in het midden worden uitgedrukt als

De typische waarden van λ1 en λ2 zijn 1,0 en 0,2 voor een strook met breedte l, en 0,5 en 0,1 voor een strook met breedte l/2.

Het invoermateriaal voor een walserij heeft normaal gesproken een rechthoekige doorsnede, een zogenaamde 'bloom' of knuppel, afhankelijk van de grootte. Om na het walsen een andere dwarsdoorsnede te verkrijgen, moet de baan meerdere passages ondergaan, waarbij gebruik wordt gemaakt van vormwalsen met een geleidelijk veranderende geometrie. Bijvoorbeeld - Fig. 3.37 laat zien hoe de geometrie van de opening tussen twee rollen verandert terwijl een ronde, dunne staaf wordt geproduceerd uit een vierkante knuppel.

Rollen zijn normaal gesproken gemaakt van gegoten of gesmeed staal. Gelegeerd gietijzer wordt soms gebruikt om de kosten te verlagen. Superieure sterkte- en stijfheidseigenschappen kunnen worden verkregen door speciaal gelegeerd staal te gebruiken, wat uiteraard duurder is. Warme walsen worden opgeruwd (soms zelfs gekerfd) om een ​​goede bite te geven tijdens het werk, terwijl koude walsen worden gemalen om een ​​fijn oppervlak te krijgen om het eindproduct een goede afwerking te geven.

De belangrijkste parameters van walsen zijn:(i) het temperatuurbereik (bij warmwalsen), (ii) het rolsnelheidsschema en (iii) de toewijzing van reducties aan verschillende passages. Al deze hebben op hun beurt invloed op de maatnauwkeurigheid van het product en ook op de fysieke en mechanische eigenschappen.

Bewerking # 2. Smeden :

Er zijn veel variaties op de basis smeedbewerking, en de meest toegepaste zijn:

(i) Smith Smeden:

Smidssmeden is waarschijnlijk het oudste metaalbewerkingsproces. Hier wordt met handgereedschap en hamers een heet werkstuk in de gewenste vorm gebracht. Tegenwoordig worden aangedreven hamers gebruikt om de herhaalde slagen uit te delen. Het aambeeld en de hamer zijn meestal vlak en de gewenste vorm (uiteraard bij beperkte varianten) wordt verkregen door een manipulatie van het werk tussen de slagen door.

(ii) Drop Smeden:

Bij het smeden van de vorm worden de stootbelastingen (klappen) op het werkstuk uitgeoefend om het metaal te laten vloeien om de holte gevormd door de twee helften van de gesloten matrijs omhoog te laten komen. Om een ​​volledige vulling te garanderen, wordt normaal gesproken een overmaat materiaal verstrekt. Dit overtollige materiaal stroomt langs de omtrek naar buiten en vormt een flits die vervolgens wordt bijgesneden. Wanneer de productgeometrie gecompliceerd is, kan een set matrijzen nodig zijn om de uiteindelijke vorm te verkrijgen.

(iii) Druk op smeden:

In plaats van herhaalde slagen wordt bij het persen een geleidelijke kracht uitgeoefend. Afhankelijk van de complexiteit van het werk kan echter een set matrijzen nodig zijn om het eindproduct te verkrijgen. Het is duidelijk dat hier de uitlijning van de twee helften van de matrijs een minder probleem vormt dan bij het matrijssmeden. Aangezien de bewerking in één slag wordt voltooid, moet een voorziening worden getroffen om de lucht en het overtollige smeermiddel te laten ontsnappen.

(iv) Verstoord smeden:

In veel gevallen hoeft slechts een deel van het werk te worden vervalst. Een bekend voorbeeld is het smeden van de boutkop aan het ene uiteinde van een staaf. Een dergelijke plaatselijke smeedbewerking staat algemeen bekend als verontrustend. De stuikoperatie kan zowel gesloten als open zijn, zoals getoond in Fig. 3.38a en 3.38b, respectievelijk. Het is duidelijk dat de operatie een longitudinale compressie van het staafmagazijn omvat.

Daarom worden, om knikken te voorkomen, de volgende regels in acht genomen met betrekking tot de niet-ondersteunde lengte die moet worden gesmeed:

(a) Bij een open bewerking mag de lengte van het niet-ondersteunde gedeelte (l) 3d niet overschrijden, waarbij d de diameter van de taak is.

(b) Als l groter is dan 3d, moet een gesloten operatie worden uitgevoerd met een matrijsdiameter D ≤ 1,5 d.

(c) Als, tijdens een gesloten operatie, de niet-ondersteunde lengte verder reikt dan de matrijsholte (Fig. 3.38c) met een hoeveelheid l1 , dan l1 d.

(v) Swaging:

Swaging is een speciale variant van slagsmeden waarbij de herhaalde slagen worden verkregen door een radiale beweging van gevormde matrijzen. Deze bewerking wordt over het algemeen gebruikt voor het verkleinen van de diameters en het taps toelopen van staven en buizen.

(vi) Rolsmeden:

Het smeden van rollen wordt uitgevoerd met twee halfronde, gegroefde rollen die worden vastgehouden door twee parallelle assen. Het proces wordt gebruikt voor het verkleinen van de diameter van staven. Het verwarmde werkstuk wordt in een open positie tussen de matrijzen geplaatst. Na een halve omwenteling van de rollen wordt het werkstuk uitgerold. Het wordt dan in de kleinere groef geplaatst en de bewerking wordt voortgezet totdat de gewenste afmeting is bereikt.

Het is duidelijk dat de matrijs een van de meest kritische componenten van de smeedbewerking is, en daarom hangt het succes van het proces in hoge mate af van het ontwerp van de matrijs.

De basiskenmerken die een smeedmatrijs moet hebben zijn als volgt (zie ook Fig. 3.41):

(i) Om de metaalstroom rond de hoeken te vergemakkelijken, moet altijd een goede afrondingsstraal worden voorzien. Dit helpt ook bij het voorkomen van overmatige slijtage van de matrijs en breuk van metalen in de buurt van de hoeken.

(ii) Net als bij een gietpatroon, moeten ook hier alle verticale oppervlakken een geschikte trek krijgen om het werk gemakkelijk van de matrijs te kunnen verwijderen.

(iii) Zoals reeds vermeld, moet er een ruimte rond de matrijsranden worden voorzien om het overtollige materiaal op te vangen, ook wel flash genoemd. Om deze flitser op te vangen is het aan te raden een flitsgoot te voorzien.

Bij warm smeden moeten de afmetingen van de matrijs de krimptoeslag bevatten (om te compenseren voor de krimp van het product na afkoeling), aangezien het gesmede product normaal gesproken niet wordt onderworpen aan enige verdere algehele nabewerking. De smeedmatrijs is meestal gemaakt van gelegeerd staal met een hoog of gemiddeld koolstofgehalte, omdat het wordt blootgesteld aan grote werkbelastingen. De hardheid (Rc ) van de dobbelsteen ligt normaal gesproken in het bereik van 45-60.

Bewerking # 3. Tekening:

De tekenbewerking wordt voornamelijk gebruikt voor het verkleinen van de diameter van staven en draden. De treksnelheid varieert van 10 m/min voor een grote diameter tot 1800 m/min voor een zeer dunne draad. Om met de bewerking te beginnen, wordt het begineinde van de kolf tot een kleinere diameter gesmeed zodat deze gemakkelijk in de matrijs kan komen.

Bovendien, om impactacties te voorkomen, wordt de bewerking langzaam gestart. Bij grote reducties kan de bewerking in een aantal passages worden uitgevoerd. Omdat door continu koud werken voldoende warmte wordt gegenereerd, kan het nodig zijn om de matrijs met water af te koelen. Soms wordt ook een buis door een trekmatrijs getrokken, en in dit geval wordt de operatie zinken genoemd.

Normaal gesproken wordt een grote matrijs gemaakt van koolstofstaal of snelstaal, terwijl wolfraamcarbide wordt gebruikt voor een middelgrote matrijs. Voor het trekken van een fijne draad is de matrijs gemaakt van diamant.

Bewerking # 4. Diepe tekening:

Uit onze beschrijving van de mechanica van het dieptrekproces blijkt duidelijk dat getracht moet worden om het plaatwerk zoveel mogelijk in de matrijs te trekken. Dit helpt bij het minimaliseren van het dunner worden van de bekerwand. Dientengevolge neemt de buitenomtrek van de plano af, waardoor een samendrukkende hoepelspanning wordt veroorzaakt die, wanneer deze een limiet overschrijdt, kan resulteren in een plastische rimpeling van de bekerflens. Deze kreukels zijn achteraf niet glad te strijken, maar kunnen worden voorkomen door een blanco houder te gebruiken.

Een overmatige druk van de blanco houder verhindert echter dat het materiaal gemakkelijk in de matrijs wordt getrokken. Als de tekenverhouding (gedefinieerd als rj / rd ) niet meer dan 1,2 is, kan de bewerking zelfs zonder een blanco houder worden uitgevoerd. Afhankelijk van de dikte van het onbewerkte en het matrijsprofiel kunnen hogere waarden van de trekverhouding worden bereikt, zoals weergegeven in Fig. 3.43.

Als de verhouding tussen de diameter van de blanco en de uiteindelijke diameter van de beker te groot is, wordt de bewerking in meer dan één fase uitgevoerd. De opeenvolgende tekenbewerkingen na de eerste staan ​​bekend als hertekenen. Figuren 3.44a en 3.44b tonen twee typische hertekenbewerkingen. De in Fig. 3.44b getoonde bewerking wordt omgekeerd hertekenen genoemd, omdat hierbij de aanvankelijk getrokken beker binnenstebuiten wordt gekeerd. Deze bewerking blijkt een zwaardere bewerking van het materiaal met zich mee te brengen dan de conventionele hertekenbewerking.

De werkelijke situatie is echter precies het tegenovergestelde, zoals nu wordt uitgelegd. Bij conventioneel hertekenen (Fig. 3.44a) buigt het materiaal in tegengestelde richtingen rond de planohouder en de matrijshoeken. Aan de andere kant, in omgekeerde tekening (Fig. 3.44b); het materiaal buigt slechts in één richting, namelijk langs de buitenste en binnenste matrijshoeken. In het uiterste geval kan de matrijs worden voorzien van een ronde rand, zoals weergegeven in Fig. 3.44c, waardoor een minder zware bewerking van het materiaal ontstaat.

Aangezien er enige mate van spanningsverharding plaatsvindt tijdens de eerste bewerking, wordt normaliter uitgloeien geadviseerd (om de taaiheid te herstellen) voordat met de hertekenbewerking wordt begonnen.

Over het algemeen is de stroom van metaal niet uniform door het werkstuk en in de meeste gevallen moeten de getekende delen worden bijgesneden om het ongewenste metaal te verwijderen. Een dergelijk trimmen kan ofwel met de hand worden gedaan ofwel door gebruik te maken van een aparte trimmatrijs.

Het strippen van de baan van de pons kan worden bereikt door een kleine uitsparing in de onderkant van de trekmatrijs te maken. Tijdens de teruggaande slag wordt de stootdruk uit de beker gehaald; als resultaat heeft de getrokken beker de neiging terug te veren. Door deze werking verhindert de uitsparing dat de getrokken beker meebeweegt met de stempel tijdens zijn opwaartse slag.

Bewerking # 5. Buigen:

De analyse van de buigbewerking die we hebben gegeven, is alleen van toepassing wanneer hoeken in een plaatwerk moeten worden geproduceerd. Door deze bewerking kunnen echter ook meer gecompliceerde vormen worden verkregen. In het algemeen kan een dergelijke operatie meer dan één fase nodig hebben. Voor het produceren van een complexe vorm wordt de buigbewerking continu uitgevoerd met behulp van een reeks geprofileerde rollen. Indien nodig worden stationaire rollen gebruikt om de baan vanaf de zijkant aan te drukken tijdens de productie van een dergelijke vorm.

Buizen en andere holle delen kunnen ook worden gebogen door het werk met een wisserrol om een ​​vormblok te wikkelen. Als de wisrol een constante kromming heeft, kan deze scharnieren in het midden van de te produceren kromming. In figuur 3.48 wordt een dergelijke bewerking voor het buigen van een buis uitgelegd. Het bezwijken van de buis kan worden voorkomen door de binnenruimte op te vullen met wat vulmateriaal, bijvoorbeeld zand. De zelfverklarende diagrammen buisbuigbewerkingen.

Bewerking # 6. Extrusie:

Extrusie is een van de meest potentiële en nuttige metaalbewerkingsprocessen en kent een groot aantal variaties in de wijze van toepassing. Het kan onder zowel warme als koude omstandigheden worden uitgevoerd. Hete extrusie helpt de werklast te verminderen (vooral voor materialen met een hoge sterkte), maar het levert meer problemen op, zoals koelopstelling en snelle matrijsslijtage.

Uit de analyse voor een eenvoudig voorwaarts extrusieproces dat we al hebben gegeven, is het duidelijk dat bij dit directe proces de hele knuppel vooruit moet gaan, wat resulteert in een groot wrijvingsverlies en hoge werklast. Als gevolg van deze hoge werklast wordt de container onderworpen aan hoge radiale spanningen.

De voorgaande moeilijkheden kunnen worden vermeden door gebruik te maken van een achterwaarts extrusieproces waarbij de knuppel stationair blijft. De wrijvingskracht is dus afwezig tussen de knuppel en de houder en werkt alleen op het grensvlak van de matrijs en de houder. De grootte van de laatste is veel kleiner dan die van de wrijvingskracht die wordt ondervonden bij een voorwaarts extrusieproces. Daarom wordt de werklast verminderd en is deze ook onafhankelijk van de knuppellengte.

Buissecties kunnen ook worden geëxtrudeerd door een doorn samen met de ram te gebruiken, zoals geïllustreerd in Fig. 3.51. Afhankelijk van de initiële onbewerkte vorm kunnen zowel open (Fig. 3.51a) als gesloten (Fig. 3.51b) eindproducten worden verkregen. De doorn kan ofwel aan de ram worden bevestigd of aan een afzonderlijk lichaam, zoals aangegeven in Fig. 3.51c.

Dunwandige blikken kunnen worden verkregen door middel van impactextrusie. Dit proces is beperkt tot zachte en taaie materialen en wordt normaal gesproken uitgevoerd onder koude omstandigheden.

In plaats van de knuppel rechtstreeks door de ram te belasten, kan een vloeibaar medium worden gebruikt, zoals geïllustreerd in Fig. 3.53a. Dit proces staat bekend als hydrostatische extrusie; hier wordt het wrijvingsverlies bij de knuppel-container-interface geëlimineerd.

Een kleine variatie op dit proces biedt de mogelijkheid om een ​​relatief bros materiaal te extruderen. Hierbij wordt, afgezien van de grote hydrostatische druk die op de knuppel wordt uitgeoefend, het product in de opvangkamer onder een lagere druk gehouden (ongeveer de helft van de op de knuppel uitgeoefende druk). Zoals getoond in Fig. 3.53b, wordt het materiaal onderworpen aan lagere rekgradiënten. In dit proces is het mogelijk om zeer grote objecten te produceren. Omdat het proces echter inherent traag is, is de toepassing ervan beperkt.

Om een ​​job te produceren met een complexe vorm met een niet-uniforme dwarsdoorsnede, kan extrusie met gesloten holte met een gespleten matrijs worden gebruikt. Het proces is vergelijkbaar met smeden met gesloten matrijs en wordt geïllustreerd in Fig. 3.53c.

Alle knuppels zijn meestal bedekt met een oxidelaag. Tijdens een normaal extrusieproces kan deze oxidelaag in de kern van het product worden getrokken (waardoor de sterkte-eigenschappen afnemen), tenzij een laminaire stroming tijdens de plastische vervorming wordt gegarandeerd. Smeermiddelen moeten worden gebruikt tussen de knuppel, de matrijs en de container, niet alleen om de werklast te verminderen, maar ook om de stroom laminair te houden. Hierdoor vormt het buitenoppervlak van de knuppel de huid van het product. Dit principe van het handhaven van de oppervlaktelaag wordt ook gebruikt bij een hete extrusie van materialen met hoge sterkte en bekledingsproducten zoals nu besproken.

Het temperatuurbereik van de knuppel tijdens de hete extrusie van staal is 1200-1500°C. De matrijs moet op een lagere temperatuur (ongeveer 200°C) worden bewaard om overmatige slijtage te voorkomen. Glasvezels (of poeders) worden normaal gesproken als smeermiddelen gebruikt, aangezien de viscositeit van glas temperatuurgevoelig is. De viscositeit is dus hoog aan het oppervlak van de matrijs, wat een goede bescherming biedt tegen slijtage van de matrijs en de vorming van een glashuid (ongeveer 0,025 mm dik) op het product vergemakkelijkt. Tegelijkertijd wordt de werklast verminderd, omdat de viscositeit van glas veel lager is op het grensvlak van de knuppel en de container.

Een andere nuttige toepassing van dit bekledingsproces is de productie van een radioactieve splijtstofstaaf van bijvoorbeeld uranium en thorium. De staaf is ingeblikt in koper of messing, die beide minder reactief zijn voor de atmosferische gassen en de brandstofstaaf beschermen tegen oxidatie en andere soorten verontreiniging. De knuppel wordt geprepareerd met het deksel gemaakt van een bekledingsmateriaal.

Bewerking # 7. Ponsen en blanking:

Hoewel ponsen en stansen de meest voorkomende bewerkingen van plaatmetaal zijn waarbij de metalen strips worden geknipt, zijn er andere soortgelijke bewerkingen zoals - (i) inkepen, (ii) prikken, (iii) snijden, (iv) knabbelen, en (v) trimmen.

Tijdens de kerfbewerking wordt materiaal verwijderd van de zijkant van een plaatmetaal, terwijl bij het prikken halverwege door het metaal wordt gesneden zonder enig schroot te produceren. Prikken wordt vaak gecombineerd met buigen om lipjes te vormen. Snijden is een bewerking om een ​​opgerolde plaat in de lengte door te snijden om smallere stroken te produceren.

Tijdens het knabbelen worden ingewikkelde vormen uit een plaatmetaal gesneden door overlappende inkepingen te maken vanaf de buitenrand of vanaf een geperforeerd gat. Zonder speciaal gereedschap wordt een eenvoudige, ronde of driehoekige pons van kleine afmetingen op een vaste plaats heen en weer bewogen. Het plaatwerk wordt geleid om de gewenste vorm van de snede te verkrijgen. Trimmen verwijst naar het verwijderen van het overtollige materiaal in een flens of flits.

Bij het verminderen van de bewerkingstijd en -kosten speelt het ontwerp van de matrijs en de pons voor het stansen een uiterst belangrijke rol. Een typische simpele die-punch combinatie. Een nauwkeurige relatieve locatie van de stempel en de matrijs wordt gehandhaafd met behulp van een set geleidingsposten. De stripper helpt bij het verwijderen van het plaatwerkstuk van de pons tijdens de teruggaande slag, terwijl de verende afschuifpennen helpen bij het verwijderen van de plano van het ponsvlak. De stripper fungeert tevens als blanco houder om uittrekken te voorkomen.

Om ruimte en tijd te optimaliseren, kan meer dan één bewerking in één slag worden uitgevoerd, met meer dan één set matrijs en pons in hetzelfde samenstel (Fig. 3.56). Een dergelijk samenstel is algemeen bekend als een samengestelde matrijs. Opgemerkt moet worden dat de stanspons en de matrijs zich in de omgekeerde positie bevinden in Fig. 3.56. Het is duidelijk dat het doorboren van het binnenste gat moet worden uitgevoerd voordat het wordt gestanst. Soms wordt voor de economie ook een combinatie van tekenen (of buigen) en stansen gebruikt.

In de voorgaande situatie wordt meer dan één bewerking op slechts één locatie uitgevoerd. Het is echter ook mogelijk om een ​​reeks stanselementen op verschillende locaties toe te passen. Hier wordt bij elk station één bewerking uitgevoerd en wordt de metaalvoorraad naar het volgende station voortbewogen. Zo is een continue werking mogelijk. Zo'n assemblage van matrijzen wordt een progressieve matrijs genoemd.

Een ander belangrijk aspect van de blanking-operatie is het minimaliseren van de uitval door een optimaal lay-outontwerp (ook bekend als nesting). Dit is schematisch weergegeven in Fig. 3.58. De beperkingen op de lay-out zijn weergegeven in Fig. 3.58b. De minimale opening tussen de rand van de plano en de zijkant van de strook wordt gegeven als g =t + 0,015h, waarbij t de dikte van de strook is en h de breedte van de plano.

De opening tussen de randen van twee opeenvolgende blanco's (b) hangt af van de strookdikte t. Tabel 3.1 toont de verschillende waarden van b. Soms wordt de relatieve richting van de graanstroom (wanneer een opgerolde band als voorraad wordt gebruikt) ten opzichte van de plano gespecificeerd. In zo'n geval gaat de nestvrijheid bijna verloren.

In een cirkelvormige blanco kan enige besparing in het schroot alleen worden bereikt door een keuze uit meerdere rijen.

Bewerking # 8. Vormingsprocessen met hoge energiesnelheid:

Bij alle metaalvormingsprocessen die we hebben besproken, worden de conventionele energiebronnen gebruikt. Daarnaast kunnen energiebronnen zoals chemische, magnetische en elektrische ontladingen worden gebruikt. Aangezien bij al dergelijke processen de snelheid van de energiestroom van een veel hogere orde is, worden deze gewoonlijk High-Energy-Rate (HER)-processen genoemd. Omdat de kinetische energie van een bewegend lichaam evenredig is met het kwadraat van zijn snelheid, kan een grote hoeveelheid energie worden geleverd door een relatief kleiner lichaam dat met hoge snelheid beweegt.

Bijvoorbeeld:een pers met een capaciteit van 500 kN die over een afstand van 0,15 m beweegt, levert een energie van 75 kJ. Ongeveer dezelfde hoeveelheid energie kan worden geleverd door een hamer van 42 kN als deze het werkstuk raakt met een snelheid van 6 m / sec. Een waterfront, met een gewicht van slechts 26 N, gemaakt om te bewegen met een snelheid van wel 240 m / sec door een explosieve lading, kan echter dezelfde hoeveelheid energie leveren. Dit principe kan worden gebruikt bij het maken van kleine machines en apparaten.

Laten we nu eens kijken naar de snelheid waarmee energie vrijkomt in de drie gevallen die we hebben genoemd. In het eerste geval is de typische verbruikte tijd ongeveer 0,5 sec, wat wijst op een vermogen van 150 kW. De valhamer doet er ongeveer 0,06 sec over om tot stilstand te komen en het bijbehorende vermogen blijkt 1,25 MW te zijn. De explosieve operatie wordt voltooid in ongeveer 0,0007 sec, wat een vermogen van 107 MW impliceert. Dit geeft aan dat het laatste geval niet alleen de meest compacte maar ook de krachtigste machine oplevert. Vormbewerkingen met hoge snelheid, namelijk explosieve en elektrische ontladingsvormen, zijn gebaseerd op het voorgaande principe.

We bespreken nu t de drie algemene HER-processen:

i. Explosieve vorming :

Figuur 3.60 toont twee schema's van explosieve vorming. In beide wordt een schokgolf in het vloeibare medium (normaal water) gegenereerd door een explosief te laten ontploffen aanval.

Voor een klein deel wordt het gehele schokgolffront gebruikt in een beperkte ruimte, terwijl voor een groot object slechts een deel van het golffront wordt gebruikt. Het is duidelijk dat de onbeperkte werking minder efficiënt is. Er is echter een groter risico op het falen van de matrijs in de besloten operatie vanwege het onvermijdelijke gebrek aan controle bij het vormen van explosieven.

De typische explosieven zijn onder meer TNT en dynamiet voor hogere energie en buskruit voor lagere energie. Met hoge explosieven direct boven het werkstuk geplaatst, drukken tot 35 kN / mm 2 gegenereerd kan worden. Bij lage explosieven zijn de drukken beperkt tot 350 N/mm 2 .

Met water als zendmedium wordt de verkregen piekdruk p gegeven door –

De afstand tussen de explosieve lading en het vrije wateroppervlak (in
onbeperkte vorming) moet minstens twee keer zo groot zijn als de afstand. Anders gaat er veel energie verloren, waardoor de efficiëntie van de operatie lager wordt. Met behulp van verschillende soorten gereedschappen kunnen we verschillende vormen vormen. Over het algemeen zijn de effecten van het proces op materiaaleigenschappen vergelijkbaar met die bij conventioneel vormen.

ii. Elektrohydraulische vorming :

Elektrische ontlading in de vorm van vonken, in plaats van explosieven, kan ook worden gebruikt om een ​​schokgolf in een vloeistof op te wekken. Een bewerking waarbij dit principe van het opwekken van een schokgolf wordt gebruikt, wordt elektrohydraulisch vormen genoemd. De kenmerken van dit proces lijken sterk op die van explosief vormen. De condensatorbank wordt opgeladen via het laadcircuit; vervolgens wordt de schakelaar gesloten, wat resulteert in een vonk in de elektrodeafstand om de condensatoren te ontladen.

Het energieniveau in dit proces is lager dan bij explosief vormen. De piekdruk die over het werkstuk wordt ontwikkeld, is een functie van de hoeveelheid ontladen energie (door de vonk) en de afstand.

iii. Elektromagnetische vorming :

Net als bij elektrohydraulisch vormen, zo ook bij elektromagnetisch vormen, wordt de elektrische energie eerst opgeslagen in een condensatorbank. Deze energie wordt vervolgens via een spoel afgevoerd door de schakelaar te sluiten. De spoel produceert een magnetisch veld; de intensiteit van dit veld hangt af van de waarde van de stroom. Aangezien het metalen werkstuk zich in dit magnetische veld bevindt (variërend met de tijd), wordt er een stroom geïnduceerd in de baan die zijn eigen magnetisch veld opbouwt.

De richtingen van deze velden zijn zodanig dat de stevig vastgehouden spoel het werkstuk in de matrijs afstoot. Het werkstuk moet uiteraard elektrisch geleidend zijn, maar hoeft niet magnetisch te zijn. De korte levensduur van de spoel is het grootste probleem bij een dergelijke operatie.

Bewerking # 9. Munten:

Het munten is een smeedbewerking met gesloten matrijs die de gewenste variatie in de dikte (vanwege zijdelingse beperkingen) geeft aan dunne en vlakke werkstukken. Zoals de naam al aangeeft, wordt dit proces veel gebruikt bij het produceren van munten en ook bij andere soortgelijke objecten die een goed gedefinieerde afdruk van het matrijsvlak vereisen.

Bewerking # 10. Draad rollen:

Voor massaproductie van objecten met schroefdraad, bijv. bouten en schroeven, kunnen twee platte, heen en weer bewegende matrijzen (of schroefdraadrollen die in tegengestelde richting draaien) worden gebruikt om de schroefdraad in het werkstuk door plastic te verkrijgen vervorming. Dit is in feite een rollende bewerking, en vandaar de naam thread rolling.

Bewerking # 11. Buispiercing :

De productie van naadloze buizen is erg belangrijk en wordt gewoonlijk bereikt door een buispiercing. Bij deze bewerking wordt een massief staafmateriaal gedwongen om aan één uiteinde over een doorn te stromen door middel van twee schuine rollen die in tegengestelde richting draaien. De snelheid en de mate van helling van de rollen bepalen de voedingssnelheid. Deze bewerking wordt uitgevoerd in een warme toestand.

De gelijktijdige knijp- en roterende actie van de rollen vervormt het materiaal tot een elliptische vorm en ontwikkelt een scheur langs de hoofdas. Een verdere rotatie van het vervormde materiaal zorgt ervoor dat de scheur uitzet en verandert in een gat dat uiteindelijk wordt gevormd en op maat gemaakt door de doorn.

Bewerking # 12. Draaien :

Tijdens het spinproces wordt een object met een omwentelingsoppervlak gemaakt van een plaatmetaal. De plano wordt tegen een vormmatrijs gehouden die wordt gedraaid en de plaatmetalen plano wordt over deze mal gelegd met behulp van een speciaal gevormd gereedschap of rol. Als er tijdens de bewerking tegelijkertijd een verdunning van het plaatwerk plaatsvindt, wordt het proces afschuifspinnen genoemd.

Bewerking # 13. Rek vormen :

Bij het buigen van plaatwerk wordt altijd drukspanning ontwikkeld en deze kan onder bepaalde omstandigheden groot genoeg zijn om plaatselijke knikken of plooien te veroorzaken. Dergelijke problemen kunnen worden vermeden door de metalen strip tijdens de bewerking onder spanning te houden. Dit proces van gelijktijdig strekken en buigen wordt rekvorming genoemd.


Samengesteld materiaal

  1. Typen en classificatie van bewerkingsprocessen | Productiewetenschap
  2. Stappen betrokken bij het castingproces:Top 4 stappen | Productiewetenschap
  3. stolling van metalen:mechanisme, snelheid en proces | Gieten | Productiewetenschap
  4. Plaatwerk vormproces
  5. Betekenis en typen productieproces
  6. Wat is vacuümvormen?
  7. Scan-Pac:Top 5 producten van Scan-Pac Manufacturing
  8. Wat zit er in het productieproces?
  9. Additieve productie in elektronica
  10. CNC-bewerkingen:een essentieel proces in de productie
  11. Contractproductieproces