Plastisk bearbetning Prof. François Rondé-Oustau Göran Karlsson
Vad är plastisk bearbetning? Materialet sträcks över elasticitetsgränsen. Formad detalj har i stort sett samma volym som utgångsämnet. Skiljer mellan varm och kall bearbetning Gränsen är rekristallisationstemp.
Varmsmide Varmbearbetning för råmaterial. Hög temperatur: Minskar metallens flytspänning. Gör materialet mjukt och segt. Höjer sträckgränsen. Kostar lite kraft för stor deformation. Dålig ytfinhet. Stora toleranser. Kostar energi för uppvärmning. Ger inte härdande inverkan. Rekristallisation under eller efter bearbetning.
Grundläggande teknik Friformssmide: Enkla verktyg. Stora detaljer. Små serier, enstyckstillverkning. Sänksmide: Smide med slutna formverktyg. Mindre detaljer. Stora serier.
Friformssmide Enkla verktyg Hammare och städ Öppna verktyg och mothåll Gradvis formning genom upprepade slag. Används huvudsakligen till förformning.
Friformsverktyg
Sänksmide Metall som flyter mellan två formhalvor och formas till slutgiltig form. Stora tunga maskiner. Enkelverkande eller dubbelverkande. Hammare eller hydraulkolv. Ett eller flera slag.
Verktyg till sänksmide
Smidesteknik Hammare Ett verktyg Flera slag Kort tid för varje slag 0,001 sek Pressar Flera verktyg och steg Ett slag i varje verktyg Längre tid per slag Mekanisk press 0,1 sek Hydraulpress 0,5 10 sek
(air or steam) Motverkanshammare
Mekanisk press
Sänksmidda detaljer
Fyra stegs verktyg edger fuller finisher blocker
Tre stegs press
Stegvis formade Varmsmidda detaljer
Tong hold
Vevaxelsmide
Olika steg formar en bärarm
Stuksmidesmaskin
Induktionsvärmt stuksmide
Maskinprincipen
Stuksmide av ventil till bilmotor
Verktygskonstruktion Använd naturlig geometri för att underlätta släppning
Skäggdesign Kontrollerar trycket i verktyget Kontrollerar fyllning av verktyget. Reglerar volymen av materialet.
Skäggdesign Ökar trycket genom för trång passage Ökar trycket genom för mycket material Bra kontroll av trycket.
Tryckstegring i verktyget Forging force Stock/die contact End of forging stroke time
Vikning sker med små radier
Snedbelastning p.g.a. felplacerad detalj.
Placering av kaviteter Viktigt att centrera trycket Kan smida flera detaljer samtidigt för att fördela trycket bättre. (kräver kraftig maskin)
Smörjning Vattenutspädd grafitspray Oljeutspädd grafit som penslas på Kolpulver
Smörjningens effekt Lättare att få materialet att flyta i önskad riktning defekter blir större vid fel användning Verktygsslitaget minskar Smörjning gör att påkletningen av material på verktygen minskar.
Smörjeffekt på ett smitt nav Lower lubrication Upper lubrication
Smörjeffekt på ett smitt nav Lower lubrication Upper lubrication
Tåga Ger ett segt, starkt material Kan liknas vid fibrer i trä. Medger deformation före brott. Skär inte av fibrerna i stålet.
Tåga i en vevaxel.
Kallsmide Kallbearbetning för råmaterial. Låg temperatur: Ökar metallens flytspänning. Deformationshärdning. Höjer sträckgränsen. Kostar mycket kraft för liten deformation. Bra ytfinhet. Stmå toleranser. Kostar mindre energi för uppvärmning. Kan behöva uppvärmning för att slutföra bearbetning.
Grundläggande teknik Metoder : Kallt friformssmide. Kallt sänksmide Kallt stuksmide. Maskiner: Mekaniska pressar (excenterpress eller hejare). Hydrauliska pressar. Detaljernas form Rotationssymmetriska. Solida eller ihåliga.
Basprocesser Stukning Direkt smide Extrudering Reverserat smide Dragning
Stukning Läge 1 stämpel Läge 2 stämpel stämpel H 0 H H 0 H H H 0 Verktyg Ämne Ämne Ämne a Verktyg b Verktyg c
Extrudering ämne stämpel container verktyg Före Efter
Skålsmide och skåldragning Skålsmide Skåldragning
Reverserat skålsmide stämpel container Före extrusion Under extrusion
Formningens olika steg Stegvisa operationer Smörjning Uppvärmning mellan olika operationer
Stegvisa operationer Maximal reduktion (stora krafter, risk för defekter) Former kan kombineras
Smörjning Smörjmedlet appliceras på arbetsstycket Fosfatering + Zn eller Fe stearat (tvål)
Återuppvärmning Används för att utjämna spänningar och deformationshärdning T > 300 C, Förstör smörjande effekt
Simultana grundläggande operationer Reducerar antalet verktyg Kan undvika återuppvärmning Kan undvika kompletterande smörjning
Simultan framåt och bakåtvänd extrudering stämpel container matris Före extrusion Under extrusion
Extrudering med stångstämpel stämpel arbetsstycke container Före extrusion Under extrusion
stämpel ejektor matrisinsats krympring ejektor
Typiska flerstegs kallextruderade delar Stötdämparrör Kuggdrev (växlar) Ihåliga axlar Skruv Kulleder
Formningssteg för stötdämparrör
Kuggdrev
Formningssteg för skruv
Formningssteg för kulled
Processbegränsningar Fördelar : Stor geometrisk frihet Goda mekaniska egenskaper Hög produktivitet Nackdelar : Geometriska begränsningar Begränsning i materialval Kostnader för maskiner och verktyg
Ekonomiska faktorer Ökad svårighetsgrad på utformning Utökar antalet steg i formning och återuppvärmning Utökar antalet verktyg och dess komplexitet Ökar kraftbehovet Ökad dimensionstolerans Noggrannhet på detalj = noggrannhet på verktyg Höga toleranser Ökat antal verktyg Ökad storlek på serie Lägre produktionskostnader Minimering av stopptider längre serier
Jämförelse mellan olika processer hjulspindel tändstiftskropp
Hjulspindel 7000 per dag Varmsmide Kallsmide Material Worked weight Final part weight
Tändstiftskropp 50 000 per månad Maskinbearbetning Kallsmide Material worked weight final part weight
The END