Procesy kształtowania blach stalowych dzięki obróbki plastycznej są jedną z wielu technik wytwarzania elementów metalowych stosowanych w przemyśle od lat, a mimo to wymagających rozwiązań niektórych problemów technologicznych pojawiających się przy kształtowaniu blach stalowych.
Z artykułu dowiesz się:
- jakie wady występują w procesie tłoczenia,
- jakie wyróżnia się metody eliminacji wad procesów tłoczenia,
- jaki wpływ na obrabiany materiał ma dobór nacisku prasy.
Kształtowanie blach metodami obróbki plastycznej pozwala na otrzymywanie gotowych części, niewymagających stosowania dodatkowej obróbki skrawaniem. Procesy kształtowania blach obejmują trzy rodzaje operacji, są to wytłaczanie, cięcie oraz gięcie. Proces kształtowania blach stalowych jest złożonym procesem, podczas którego dochodzi do powstawania wad na elementach tłoczonych w czasie wykonywania poszczególnych operacji. Problemy występujące podczas procesu tłoczenia są bardziej lub mniej złożone, podobnie jak metody ich eliminacji, jednak wszystkie mają wpływ na jakość wytwarzanych części.
Wady procesu wytłaczania
Wytłaczanie obejmuje procesy technologiczne obróbki plastycznej metali, polegające na przekształceniu płaskich blach w wytłoczki o zróżnicowanych kształtach. Najczęściej są to procesy ciągnienia blachy, przebiegające w płaskim stanie naprężenia. W wytłoczkach typu kubełkowego wyróżnia się dwa obszary, a mianowicie rozciąganie w części dennej oraz ciągnienie w części kołnierzowej. Rozciąganie charakteryzuje się występowaniem naprężenia rozciągającego zarówno w kierunku obwodowym, jak i promieniowym, wskutek czego występuje oddalanie się punktów materialnych od osi wytłoczki, ciągnienie natomiast charakteryzuje się występowaniem obwodowego naprężenia ściskającego oraz naprężenia rozciągającego działającego w kierunku promieniowym. W wyniku występowania takiego stanu naprężenia materiał formatki blachy przemieszcza się w kierunku osi wytłoczki. Zmniejszenie grubości blachy towarzyszące procesom kształtowania blachy stalowej poprzez rozciąganie nie ma większego znaczenia z punktu widzenia wytrzymałości wytłoczek, ponieważ jest kompensowane umocnieniem wskutek odkształceń plastycznych.
W niektórych przypadkach podczas kształtowania wytłoczek obrzeża blach są nieutwierdzone. W ten sposób blacha może się wysuwać spod dociskacza mimo docisku przez matrycę, przez co wytłoczki są kształtowane przy przeważającym udziale ciągnienia materiału. Ciągnienie dominuje również podczas operacji przetłaczania, gdzie wysokość kształtowanej wytłoczki zwiększa się w wyniku zmniejszania średnicy formatki stalowej. W tych przypadkach obwodowe naprężenia ściskające sprzyjają fałdowaniu blachy, która jest formą plastycznego wyboczenia.
Zjawisku temu zapobiega się poprzez stosowanie na dociskaczach i matrycach rowków oraz progów ciągowych. Rowki oraz progi ciągowe służą do kontroli prefabrykatu podczas wytłaczania. Działają na zasadzie zaciśnięcia się progów w rowkach ciągowych wraz z formatką, co powoduje jej utrzymanie. Jednak stosowanie rowków oraz progów ciągowych wiąże się ze zwiększeniem oporów płynięcia materiału wskutek działania sił tarcia na powierzchniach kontaktowych, dlatego wartości sił docisku muszą być odpowiednio dobrane, ponieważ zbyt duże doprowadzą do przeciągania oraz pękania materiału, gdy wytrzymałość na rozciąganie zostanie przekroczona. W celu niedopuszczenia do pęknięcia wytłoczki proces wytłaczania musi odbywać się przy sile tłoczenia mniejszej od siły zrywającej.
Dobór nacisku prasy podczas procesu wytłaczania
W przypadku falowania materiału lub gdy dochodzi do przewężenia bądź pękania blachy należy odpowiednio dobrać nacisk prasy podczas procesu wytłaczania. Zbyt duże siły docisku mogą powodować punktowe przewężanie oraz pękanie blachy, a zbyt małe powodują powstawanie pofalowań na powierzchni. Aby zapobiec występowaniu tych defektów, ustawia się mniejsze bądź większe parametry nacisku prasy w obszarach, gdzie dochodzi do pękania, przeciągania lub falowania materiału w celu wyeliminowania występującego problemu. Parametry nacisku zmienia się tak długo aż nie uzyskamy zadowalającego efektu, który będzie spełniał wymagania jakościowe wytwarzanej części. Bywa, iż powodem powstawania wyżej wymienionych problemów jest obrabiany materiał. Wówczas w celu weryfikacji, czy to materiał z danej partii jest źródłem występowania problemu, obróbce poddaje się dla porównania materiał z innej partii, aby móc ocenić, co było przyczyną powstawania problemu i móc go wyeliminować.
Innymi problemami, które mają wpływ na jakość wytwarzanych części, są drobne wygniecenia oraz rysy. Powodem ich powstawania są drobiny zdartego cynku, które osadzają się na stemplu. Cynk osadza się na powierzchni dociskacza wskutek zdzierania się go z powierzchni formatki, która jest przetłaczana. Podczas naciągania formatki stalowej na stempel dochodzi do tarcia między tymi elementami. Stempel, jak i matrycę oraz dociskacz wykonuje się z żeliwa, materiału odpornego na ścieranie, dlatego podczas wytłaczania drobiny cynku, mniej odporne na ścieranie, zdziera się z powierzchni blachy. Zdzierane ilości cynku nie są duże, jednak z czasem, gdy zostanie przetłoczonych wiele formatek, może się go nazbierać na tyle dużo, iż doprowadzi do powstawania rys na obrabianych częściach, w miejscach zbyt dużego jego nagromadzenia.
