Lemezek mélyhúzása – az eljárás leírása

A mélyhúzás a lemezek legösszetettebb alakítási módszere, mind a technikai felszerelés, a technológiai folyamat, mind az anyagban lejátszódó jelenségek szempontjából. Az anyag, amely lemez formájában van, egy matricában deformálódik annak érdekében, hogy üreges, vékony falú, térbeli alakzatot hozzanak létre. Amikor a lapos formáról a térbeli formára tér át, az anyag különböző részein különböző feszültségi állapotok alakulnak ki, amelyek deformációhoz és az anyag eredeti vastagságának megváltozásához vezetnek.

Az egyes lemezszakaszok deformációinak elemzése (ábra) megmutatja, hogy az I. elem, amely a külső él mentén helyezkedik el, a nyomófeszültségek (σ₁) miatt megrövidül, míg a húzófeszültségek (σ₂) miatt megnyúlik. A nyomófeszültségek dominálnak, ezért az anyag vastagsága enyhén megnő.

A II. szegmensben a nyomófeszültségek csökkennek, miközben a húzófeszültségek növekednek, ami a lemez vastagságának csökkenéséhez vezet. Ezekben a zónákban, a húzó- és nyomófeszültségek hatására a lemez hullámosodása jelentkezhet, amit az IR visszatartó gyűrű (inél de reţinere) akadályoz meg, amely egy Fs szorítóerővel nyomja a lemezt. Ez a nyomás kiegyenlíti a feszültségeket ebben a területen.

A III. szegmens anyaga, amely a matrica élén (M) halad át, további hajlítási igénybevételnek van kitéve.

A IV. szegmensben az anyag főként tengelyirányú húzófeszültségeknek van kitéve, ami a fal vastagságának csökkenését eredményezi. A húzófeszültségek ebben a zónában annál nagyobbak, minél mélyebb a mélyhúzás, és a fal vastagsága ennek megfelelően csökken. A fenék területe kevésbé érintett, különösen, ha az viszonylag sík.

 

1. ábra: A hajlítási folyamat vázlata
 

Mélyhúzás présgépen

A mélyhúzás elvi sémája


a – műanyag alakváltozás előtt;
b – műanyag alakváltozás után;

 

Jelölések:

 

  • P – poanson (nyomófej)

  • IR – visszatartó gyűrű

  • SF – félkész termék

  • MA – mélyhúzó matrica

  • PA – mélyhúzott termék

  • g – lemez vastagsága

  • j – hézag (rés)

  • D – félkész termék átmérője

  • F – poanson nyomóereje

  • Fs – visszatartó gyűrű nyomóereje

  •  

A falvastagság változása egy mélyhúzott alkatrésznél.

 

A poanson (P) és a matrica között hézagnak kell lennie, amely körülbelül 10–20%-kal nagyobb a lemez vastagságánál. Ezt a hézagot a következő képlettel határozzuk meg:

 

  • Mélyhúzás szabad falvastagság-állítással:

    j=(1,1…1,3)×gj = (1{,}1 \ldots 1{,}3) \times gj=(1,1…1,3)×g

     

  • Mélyhúzás falvékonyítással:

    j=(0,25…0,65)×gj = (0{,}25 \ldots 0{,}65) \times gj=(0,25…0,65)×g

     

Annak érdekében, hogy a lemezt ne sértsük meg, és ne keletkezzenek nyírófeszültségek, a poanson és a matrica aktív éleit nagy lekerekítési sugárral kell kialakítani, amelyeket a mélyhúzandó lemez anyagától és vastagságától függően állapítanak meg. Mivel a folyamat során jelentős súrlódási erők lépnek fel az anyag és a szerszám között, kenőanyag használata szükséges.

A mélyhúzott termékek anyagfelhasználásának csökkentése érdekében nagyon pontosan kell meghatározni az induló félkész termék méreteit és alakját. Ha a végső formák forgástestek lennének, és a falvastagság nem változna, a méretezés a mélyhúzás előtti és utáni felületek egyenlőségére korlátozódna.

 

Ha a késztermék forgástest, az induló félkész termék formája egy kör alakú lemez (diszk), amelynek átmérője D0D_0D0​ a forgástest alakjától függ. A forgástest felületét a Guldin-tételek segítségével lehet kiszámítani.

 

A mélyhúzással végzett két alakváltozás közötti redukciós tényező RRR meghatározható az induló félkész termék átmérője D0D_0D0​ és a matrica átmérője dmd_mdm​ alapján a következő képlettel:

 

R = 100\frac{D_{0}-d_{m}}{d_{m}},%
 

Átlagos mélyhúzási körülmények között az első lépésben nem haladható meg a 50%-os redukciós fok. Ez azt jelenti, hogy ha az összesített redukció nagyobb 50%-nál, akkor több egymást követő alakítási lépésre van szükség. Ha a mélyhúzás hidegen történik, az anyag tulajdonságainak megváltozása (megkeményedés, ún. ecruisare miatt) befolyásolja a redukciót.

 

A mélyhúzási együttható:

m = \frac{d}{D}<1

mmax​ értékei:

  • 0,45…0,600,45 \ldots 0,600,45…0,60 – az első mélyhúzáshoz

  • 0,65…0,800,65 \ldots 0,800,65…0,80 – a következő mélyhúzási lépésekhez

 

Nagy mélyhúzási fokozatok esetén:

m_{t} = m_{1} \times m_{2} \times...\times = \frac{d_n}{D}
 

A poansonra ható mélyhúzó erő a deformációs erő és a súrlódási erők összege. Figyelembe véve, hogy a mélyhúzó erő által az anyagban keletkező húzófeszültségek nem haladhatják meg a deformált anyag szakítószilárdságát, a mélyhúzó erő a következő képlettel határozható meg:

 

F = k \times \pi \times D_{m} \times \mathit{g} \times \sigma _{r}

Ahol:

  • σr – az anyag szakítószilárdsága húzásra;

  • Dm – a termék középátmérője;

  • G – az anyag vastagsága;

  • K – a mélyhúzási együttható mmm értékétől függ.

A mélyhúzás során a lemez hullámosodásának elkerülése érdekében azt rögzítőgyűrűvel kell lefogni. Ez a gyűrű nyomóerővel hat az anyagra.

F_{p} = l \times s \times p
ahol: p = R_{m} \times cos\alpha
 

Elektrohidraulikus mélyhúzás

Elvi séma: Elektrohidraulikus mélyhúzás

 

  • SE – energiaforrás

  • SF – félkész termék

  • C – kondenzátor tömb

  • El – elektródák

  • K1, K2 – kapcsolók

  • CA – gyújtókamra

  • MA – mélyhúzó matrica

  • OA – szellőzőnyílás

  • MLD – szigetelő folyadék közeg

  • DE – impulzusos elektromos kisülés

  • Fs – szorítóerő

  •  

A kisülés begyújtása:

 

  • az elektromosan szigetelő munkaközeg áttörésével (kb. 30–50 kV);

  • egy fémhuzal elolvasztásával, amely összeköti a két elektróda hegyét (kb. 3–5 kV).

  •  

Tehnipedia – Szigorúan tájékoztató jellegű műszaki adatokat nyújt a forgalmazott termékekről.

Contactează-ne