Widok Łączenie technologii wyoblania ze zgniataniem obrotowym

Obróbka Plastyczna Metali t. XVII nr 1 (2006)

mgr inŜ. Jan WIŚNIEWSKI, mgr inŜ. Tadeusz DRENGER, mgr inŜ. Łukasz NOWACKI, Zenon ULATOWSKI

Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań

Łączenie technologii wyoblania

ze zgniataniem obrotowym

Combination of the spinning technology with flow forming

Streszczenie

W artykule opisano badania procesu kształtowania obrotowego składającego się z technologii zgniatania obro-towego i wyoblania. Badania obejmowały kształtowanie z krąŜka φ 230 o grubości 7 mm, z blachy nierdzewnej gatunku 0H18N9 wyrobów o pobocznicy stoŜkowej z kątem pochylenia 7o i grubości ścianki 0,8 mm. Opisano technologię zgniatania obrotowego rzutowego badanego wyrobu oraz przedstawiono zalety wynikające z zastąpienia początkowej operacji zgniatania obrotowego procesem wyoblania. Badania przeprowadzono na maszynach wyprodukowanych w Instytucie Obróbki Plastycznej. Na wyoblarce MZWH-500 badano proces wyoblania: (2 operacje), a na zgniatarce obrotowej MZH-400 badano proces zgniatania obrotowego rzutowego (4 operacje). Przedstawiono wnioski wynikające z badań.

Abstract

The paper describes investigation of rotary forming process consisting of the technology of flow forming and spinning. The investigation included forming products with conical side wall with an inclination angle of 7° and thickness of 0.8 mm from a coil with φ 230 mm and thickness of 7 mm made of steel grade 0H18N9. The technology of flow forming of the investigated product has been described and the advantages of the substi-tution of the initial operation of flow forming with the process of spinning have been presented. The investiga-tion has been performed on machines made by the Metal Forming Institute. The spinning process (2 operainvestiga-tions) has been investigated on an MZWH-500 spinning machine and an MZH-400 flow forming machine has been used for the examination of the flow forming process (4 operations). Conclusions drawn from the investigation have been presented.

Słowa kluczowe: wyoblanie, zgniatanie obrotowe, odkształcenie, pocienienie ścianki, wydłuŜanie, wyrób

stoŜkowy

Key words: spinning, flow forming, deformation, wall thinning, elongate, conical product

1. WPROWADZENIE

Celem badań było opanowanie technologii kształtowania obrotowego wyrobu przedsta-wionego na rys. 1, wykonywanego z krąŜka z blachy nierdzewnej gatunku 0H18N9. Gru-bość dna nie miała znaczenia, poniewaŜ w końcowej operacji jest ono odcinane.

Z obliczeń teoretycznych wynika, Ŝe do wykonania przedstawionego wyrobu technolo-gią zgniatania obrotowego wymagany był krą-Ŝek wyjściowy o średnicy 230 mm i grubości wyliczonej wg wzoru:

Rys. 1. Wyrób w kształcie stoŜka ściętego Fig. 1. Product with the shape of a frustum of cone

φ 2 2 4 0 ,8 φ 1 1 4 460 7 o 7

J. Wiśniewski, T. Drenger, Ł. Nowacki ... 4 7 7 sin 8 , 0 sinα = ≅ = o k o g g mm

przy zachowaniu minimalnej grubości ścianki gotowego wyrobu gk= 0,8 mm i kącie

pochy-lenia pobocznicy wyrobu α = 7o.

2. METODYKA BADAŃ

Badania wstępne technologii zgniatania obrotowego rzutowego przeprowadzone były na maszynie MZH-400 [1,2,3,4,5,6,7].

Wstępnie załoŜono, Ŝe proces zgniatania obrotowego dla omawianego wyrobu będzie się odbywał w pięciu operacjach.

Całkowite odkształcenie względne wynosiło: % 6 , 88 % 100 7 8 , 0 7 = ⋅ − = c ε .

W poszczególnych operacjach przyjęto następujące odkształcenia względne:

ε

= 50%;

ε

ε

ε

i

ε

kształtowania obrotowego, przewidziano ob-róbkę cieplną – przesycanie.

Proces zgniatania obrotowego wykonywany był za pomocą dwóch rolek umieszczonych naprzeciw siebie i przesuwających się wzdłuŜ przyjętej trajektorii równoległej do pobocznicy wzornika z obliczoną wielkością zagłębienia rolek w materiał.

W przeprowadzonych próbach okazało się, Ŝe proces zgniatania obrotowego rzutowego wytłoczki o pobocznicy stoŜkowej z krąŜka o grubości 7 mm z jednoczesnym jego pocie-nieniem na 3,5 mm, wymagał duŜej siły prze-kraczającej aktualne moŜliwości zgniatarki obrotowej MZH-400.

W związku z tym skorygowano przyjęty proces technologiczny zastępując pierwszą operację zgniatania obrotowego rzutowego – wyoblaniem.

Zastosowanie powyŜszego rozwiązania umoŜliwiło osiągnięcie zakładanego pochyle-nia pobocznicy wytłoczki o kącie α = 30o bez pocienienia grubości ścianki. W związku z tym krąŜek wyjściowy o grubości 7 mm moŜna było zastąpić krąŜkiem o grubości 3,5 mm, przy jednoczesnym zwiększeniu jego średnicy

z 230 mm na 460 mm, co wynikało z zasady stałej objętości.

Badanie procesu wyoblania przeprowadzo-no na wyoblarce MZWH-500 sterowanej nu-merycznie (rys. 2).

Rys. 2. Wyoblarka MZWH-500 z narzędziami do wyoblania (operacja I i II)

Fig. 2. MZWH-500 spinning machine with tools for spinning (operation I and II)

W wyniku przeprowadzonych badań wy-oblania, wytłoczkę o pobocznicy stoŜkowej pochyloną pod kątem α1 = 30o, uzyskano

w dwóch operacjach z międzyoperacyjną ob-róbką cieplną – przesycaniem. Operacje obrób-ki cieplnej – przesycania, przeprowadzono w piecu próŜniowym przy wygrzewaniu wytło-czek w temperaturze 1050–1070 oC w okresie 2 godzin i chłodzeniu w oleju.

Optymalne wyniki uzyskano przy stosowa-niu następujących parametrów: prędkość obro-towa 700 obr/min, szybkość przesuwu rolki 600 mm/min.

Wytłoczki uzyskane w procesie wyoblania poddano poddano dalszemu kształtowaniu w procesie zgniatania obrotowego rzutowego na maszynie MZH-400 (rys. 3), uzyskując w 4 kolejnych operacjach wytłoczki o kącie pochylenia pobocznicy: α2 = 19o; α3 = 13o; α4 =

9o; α5 = 7o. W efekcie z krąŜka φ 460 mm

o grubości 3,5 mm, wymagany kształt wyrobu stoŜkowego o grubości ścianki 0,8 mm (rys. 1), uzyskano w dwu operacjach wyoblania i czte-rech operacjach zgniatania obrotowego.

Łączenie technologii wyoblania ze zgniataniem obrotowym ₅

Rys. 3. Zgniatarka obrotowa MZH-400 z narzędziami do zgniatania obrotowego stoŜków (operacja III, IV, V i VI)

Fig. 3. MZH-400 flow forming machine with tools for flow forming of cones (operation III, IV, V and VI)

3. PODSUMOWANIE

1. Kształtowanie obrotowe jest najczęściej stosowaną technologią przy wytwarzaniu wyrobów o pobocznicy stoŜkowej.

2. Technologią wyoblania, a szczególnie zgniatania obrotowego rzutowego najtrud-niej wykonać wyroby o małym kącie po-chylenia pobocznicy. Wynika z tego, Ŝe im mniejszy kąt pochylenia pobocznicy tym konieczność stosowania coraz większej grubości krąŜka wyjściowego, a jednocze-śnie konieczność stosowania duŜych sił kształtowania.

3. Zastosowana w badaniach łączona techno-logia wyoblania i zgniatania obrotowego umoŜliwiła wykonanie wyrobu stoŜkowego o małym kącie pochylenia na istniejących w Instytucie maszynach MZH-400 i MZWH-500 przy moŜliwości zmniejsze-nia grubości krąŜka wyjściowego z 7 mm na 3,5 mm.

4. W badanym procesie wyoblania z krąŜka pochylenie pobocznicy wyrobu α1 = 30o

uzyskano w dwóch operacjach przy równo-czesnym zastosowaniu międzyoperacyjnej obróbki cieplnej – przesycania.

5. Ostateczny kształt i wymiary wyrobu przedstawionego na rys. 1 uzyskano w 4 dalszych operacjach zgniatania obro-towego rzuobro-towego, stosując wzorniki o ką-cie pochylenia pobocznicy α2 = 19o;

α₃ = 13o; α4 = 9o i α5 = 7o.

Pracę zrealizowano w ramach działalności statu-towej finansowanej przez Ministerstwo Edukacji i Nauki: BT 901 43 000 - Technologia i maszyny ze sterowaniem komputerowym do wyoblania i zgnia-tania obrotowego, szczególnie wyrobów długich o złoŜonych kształtach z wydłuŜoną pobocznicą.

LITERATURA

[1] Wiśniewski J., Drenger T., Perkowski A.: Badania procesu kształtowania obroto-wego stoŜków o zmiennej grubości ścianki pobocznicy. XII Konferencja Na-ukowo-Techniczna pt. „Konstrukcja i technologia wytłoczek i wyprasek” Po-znań 1995, Obróbka Plastyczna Metali 1995, t. 6, nr 2/3 s. 5-19.

[2] Drenger T., Wiśniewski J.: Badanie zgniatania obrotowego stoŜków blasza-nych ze stali kwasoodpornej. Obróbka Plastyczna Metali, Poznań 1999, t. 10, nr 3, s. 11-22.

[3] Wiśniewski J., Drenger T.: Nowe tenden-cje w technologii kształtowania obroto-wego wyrobów o kształtach złoŜonych. Manufacturing. Współczesne problemy wytwarzania. Konferencja Naukowo-Techniczna, M01, t. 1. Politechnika Po-znańska 2001 r.

[4] Drenger T., Wiśniewski J.: Kształtowanie obrotowe w powiązaniu z tradycyjnymi metodami obróbki plastycznej. Jubile-uszowa XV Międzynarodowa Konferen-cja Naukowo-Techniczna. „Konstrukcje i technologie wytłoczek i wyprasek”, Po-znań-Wąsowo, 17-19.06.2002 r. Instytut Obróbki Plastycznej s. 149-158.

[5] Wiśniewski J., Drenger T.: Wyoblanie dokładne. Obróbka Plastyczna Metali. Poznań 2003, t. 14, nr 2, s. 29-35.

[6] Wiśniewski J., Drenger T. i in.: Badania technologii kształtowania obrotowego wyrobów z blach w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu. Obróbka Pla-styczna Metali Nr. 1, 2005 s. 53-58. [7] Walter A., Malenko P.: Eksperimentalnoe

issledovanije mechanizma deformacji przy rotacionnoj vytjazke. Kuzn.-štampov. Proiz. 2004 r., nr 9, s. 9-11.