1.Podaj definicję wyraźnej i umownej granicy plastyczności materiału.
Wyraźna granica plastyczności Re jest to naprężenie rozciągające, po osiągnięciu którego występuje wyraźny wzrost wydłużenia rozciąganej próbki bez wzrostu lub nawet przy krótkotrwałym spadku obciążenia. Przebieg krzywej rozciągania ulega wyraźnej zmianie. Rozważaną granicę oblicza się wg wzoru: Re=Fe/S0 [MPa] Dla niektórych metali wykazujących płynięcie plastyczne można wyznaczyć górną i dolną granicę plastyczności.
Umowna granica plastyczności R0.2 jest rozumiana jako wartość naprężenia rozciągającego, które wywołuje w próbce umowne wydłużenie trwałe x=0.2% pierwotnej długości pomiarowej. Materiały do których tyczy się pojęcie umownej granicy plastyczności to stale wysokowęglowe jak i materiały kruche.
2. Podaj warunek przejścia metalu w stan plastyczny przy prostym i złożonym stanie naprężenia.
Stan plastyczny – stan metalu w czasie jego trwałego odkształcenia. Proces trwałej zmiany postaci zachodzącej w tym stanie określa się jako odkształcenie plastyczne.
Zdolność do odkształcenia plastycznego zachodzącego bez objawów naruszenia spójności wewnętrznej ziarn nazywamy plastycznością.
Warunkiem przejścia ze stanu sprężystego w stan plastyczny jest osiągnięcie pewnej krytycznej wartości naprężeń, zwanej granicą plastyczności - w jednoosiowym stanie naprężeń, lub naprężenia uplastyczniającego - w płaskim lub przestrzennym stanie naprężeń, uzależnionych od rodzaju tworzywa i historii poprzednich odkształceń, oraz warunków obecnego procesu odkształceń plastycznych, tj. jego temperatury, stopnia i prędkości odkształcenia.
Warunek największego naprężenia stycznego - tzw. warunek plastyczności Treści - de
Saint Venanta, zgodnie z którym początek odkształceń plastycznych następuje w momencie, w którym wartość największego naprężenia stycznego osiągnie wartość krytyczną, spełniającą warunek
τmax =σ1- σ3 2= σp2
co sprowadza się do równości naprężeń
σ1- σ3= σp
Świadczy ona o tym, że początek plastycznego odkształcenia występuje wtedy, gdy różnica
pomiędzy największym i najmniejszym naprężeniem głównym osiągnie wartość równą
granicy plastyczności, przy czym naprężenie średnie nie wykazuje istotnego wpływu.
Warunek energii właściwej odkształcenia postaciowego - znany jako tzw. warunek plastyczności H-M-H, tj. Huber (1904), Mises (1913) i Hencky (1924). Mówi że: początek odkształceń plastycznych następuje w momencie, w którym wartość intensywności naprężeń osiągnie wartość krytyczną spełniającą warunek:
σh= ; σ1> σ2> σ3
3. Wymień jakie czynniki decydują o wartości energii potrzebnej do plastycznego odkształcenia metalu.
-rodzaju tworzywa,
-własności mechaniczne metalu,
- budowa odkształcanego tworzywa,
-historii poprzednich odkształceń,
-warunki obecnego procesu odkształceń plastycznych (temperatury, stopnia i prędkości odkształcenia),
-przyłożone naprężenie,
4. Wyjaśnij znaczenie normalizacji prób wyznaczania własności mechanicznych materiałów.
Znormalizowane próby pozwalają na wyznaczenie podstawowych parametrów, które charakteryzują materiał i są podstawą do obliczeń wytrzymałościowych. Dlatego bardzo ważna jest normalizacja warunków przeprowadzania próby, żeby charakterystyka materiału była jak najbardziej wiarygodna i jednorodna dla wszelkich rodzajów materiałów.
Zapewnia to poprawność otrzymanych wyników, niezależnie od miejsca gdzie się tą próbę przeprowadza. Brak normalizacji powodowałby brak jednoznacznych wiadomości o danym materiale konstrukcyjnym, w wyniku poddaniu go różnym próbom.
5. W pewnym procesie przeróbki plastycznej naprężenia główne osiągnęły wartość 320MPa , 150MPa, -70MPa. Naprężenie uplastyczniające obrabianego stopu równe jest 490MPa. Podaj czy materiał przejdzie w stan plastyczny.
Chyba ten wzór:
; σ1> σ2> σ3
=0.7*=0.7*=
=0.7*478.95=335.265MPa < 490Mpa
Czyli chyba nie przejdzie w stan plastyczny…
6. Podaj znane Ci miary odkształceń i związki pomiędzy nimi.
Odkształcenie plastyczne całkowite:
Całkowite odkształcenie jest sumą nieskończenie małych odkształceń.
Nie skończenie małe odkształcenia:
Zatem całkowite względne odkształcenie od h0 do h1 jest równe:
Zakładając, że początkowo wymiary próbki wynosiły h0b0l0 końcowe zaś h1b1l1
Tak obliczamy odkształcenia rzeczywiste.
Stosunki wymiarów odkształconego elementu do odpowiednich wymiarów przed odkształceniem, nazywamy:
- współczynnik gniotu
- współczynnik poszerzenia
- współczynnik wydłużenia
Współczynniki te określają zasadę stałej objętości, którą w najprostszy sposób wyrażamy:
Odkształcenia względne:
7. Masz dwa przedmioty o tych samych wymiarach i kształcie, jeden uzyskany na drodze odlewu, a drugi w procesie przeróbki plastycznej. Czy ich własności są również takie same czy też różne? Jeśli różne to na czym ta różnica polega?
-w procesie przeróbki plastycznej możliwe jest nadanie materiałowi żądanych własności mechanicznych i wytrzymałościowych,
-odlew jest kruchy, posiada naprężenia odlewnicze,
-przedmiot obrobiony plastycznie zdolny do odkształcenia plastycznego, umocniony,
-odlew charakteryzuje się raczej dużą chropowatością, obrobiony plastycznie małą (np. hydroformowany)
-różnica w kształcie wyrobów (tzw. promienie odlewnicze krawędzi wyrobu).
8. Znając rzeczywiste wydłużenie δl=0,47 wylicz współczynnik wydłużenia i wydłużenie względne.
l=0,47
współczynnik wydłużenia λ = =1.6
l0=0.625l1
Wydłużenie względne:
ε=
9. Scharakteryzuj procesy kucia (zakres stosowania, zalety ograniczenia)
Kucie – proces technologiczny, rodzaj obróbki plastycznej, polegający na odkształcaniu materiału za pomocą uderzeń lub nacisku narzędzi. W procesie tym nadaje się kutemu materiałowi odpowiedni kształt, strukturę i własności mechaniczne. Materiałem wsadowym jest przedkuwka, natomiast produktem jest odkuwka.
Proces technologiczny kucia swobodnego polega na wzajemnym łączeniu dowolnej ilości i w dowolnej kolejności podstawowych operacji kuźniczych, do których zaliczamy: spęczanie, wydłużanie, przebijanie, gięcie, przecinanie, skręcanie i zgrzewanie.
Podstawowymi materiałami na odkuwki swobodnie kute i matrycowane do wszystkich
rodzajów maszyn i urządzeń są konstrukcyjne stale węglowe i stopowe oraz metale nieżelazne i ich stopy. Najczęściej na odkuwki zarówno swobodnie kute jak też matrycowane
stosuje się materiały wyjściowe w postaci wlewków, kęsisk, kęsów, prętów i rzadziej
w postaci ciekłej i proszków metali.
-Swobodne – kształtowanie poprzez wywieranie nacisku narzędzi powodujących jego płynięcie w kilku dowolnych kierunkach.
Jeśli płynięcie metalu jest częściowo
ograniczone narzędziami, wtedy kucie nazywamy półswobodnym.
Stosuje się przy
-niedużych seriach
-przy wykonywaniu elementów o dowolnej masie (max 500Mg),
-przy prod. Jednostkowej, gdzie produkcja matrycy jest nieopłacalna,
-wykonywanie odkuwek przekraczających wszelkie rozmiary matrycy,
-przy wstępnej obr. plast. wlewków ze stali stopowych lub stopów o specjalnych własnościach na kęsiska i kęsy kute.
-przy produkcji prętów kutych ze stali stopowych,
-przy regeneracji narzędzi i sprzętu warsztatowego;
-przy wykonywaniu części zamiennych i do celów remontowych.
Maszyny i narzędzia do kucia swobodnego:
-młoty (zaleta: nie mogą być nigdy przeciążone, są najbardziej rozpowszechnione, możliwość wykonania odkuwek o różnych wymiarach i kształtach; wada: mała sprawność i wysoki koszt fundamentów);
-prasy hydrauliczne (wolny przesuw narzędzi roboczych, duża przestrzeń robocza),
-urządzenia mechanizujące (suwnice, żurawie obrotowe, manipulatory).
-kowadła kształtowe, odsadzki, przecinaki, przebijaki,
Matrycowe – materiał umieszczany jest w matrycy. Pod wpływem nacisku otrzymuje się kształt roboczej powierzchni matrycy.
Zalety:
-dokładność wykonania,
-możliwość stosowania mniejszych naddatków technologicznych,
-możliwość nadawania kształtów odkuwce jakich nie można nadać przy kuciu swobodnym,
-szybkość i łatwość odkuwania przedmiotów nawet o skomplikowanych kształtach,
-znaczna oszczędność w kosztach robocizny
- możliwość zatrudnienia pracowników mniej wykwalifikowanych,
- dużą powtarzalność kształtu odkuwek,
- łatwość określenia czasu wykonania odkuwki, co umożliwia dokładną kalkulację kosztów.
Wady:
-konieczność zastosowania maszyn kuźniczych o podwyższonej dokładności prowadzenia matrycy,
-duży koszt oprzyrządowania,
-dodatkowe koszty związane z prasami do okrawania wypływki,
-opłacalność przy dużych seriach,
-niewielkie wymiary wykonywanych odkuwek.
Maszyny do kucia matrycowego:
-młoty matrycowe (Konstrukcja zwarta i mocna oraz zapewnia bijakowi dobre prowadzenie),
-prasy cierno-śrubowe(odkuwki typu śrub, nitów, zaworów samochodowych
i odkuwki o niewielkich występach i niewysokich
żebrach),
kuźnicze korbowe, kolanowe, kuźniarki, walcarki kuźnicze.
Dokładne kucie matrycowe na prasie kuziennej – wachająca się matryca (ruch obortowy): precyzyjne nadawanie skomplikowanych kształtów: różnego rodzaju pierścienie, koła zębate, wirniki sprężarek.
10
11. Wymień podstawowe wymagania stawiane blachom karoseryjnym.
-Niewielka waga;
-Odporność na korozję;
-Odporność na środki chemiczne;
-Duża wytrzymałość przy niewielkiej grubości;
-Aerodynamiczne kształty dla samochodów sportowych;
-Kanciaste dla samochodów terenowych (częste naprawy, łatwiejsza wymiana);
-Gładka powierzchnia;
-Jednorodna struktura przy często niejednakowej grubość.
12. Scharakteryzuj procesy tłoczenia (zakres stosowania, zalety, ograniczenia).
Tłoczenie obejmuje szereg różnorodnych procesów obróbki plastycznej realizowanych głównie na zimno i stosowanych do kształtowania materiałów w postaci blach, folii i płyt. W Przypadku stali, powierz czchnie blach mogą być powlekana innymi warstwami. Tłoczenie przeprowadza się za pomocą tłoczników, przeważnie na prasach mechanicznych lub hydraulicznych. Najważniejszym warunkiem stawianym materiałowi jest aby jeden z wymiarów (grubość) półwyrobu była istotnie mniejsza od dwóch. Duży wpływ na własności technologiczne i przydatność blach do tłocznia ma strukturalna postać węgla, wielkość i kształt ziaren ferrytu, stan powierzchni. Dzięki dużej wydajności i oszczędności materiału przeróbka plastyczna z zastosowaniem tłoczników jest jedną z najbardziej opłacalnych metod wytwarzania. Stosunkowo wysokie są jednak koszty przyrządów, których wykonanie wymaga dużego doświadczenia i nakładów finansowych. Podstawowymi narzędziami w procesie tłoczenia, mającymi bezpośredni kontakt z odkształcanym materiałem jest stempel i pierścień ciągowy. Zjawiskami ograniczającymi proces tłoczenia jest: pękanie obwodowe ścianki i fałdowanie kołnierza.
13. Podaj jakie urządzenia technologiczne są wykorzystywane kolejno w procesie wytwarzania blach grubości 0,2 mm.
UWAGA! – nie jestem pewien czy to jest dobrze.
a) pierwszym procesem jest walcowanie blach grubych na gorąco w walcarce kwarto (od dwóch do pięciu klatek) w układzie ciągłym – otrzymujemy blachę grubości 2/3mm
b) drugi etap to walcowanie na zimno prowadzone jedno/dwu etapowo (w drugim przypadku dodatkowo wyżarzanie w piecu przenośnikowym)
stosuje się tutaj walcarki sześcio-, dwunasto- i dwudziestowalcowe.
14. Narysuj schemat ułożenia walców w walcarce Sendzimira. Wyjaśnij sens takiej konstrukcji.
Walcarka ma dwadzieścia walców z których dwa są robocze, cztery napędzane, a reszta to walce oporowe. Taka konstrukcja zapewnia dużą stabilność – walce robocze nie mogą się wychylać się w żadnej płaszczyźnie. Ich mała średnica zapewnia dużą siłę nacisku.
Ponadto mała średnica walców roboczych oraz duża sztywność oporowych zapewniają wyeliminowanie ugięcia sprężystego
15. Narysuj schemat ułożenia walców w walcarce kwarto. Wyjaśnij sens takiej konstrukcji:
Średnice walców roboczych są mniejsze od średnic walców oporowych. Duża sprawność procesu, ale mała sztywność układu – wymiary są mało dokładne po odwalcowaniu. Mniejsza siła nacisku niż w walcarce o większej ilości walców. Taśmę przeciąga się między walcami nawijając ją na bębny, obracane za pomocą mocnego silnika.
16. Prasa korbowa podwójnego działania
Prasy korbowe mają stały skok suwaka. Największe zastosowanie w procesach tłoczenia spośród pras maja prasy korbowe ramowe, odznaczające się szczególnie dużą sztywnością. Produkuje się je jako dwu i czteropunktowe, tzn. mające dwa lub cztery korbowody. Pozwalają one na tłoczenie wyrobów o dużych wymiarach gabarytowych
(elementy karoserii samochodowych). Prasy tego typu z przeznaczeniem do tłoczenia złożonych i głębokich przedmiotów są budowane jako prasy podwójnego i potrójnego działania. Mają one dwa lub trzy niezależne od siebie przesuwające się suwaki; zewnętrzny, służący przede wszystkim do przytrzymania materiału, a wewnętrzny do kształtowania wyrobu. Zasadniczy ruch roboczy wykonuje suwak wewnętrzny , związany korbowodem z wałem korbowym prasy. Suwak zewnętrzny, dociskający materiał, jest napędzany również przez wał korbowy, za pośrednictwem mechanizmu krzywkowego lub kolanowo-dźwigowego. Skok i nacisk suwaka wewnętrznego są zwykle większe niż suwaka zewnętrznego.
Prasy korbowe budowane są o maksymalnych skokach suwaka od 160 do 900 mm. Przy tych skokach prasy te mogą pracować z dużą prędkością (np. 500 skoków na minutę), zapewniając dzięki temu wysoką wydajność.
l - silnik
2 - przekładnia pasowa
3 - wał napędowy, pośredni
4 - przekładnia zębata5 - sprężyny odciążające suwak
6 – sprzęgło
7 - jarzmo z rolkami
8 - wał korbowy
9 - korbowód10 – łącznik
11 – hamulec
12 - suwak wewnętrzny
13 - suwak zewnętrzny14 - prowadnice, korpus prasy
15 – krzywka
16 – rolki
17. Opisz proces hydroformingu. Porównaj jego wady i zalety z procesem konwencjonalnym.
Hydroformowanie to nowocz...
Imimowe