Zgryźliwość kojarzy mi się z radością, która źle skończyła.
14. OCENA SKŁONNOŚCI BLACH DO ZACIERANIA W TRAKCIE TŁOCZENIA
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze zjawiskiem powstawania zatarcia w procesie tło-
czenia blach, przyczynami jego występowania, wielkością i sposobem jego wyznaczania.
14.2. Wprowadzenie
14.2.1. Tarcie w procesie tłoczenia
Tłoczenie jest jednym z podstawowych procesów obróbki plastycznej na zimno obejmu-
jącym: cięcie, kształtowanie blach, folii i płyt metalowych lub przedmiotów o małej, w sto-
sunku do innych wymiarów, grubości.
Jak wynika z tej definicji, procesy tłoczenia mogą być przeprowadzone:
•
przy naruszaniu spójności materiału (odcinanie, wycinanie, dziurowanie, okrawanie, na-
cinanie),
•
bez naruszania spójności materiału (gięcie, wytłaczanie i kształtowanie).
Ze względu na to, że najbardziej charakterystyczne dla tej grupy procesów jest wytłacza-
nie, do tego procesu zostaną odniesione dalsze rozważania.
Schemat możliwych stanów naprężenia i odkształcenia przy wytłaczaniu sztywnymi na-
rzędziami z dociskaczem ilustruje rys. 14.1.
Rys. 14.1. Schemat stanów naprężenia i odkształcenia przy wytłaczaniu sztywnymi na-
rzędziami z dociskaczem
172
14.1. Cel ćwiczenia
Jak wynika z rysunku, w procesie wytłaczania mogą wystąpić zarówno jedno, dwu, jak i
trójosiowe stany naprężenia i odkształcenia, przy czym w denku i części walcowej wytłoczki
przeważają naprężenia rozciągające, natomiast w kołnierzu (pod dociskaczem) oprócz naprę-
żeń rozciągających występują również naprężenia ściskające. Proces wytłaczania jest reali-
zowany na ogół na prasach, przy czym jeden element narzędzia (stempel) wykonuje ruch po-
suwisto-zwrotny, drugi (matryca) jest nieruchomy, a odkształcany metal ślizga się po po-
wierzchni narzędzia.
Z uwagi na warunki mechaniczne i kinematyczne proces tłoczenia należy do procesów
mało stabilnych, gdyż w czasie każdego cyklu wytłaczania ulegają zmianie zarówno wartość
siły wytłaczania, jak również prędkość i temperatura. Kontakt narzędzia z odkształcanym
metalem ma charakter cykliczny.
14.2.2.Wpływ tarcia na prowadzenie procesu.
Schemat oddziaływania sił tarcia w procesie wytłaczania z dociskaczem ilustruje rys.
14.2.
W procesie wytłaczania należy pokonać
opory tarcia występujące:
•
w dociskaczu,
•
na krawędzi ciągowej matrycy,
•
w szczelinie ciągownika,
•
na stemplu.
Zależnie od schematu procesu i warunków
technologicznych siły tarcia mogą wywierać
wpływ zarówno dodatni, jak i ujemny.
Tarcie występujące w dociskaczu wpływa na
zwiększenie naprężeń osiowych.
Opory tarcia w dociskaczu wywierają więc
wpływ niekorzystny i mogą prowadzić do ze-
rwania wytłoczki. Ma to szczególne znaczenie
przy wytłaczaniu blach o małej grubości, gdyż wraz ze zmniejszeniem grubości maleje prze-
krój czynny wytłoczki, podczas gdy powierzchnia tarcia nie ulega zmianie.
Tarcie odkształcanej blachy o powierzchnię pierścienia ciągowego (na krawędzi ciągowej
oraz w szczelinie ciągownika) powoduje wzrost nacisku wywieranego przez stempel i zwięk-
sza niebezpieczeństwo oderwania dna wytłoczki (niebezpieczny przekrój A-A rys. 14.2), a
więc również wywiera wpływ ujemny. Ponadto w jednym i drugim przypadku tarcie powodu-
je zwiększenie siły wytłaczania
F
W
, a przez to pogorszenie współczynnika sprawności energe-
tycznej procesu. Jedynie tarcie odkształcanej blachy o powierzchnię stempla wywiera wpływ
dodatni, gdyż zwiększa siłę
F
zr
(siła konieczna do zerwania wytłoczki), a więc jest czynni-
kiem ułatwiającym tłoczenie. Tarcie wywiera także wpływ na odkształcalność graniczną oraz
na zmianę grubości ścianek, przy czym zmiany te są różne w różnych obszarach wytłoczki.
Zmianę grubości blachy wg badań B. Fogga ilustruje rys. 14.3. Wyraźne zmiany grubości
wytłoczki występują w strefie zetknięcia z czołem stempla, przy czym istotny wpływ na nie-
równomierność odkształceń wywiera tutaj tarcie między stemplem a wytłoczką. Metal będący
w kontakcie z płaską powierzchnią stempla pocienia się jednorodnie, natomiast metal znajdu-
jący się w obszarze styku z promieniową częścią stempla - niejednorodnie.
Typową krzywą zmiany grubości w funkcji odkształcenia ilustruje rys. 14.4. Widać z
niej, że istnieją dwie strefy lokalnego pocienienia - pocienienie dotyczące profilu stempla,
nazywane szyjką pierwotną i pocienienie spowodowane zginaniem z rozciąganiem nazywane
szyjką pierwotną i pocienienie spowodowane zginaniem z rozciąganiem nazywane szyjką
Rys.14.2. Schemat oddziaływania sił tar-
cia w procesie wytłaczania z dociskaczem
173
s. 14.2. Schemat oddziaływania sił tarcia
w procesie wytłaczania z dociskaczem
wtórną. W dalszych obszarach występuje przyrost grubości ścianki wytłoczki. Na zmianę
grubości ścianki wytłoczki w procesie tłoczenia istotny wpływ wywierają takie czynniki jak:
promień zaokrąglenia stempla, grubość blachy, wartość naprężeń osiowych oraz opory tarcia
występujące między stemplem a odkształcanym metalem.
Rys. 14.3. Schemat zmiany grubości blachy
Rys. 14.4. Zmiany grubości blachy
w procesie wytłaczania z dociskaczem
w różnych obszarach wytłoczki
14.2.3. Czynniki ograniczające proces wytłaczania.
Wpływ tarcia jest szczególnie istotny przy głębokim tłoczeniu, gdy siła tłoczenia jest od-
powiednio duża, by spowodować pęknięcie wytłoczki. Aby w procesie wytłaczania nie nastą-
piło zerwanie wytłoczki, maksymalna siła wywierana przez stempel
P
w
musi być mniejsza niż
siła zrywająca denko wytłoczki
F
zr
,
czyli:
F
≤
F
zr
(14.1)
w
przy czym siłę
F
zr
można wg Z. Marciniaka wyrazić zależnością:
F
=
F
+
F
=
2
π
R
g
⎜
⎝
1
−
g
+
µ
h
⎟
⎠
R
(14.2)
zr
a
t
s
o
2
r
2
R
m
s
s
gdzie:
F
a
- maksymalna siła, którą jest w stanie przenieść przekrój A-A wytłoczki;
F
t
- siła tarcia blachy o stempel;
R
s
- promień stempla;
r
s
- promień zaokrąglenia krawędzi stempla;
g
o
- początkowa grubość blachy;
g
- grubość blachy po tłoczeniu;
h
- wysokość strefy przylegania,
R
m
- wytrzymałość blachy na rozciąganie;
µ - współczynnik tarcia.
174
⎛
⎞
Warunek ten ogranicza jednocześnie maksymalną średnicę krążka, z którego można wy-
tłoczyć naczynie o wymaganej średnicy bez obawy zerwania wytłoczki.
Innym problemem ograniczającym proces wytłaczania jest wpływ tarcia na ogólną war-
tość siły wytłaczania i współczynnik sprawności procesu. Według Z. Marciniaka wartość rze-
czywistej siły wytłaczania można wyznaczyć ze wzoru:
⎡
⎛
R
g
⎞
R
⎤
(14.3)
⎜
⎟
1
⎢
⎥
k
k
s
⎜
⎟
F
=
⎢
2
πR
⎛
σ
g
⎞
ln
+
+
2
µP
⎥
sin
α
⎝
⎠
doc
w
η
s
p
śr
R
2
ρ
R
⎢
⎜
⎟
⎥
s
k
⎣
⎝
⎠
⎦
gdzie:
R
k
- zewnętrzny promień kołnierza;
ρ- krzywizna środkowej warstwy blachy na krawędzi matryc;
α
-
kąt pochylenia stycznej;
σ
p
- naprężenie uplastyczniające kołnierz;
g
k
- końcowa grubość kołnierza;
η- współczynnik sprawności energetycznej procesu.
Wyrażenia na siłę wytłaczania
F
w
podawane przez innych autorów oparte są na podob-
nych założeniach.
Ze wzoru wynika, że jeśli pominie się wpływ zmiany takich wielkości jak:
R
s
, R
k
/R
s
,
σ
p
, g
(spowodowanych umocnieniem), to wzrost oporów tarcia powoduje wzrost siły wytłaczania.
Aby zatem zapewnić większą stateczność procesu wytłaczania oraz realizować proces przy
minimalnym zużyciu energii, należy dążyć do zmniejszenia oporów tarcia w dociskaczu, na
krawędzi gnącej oraz w szczelinie ciągownika, nie eliminując tarcia między stemplem a od-
kształcaną blachą.
14.2.4. Skutki oddziaływania sił tarcia.
Efekty oddziaływania sił tarcia w procesie wytłaczania można zaliczyć zarówno do pozy-
tywnych, jak i negatywnych czynników.
Do negatywnych skutków oddziaływania sił tarcia należą:
•
zwiększenie nierównomierności odkształceń, powodujące znaczne zmiany grubości wy-
tłoczki, a nawet pękanie (oderwanie dna wytłoczki),
•
wzrost naprężeń promieniowych σ
2
, powodujący niebezpieczeństwo powstawania pęk-
nięć w wytłoczce,
•
wzrost siły wytłaczania
F
w
, spowodowany oporami tarcia w dociskaczu i ciągowniku,
•
wzrost temperatury w obszarze styku w granicach 30 ÷ 80
o
C i pogorszenie warunków
smarowania (na skutek zmiany lepkości smaru),
•
pogorszenie gładkości powierzchni wytłoczki (rysowanie),
•
obniżanie trwałości narzędzi.
Pozytywnym efektem jest oddziaływanie sił tarcia występujących między odkształcanym
metalem a stemplem.
14.2.5. Wpływ tarcia na własności warstwy wierzchniej
175
Mimo wielu badań i doświadczeń nie przedstawiono do tej pory dokładnych związków
między warunkami tarcia a uzyskanym polem własności warstwy wierzchniej wyrobu. Do-
tychczas konstruktor projektując wyrób zwracał uwagę na takie cechy, jak:
•
wytrzymałość na obciążenia,
•
dokładność wymiarowo-kształtową,
•
odporność na korozję - bądź estetykę wyrobu.
Obecnie istnieje pogląd, że o jakości wyrobu, a zwłaszcza o cechach użytkowych, takich
jak trwałość i niezawodność, decyduje w bardzo dużym stopniu stan warstwy wierzchniej. W
procesach obróbki plastycznej, poza nadawaniem wymiarów i kształtów obrabianemu ele-
mentowi, należy dążyć do uzyskania wymaganych własności warstwy wierzchniej, zwłaszcza
w tych przypadkach, gdy obróbka plastyczna jest obróbką ostateczną wyrobu.
Do istotnych czynników wpływających na stan warstwy wierzchniej wyrobu można zali-
czyć:
•
warunki tarcia,
•
parametry kształtowania (naciski jednostkowe, prędkość odkształcenia, temperatura od-
kształcenia metalu).
Występujące w strefie kontaktu, odkształcany metal - narzędzie, tarcie zewnętrzne, a ści-
ślej zespół procesów trybologicznych, ma istotny wpływ na stan warstwy wierzchniej wyro-
bu, jak i zmiany stanu warstwy wierzchniej narzędzia.
Różnorodność procesów trybologicznych obejmujących:
•
mechaniczne współdziałania powierzchni trących,
•
adhezyjne współdziałanie przesuwających się względem siebie powierzchni,
•
reakcje fizykochemiczne, które są efektem oddziaływania ciała trzeciego - czyli smaru,
świadczy o złożoności wpływu tych czynników i trudności przewidywania skutków koń-
cowych.
Przez tarcie zewnętrzne jest wywierany wpływ na własności mechaniczne warstwy
wierzchniej wyrobu (rozkład i wartość naprężeń własnych, stopień umocnienia, steksturowa-
nie, wady budowy), jak też na własności stereometryczne, tj. chropowatość powierzchni, no-
śność, falistość.
W procesach obróbki plastycznej wartości współczynników tarcia są około 10 - krotnie
większe niż w przypadku elementów maszyn. Zmniejszenie oporów tarcia, a przez to popra-
wa jakości wyrobu, możliwe jest przez odpowiedni dobór własności warstwy wierzchniej
narzędzia.
W przypadku procesów obróbki plastycznej odkształcany metal jest z góry narzucony, w
odróżnieniu od elementów maszyn, gdzie możliwy jest dobór materiałów pary trącej w dość
szerokim zakresie. Materiał narzędzia w obróbce plastycznej może być zmieniany w grani-
cach, na które pozwalają względy wytrzymałościowe. Zmianę składu chemicznego warstwy
wierzchniej narzędzia można uzyskać przez stosowanie różnych procesów obróbki cieplno -
chemicznej, galwanicznej itp.
Stan warstwy wierzchniej narzędzia powinien być tak dobrany, aby przy zastosowanej
technice wytwarzania narzędzie nie traciło zbyt szybko swoich własności geometrycznych i
zapewniało uzyskanie wymaganej jakości wyrobów określanej przez użytkownika.
Szczególnie wyróżniającymi się parametrami warstwy wierzchniej w procesach obróbki
plastycznej w stosunku do innych procesów technologicznych w przyszłości mogą być:
•
głębokość zalegania warstwy wierzchniej,
•
gradienty: naprężeń własnych, mikrotwardości, zmian strukturalnych.
14.2.3. Próba zacierania blach
176
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl hannaeva.xlx.pl
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze zjawiskiem powstawania zatarcia w procesie tło-
czenia blach, przyczynami jego występowania, wielkością i sposobem jego wyznaczania.
14.2. Wprowadzenie
14.2.1. Tarcie w procesie tłoczenia
Tłoczenie jest jednym z podstawowych procesów obróbki plastycznej na zimno obejmu-
jącym: cięcie, kształtowanie blach, folii i płyt metalowych lub przedmiotów o małej, w sto-
sunku do innych wymiarów, grubości.
Jak wynika z tej definicji, procesy tłoczenia mogą być przeprowadzone:
•
przy naruszaniu spójności materiału (odcinanie, wycinanie, dziurowanie, okrawanie, na-
cinanie),
•
bez naruszania spójności materiału (gięcie, wytłaczanie i kształtowanie).
Ze względu na to, że najbardziej charakterystyczne dla tej grupy procesów jest wytłacza-
nie, do tego procesu zostaną odniesione dalsze rozważania.
Schemat możliwych stanów naprężenia i odkształcenia przy wytłaczaniu sztywnymi na-
rzędziami z dociskaczem ilustruje rys. 14.1.
Rys. 14.1. Schemat stanów naprężenia i odkształcenia przy wytłaczaniu sztywnymi na-
rzędziami z dociskaczem
172
14.1. Cel ćwiczenia
Jak wynika z rysunku, w procesie wytłaczania mogą wystąpić zarówno jedno, dwu, jak i
trójosiowe stany naprężenia i odkształcenia, przy czym w denku i części walcowej wytłoczki
przeważają naprężenia rozciągające, natomiast w kołnierzu (pod dociskaczem) oprócz naprę-
żeń rozciągających występują również naprężenia ściskające. Proces wytłaczania jest reali-
zowany na ogół na prasach, przy czym jeden element narzędzia (stempel) wykonuje ruch po-
suwisto-zwrotny, drugi (matryca) jest nieruchomy, a odkształcany metal ślizga się po po-
wierzchni narzędzia.
Z uwagi na warunki mechaniczne i kinematyczne proces tłoczenia należy do procesów
mało stabilnych, gdyż w czasie każdego cyklu wytłaczania ulegają zmianie zarówno wartość
siły wytłaczania, jak również prędkość i temperatura. Kontakt narzędzia z odkształcanym
metalem ma charakter cykliczny.
14.2.2.Wpływ tarcia na prowadzenie procesu.
Schemat oddziaływania sił tarcia w procesie wytłaczania z dociskaczem ilustruje rys.
14.2.
W procesie wytłaczania należy pokonać
opory tarcia występujące:
•
w dociskaczu,
•
na krawędzi ciągowej matrycy,
•
w szczelinie ciągownika,
•
na stemplu.
Zależnie od schematu procesu i warunków
technologicznych siły tarcia mogą wywierać
wpływ zarówno dodatni, jak i ujemny.
Tarcie występujące w dociskaczu wpływa na
zwiększenie naprężeń osiowych.
Opory tarcia w dociskaczu wywierają więc
wpływ niekorzystny i mogą prowadzić do ze-
rwania wytłoczki. Ma to szczególne znaczenie
przy wytłaczaniu blach o małej grubości, gdyż wraz ze zmniejszeniem grubości maleje prze-
krój czynny wytłoczki, podczas gdy powierzchnia tarcia nie ulega zmianie.
Tarcie odkształcanej blachy o powierzchnię pierścienia ciągowego (na krawędzi ciągowej
oraz w szczelinie ciągownika) powoduje wzrost nacisku wywieranego przez stempel i zwięk-
sza niebezpieczeństwo oderwania dna wytłoczki (niebezpieczny przekrój A-A rys. 14.2), a
więc również wywiera wpływ ujemny. Ponadto w jednym i drugim przypadku tarcie powodu-
je zwiększenie siły wytłaczania
F
W
, a przez to pogorszenie współczynnika sprawności energe-
tycznej procesu. Jedynie tarcie odkształcanej blachy o powierzchnię stempla wywiera wpływ
dodatni, gdyż zwiększa siłę
F
zr
(siła konieczna do zerwania wytłoczki), a więc jest czynni-
kiem ułatwiającym tłoczenie. Tarcie wywiera także wpływ na odkształcalność graniczną oraz
na zmianę grubości ścianek, przy czym zmiany te są różne w różnych obszarach wytłoczki.
Zmianę grubości blachy wg badań B. Fogga ilustruje rys. 14.3. Wyraźne zmiany grubości
wytłoczki występują w strefie zetknięcia z czołem stempla, przy czym istotny wpływ na nie-
równomierność odkształceń wywiera tutaj tarcie między stemplem a wytłoczką. Metal będący
w kontakcie z płaską powierzchnią stempla pocienia się jednorodnie, natomiast metal znajdu-
jący się w obszarze styku z promieniową częścią stempla - niejednorodnie.
Typową krzywą zmiany grubości w funkcji odkształcenia ilustruje rys. 14.4. Widać z
niej, że istnieją dwie strefy lokalnego pocienienia - pocienienie dotyczące profilu stempla,
nazywane szyjką pierwotną i pocienienie spowodowane zginaniem z rozciąganiem nazywane
szyjką pierwotną i pocienienie spowodowane zginaniem z rozciąganiem nazywane szyjką
Rys.14.2. Schemat oddziaływania sił tar-
cia w procesie wytłaczania z dociskaczem
173
s. 14.2. Schemat oddziaływania sił tarcia
w procesie wytłaczania z dociskaczem
wtórną. W dalszych obszarach występuje przyrost grubości ścianki wytłoczki. Na zmianę
grubości ścianki wytłoczki w procesie tłoczenia istotny wpływ wywierają takie czynniki jak:
promień zaokrąglenia stempla, grubość blachy, wartość naprężeń osiowych oraz opory tarcia
występujące między stemplem a odkształcanym metalem.
Rys. 14.3. Schemat zmiany grubości blachy
Rys. 14.4. Zmiany grubości blachy
w procesie wytłaczania z dociskaczem
w różnych obszarach wytłoczki
14.2.3. Czynniki ograniczające proces wytłaczania.
Wpływ tarcia jest szczególnie istotny przy głębokim tłoczeniu, gdy siła tłoczenia jest od-
powiednio duża, by spowodować pęknięcie wytłoczki. Aby w procesie wytłaczania nie nastą-
piło zerwanie wytłoczki, maksymalna siła wywierana przez stempel
P
w
musi być mniejsza niż
siła zrywająca denko wytłoczki
F
zr
,
czyli:
F
≤
F
zr
(14.1)
w
przy czym siłę
F
zr
można wg Z. Marciniaka wyrazić zależnością:
F
=
F
+
F
=
2
π
R
g
⎜
⎝
1
−
g
+
µ
h
⎟
⎠
R
(14.2)
zr
a
t
s
o
2
r
2
R
m
s
s
gdzie:
F
a
- maksymalna siła, którą jest w stanie przenieść przekrój A-A wytłoczki;
F
t
- siła tarcia blachy o stempel;
R
s
- promień stempla;
r
s
- promień zaokrąglenia krawędzi stempla;
g
o
- początkowa grubość blachy;
g
- grubość blachy po tłoczeniu;
h
- wysokość strefy przylegania,
R
m
- wytrzymałość blachy na rozciąganie;
µ - współczynnik tarcia.
174
⎛
⎞
Warunek ten ogranicza jednocześnie maksymalną średnicę krążka, z którego można wy-
tłoczyć naczynie o wymaganej średnicy bez obawy zerwania wytłoczki.
Innym problemem ograniczającym proces wytłaczania jest wpływ tarcia na ogólną war-
tość siły wytłaczania i współczynnik sprawności procesu. Według Z. Marciniaka wartość rze-
czywistej siły wytłaczania można wyznaczyć ze wzoru:
⎡
⎛
R
g
⎞
R
⎤
(14.3)
⎜
⎟
1
⎢
⎥
k
k
s
⎜
⎟
F
=
⎢
2
πR
⎛
σ
g
⎞
ln
+
+
2
µP
⎥
sin
α
⎝
⎠
doc
w
η
s
p
śr
R
2
ρ
R
⎢
⎜
⎟
⎥
s
k
⎣
⎝
⎠
⎦
gdzie:
R
k
- zewnętrzny promień kołnierza;
ρ- krzywizna środkowej warstwy blachy na krawędzi matryc;
α
-
kąt pochylenia stycznej;
σ
p
- naprężenie uplastyczniające kołnierz;
g
k
- końcowa grubość kołnierza;
η- współczynnik sprawności energetycznej procesu.
Wyrażenia na siłę wytłaczania
F
w
podawane przez innych autorów oparte są na podob-
nych założeniach.
Ze wzoru wynika, że jeśli pominie się wpływ zmiany takich wielkości jak:
R
s
, R
k
/R
s
,
σ
p
, g
(spowodowanych umocnieniem), to wzrost oporów tarcia powoduje wzrost siły wytłaczania.
Aby zatem zapewnić większą stateczność procesu wytłaczania oraz realizować proces przy
minimalnym zużyciu energii, należy dążyć do zmniejszenia oporów tarcia w dociskaczu, na
krawędzi gnącej oraz w szczelinie ciągownika, nie eliminując tarcia między stemplem a od-
kształcaną blachą.
14.2.4. Skutki oddziaływania sił tarcia.
Efekty oddziaływania sił tarcia w procesie wytłaczania można zaliczyć zarówno do pozy-
tywnych, jak i negatywnych czynników.
Do negatywnych skutków oddziaływania sił tarcia należą:
•
zwiększenie nierównomierności odkształceń, powodujące znaczne zmiany grubości wy-
tłoczki, a nawet pękanie (oderwanie dna wytłoczki),
•
wzrost naprężeń promieniowych σ
2
, powodujący niebezpieczeństwo powstawania pęk-
nięć w wytłoczce,
•
wzrost siły wytłaczania
F
w
, spowodowany oporami tarcia w dociskaczu i ciągowniku,
•
wzrost temperatury w obszarze styku w granicach 30 ÷ 80
o
C i pogorszenie warunków
smarowania (na skutek zmiany lepkości smaru),
•
pogorszenie gładkości powierzchni wytłoczki (rysowanie),
•
obniżanie trwałości narzędzi.
Pozytywnym efektem jest oddziaływanie sił tarcia występujących między odkształcanym
metalem a stemplem.
14.2.5. Wpływ tarcia na własności warstwy wierzchniej
175
Mimo wielu badań i doświadczeń nie przedstawiono do tej pory dokładnych związków
między warunkami tarcia a uzyskanym polem własności warstwy wierzchniej wyrobu. Do-
tychczas konstruktor projektując wyrób zwracał uwagę na takie cechy, jak:
•
wytrzymałość na obciążenia,
•
dokładność wymiarowo-kształtową,
•
odporność na korozję - bądź estetykę wyrobu.
Obecnie istnieje pogląd, że o jakości wyrobu, a zwłaszcza o cechach użytkowych, takich
jak trwałość i niezawodność, decyduje w bardzo dużym stopniu stan warstwy wierzchniej. W
procesach obróbki plastycznej, poza nadawaniem wymiarów i kształtów obrabianemu ele-
mentowi, należy dążyć do uzyskania wymaganych własności warstwy wierzchniej, zwłaszcza
w tych przypadkach, gdy obróbka plastyczna jest obróbką ostateczną wyrobu.
Do istotnych czynników wpływających na stan warstwy wierzchniej wyrobu można zali-
czyć:
•
warunki tarcia,
•
parametry kształtowania (naciski jednostkowe, prędkość odkształcenia, temperatura od-
kształcenia metalu).
Występujące w strefie kontaktu, odkształcany metal - narzędzie, tarcie zewnętrzne, a ści-
ślej zespół procesów trybologicznych, ma istotny wpływ na stan warstwy wierzchniej wyro-
bu, jak i zmiany stanu warstwy wierzchniej narzędzia.
Różnorodność procesów trybologicznych obejmujących:
•
mechaniczne współdziałania powierzchni trących,
•
adhezyjne współdziałanie przesuwających się względem siebie powierzchni,
•
reakcje fizykochemiczne, które są efektem oddziaływania ciała trzeciego - czyli smaru,
świadczy o złożoności wpływu tych czynników i trudności przewidywania skutków koń-
cowych.
Przez tarcie zewnętrzne jest wywierany wpływ na własności mechaniczne warstwy
wierzchniej wyrobu (rozkład i wartość naprężeń własnych, stopień umocnienia, steksturowa-
nie, wady budowy), jak też na własności stereometryczne, tj. chropowatość powierzchni, no-
śność, falistość.
W procesach obróbki plastycznej wartości współczynników tarcia są około 10 - krotnie
większe niż w przypadku elementów maszyn. Zmniejszenie oporów tarcia, a przez to popra-
wa jakości wyrobu, możliwe jest przez odpowiedni dobór własności warstwy wierzchniej
narzędzia.
W przypadku procesów obróbki plastycznej odkształcany metal jest z góry narzucony, w
odróżnieniu od elementów maszyn, gdzie możliwy jest dobór materiałów pary trącej w dość
szerokim zakresie. Materiał narzędzia w obróbce plastycznej może być zmieniany w grani-
cach, na które pozwalają względy wytrzymałościowe. Zmianę składu chemicznego warstwy
wierzchniej narzędzia można uzyskać przez stosowanie różnych procesów obróbki cieplno -
chemicznej, galwanicznej itp.
Stan warstwy wierzchniej narzędzia powinien być tak dobrany, aby przy zastosowanej
technice wytwarzania narzędzie nie traciło zbyt szybko swoich własności geometrycznych i
zapewniało uzyskanie wymaganej jakości wyrobów określanej przez użytkownika.
Szczególnie wyróżniającymi się parametrami warstwy wierzchniej w procesach obróbki
plastycznej w stosunku do innych procesów technologicznych w przyszłości mogą być:
•
głębokość zalegania warstwy wierzchniej,
•
gradienty: naprężeń własnych, mikrotwardości, zmian strukturalnych.
14.2.3. Próba zacierania blach
176