Az összefüggésből látható, hogy a szerszám felületére ható átlagos nyomás a zömítő művelet végén az anyag alakítási szilárdságán kívül első sorban a D/k viszonytól függ. Keményedésre kevésbé hajlamos anyagoknál nagyobb, míg keményedésre hajlamos anyagoknál kisebb alak-viszony engedhető meg. Megengedett értéke anyagfüggő [1, 2]:
Acélra:
C>0,2% esetén: D/k<5, C<0,2% esetén: D/k<7.
Alumínium és ötvözetei esetén: D/k<7, Réz és ötvözetei esetén: D/k<9.
Alkatrészek alakítása redukálással 5.5
A redukálás olyan térfogat-alakító eljárás, amelynek célja a munkadarab átmérőjének csök-kentése oly módon, hogy a kiinduló előgyártmány redukáló matricán kívüli része a redukálás során ne szenvedjen maradó alakváltozást.
Redukálás során rúdszerű előgyártmány részleges áttolása történik egy kúpos üregen, amely-nek során a szabad keresztmetszet csökken. A létrehozható keresztmetszet-változás csak olyan mértékű lehet, hogy az áttoló erő nem okozza a szerszámmal körül nem fogott anyag-rész kihajlását és/vagy zömülését.
A redukálást a zömítéssel gyakran egy műveletben végzik. Például a kötőelem gyártásban, amikor a menetet képlékeny alakítással (mángorlás, hengerlés) készítik. Ekkor a kötőelem szárátmérőjét a menetes résznek megfelelő hosszon, a menet középátmérőjére kell gyártani.
5.8. ábra Csavar szárrészének redukálásának elvi elrendezése [2]
A fejező szerszám előremozgása közben tolja be a huzaldarabot a matricába (5.8. ábra). Ami-kor a huzalvég eléri a matrica redukáló kúpját, elkezdődik a szárátmérő csökkentése, vagyis a redukálás. Ez mindaddig folytatódik, amíg a redukált huzalrész vége el nem éri a kilökőt.
Amikor felütközött, elkezdődik az anyag matricán kívüli részének zömítése, amely a fejező alsó holtponti helyzetében fejeződik be. A munkadarabot a kilökő távolítja el matricából. Re-dukálásnál az átmérőcsökkentés mértékét az alábbi két feltétel közül a szigorúbb korlátot állí-tó határozza meg [2, 3]:
(1) A redukálás során a redukálás fajlagos erőszükséglete – vagyis a redukáló bélyeg által kifejtett nyomás – (pr) nem érheti el az előgyártmány alakítási szilárdságát (kf0), vagyis a darab zömülése nem következhet be az áttoló erő hatására:
f0
r k
p [2]. (5.24)
(2) A darab betolásához szükséges redukálóerő nem okozhatja a darab kihajlását:
t
r F
F [2], (5.25)
ahol:
Fr- a redukálás erőszükséglete, Ft - a kihajlást okozó erő.
Redukálás tervezésekor tehát a darab nemkívánatos zömülésére és a kihajlásra a technológiát ellenőrizni kell. Ennek módja a következő:
A zömülési feltétel ellenőrzése [2]
A redukálás fajlagos erőszükséglete a kúpos üregben végzett alakításra levezetett összefüg-géssel számítható (Siebel-formula).
a redukáló gyűrű félkúpszöge radiánban,
Coulomb-féle súrlódási tényező a redukáló gyűrű és a munkadarab között, do a redukálandó átmérő,
d2 a redukált átmérő,
kfköz a redukáló csonkakúpban lévő anyag közepes alakítási szilárdsága,
az alakváltozás,
c1, c2 a folyásgörbe egyenletének paraméterei.
A zömülési feltétel akkor teljesül, ha a redukáló nyomás értéke kisebb a munkadarab anyagá-ra jellemző alakítási szilárdságnál, vagyis:
0
A kihajlás feltétel ellenőrzése [2]
Az előgyártmány helyzetét a redukálás megkezdése előtt az 5.9. ábra szemlélteti.
d0
L
w 0
5.9. ábra Az előgyártmány helyzete a redukálást megelőzően; Lo – az előgyártmány darabolási hossza, d0 – az előgyártmány átmérője, w – az előgyártmány matricába befogott hossza [2]
A fejezőnek Fr erőt kell kifejteni az előgyártmány végére, hogy a redukálás folyamata elindít-ható és folyamatosan fenntartelindít-ható legyen. Az 5.9. ábrán látelindít-ható elrendezésben az előgyárt-mányt axiális irányban Fr erővel nyomott rúdnak tekinthető. A redukálás biztonságos elvégzé-se érdekében ellenőrizni kell az alábbi feltétel teljesülését:
Fr < Ft
amely szerint a redukálás erőszükséglete (Fr) legyen kisebb a kihajlást okozó úgynevezett törőerőnél (Ft) [2].
A redukálás erőszükséglete az alábbi összefüggéssel számolható:
4
A kihajlást okozó törőerőt a rúd karcsúságának (k) függvényében az Euler- vagy a Tetmajer-összefüggéssel lehet számolni [2].
Az Euler-összefüggés az alábbi:
E tE 0
t ( ) A
F , (5.31)
A Tetmajer-egyenlet alakja a következő:
T tT 0
t ( ) A
F . (5.32)
Az egyenletekben szereplő mennyiségek:
A0 az előgyártmány keresztmetszete,
t(E)() az Euler-szerinti törőfeszültség rugalmas kihajlás esetén a karcsúság függvé-nyében,
t(T)() a Tetmajer-szerinti törőfeszültség rugalmas-képlékeny kihajlás esetén a kar-csúság függvényében
A kihajlást okozó törőfeszültség (st) változását a rúd karcsúságának (k) függvényében az 5.10. ábra szemlélteti. Az ábrán látható, hogy a karcsúság függvényében beszélhetünk rugal-mas tartományról (≤e), ahol a kihajlási törőfeszültség értéke az arányossági határnál kisebb.
Ekkor a kihajlás az Euler-összefüggéssel számolható. Ha a törőfeszültség a rugalmassági ha-tár és a folyáshaha-tár közötti értéket vesz fel, akkor rugalmas-képlékeny tartományról beszélünk [2]. Ekkor a Tetmajer-egyenlet használandó.
Az Euler-hiperbola egyenlete [2]:
E a rúd (előgyártmány) anyagának rugalmassági modulusa, K a rúd karcsúsága,
F a rúd anyagának folyáshatára,
e a rugalmas kihajlás kezdetéhez tartozó karcsúság, se a e értékéhez tartozó Euler-féle határfeszültség, amely a
2
A rúd (előgyártmány) karcsúsága a
2
I2 a rúd keresztmetszetének legkisebb másodrendű nyomatéka (a második főten-gelyre számított).
A d0 átmérőjű rúd esetén a keresztmetszet másodrendű nyomatéka:
64
A rúd karcsúsága a másodrendű nyomaték és a keresztmetszet behelyettesítésével:
0 módokat az 5.11. ábra foglalja össze.
5.11. ábra Az l0 hosszúság értékei a megfogás módjától függően [2]
Az l0 kihajló hosszúság az egyes megfogási módoknál a következő:
I. eset: l0=1, II. eset: l0=2*l, III. eset: l0≈0,7*l, IV. eset: l0=1/2*l.
Redukálásnál az előgyártmány megfogását az I. megfogási esettel közelítik általában, mivel a matricában „w” hosszban illeszkedő előgyártmány megfogása a H7/h9 illesztés miatt nem tekinthető merev befogásnak [2].
Amennyiben a munkadarab műhelyrajza nem határozza meg a redukálás helyén kialakuló félkúpszög nagyságát, akkor a redukálást célszerű az optimális félkúpszöggel végezni, amely-nél a fajlagos erőszükséglet a legkisebb. Az optimális félkúpszög nagysága a Siebel-össze-függés függvényeként számított differenciálhányadosának szélső értékéhez tartozik [2]:
0