Mélyhúzás

Mélyhúzás során sík lemezből elsősorban húzó igénybevétellel üreges testet alakítunk ki.

Vékonyfalú üreges testek tömeges előállítására a leggazdaságosabb technológia. Mélyhúzás-sal nagyon különböző alakú – hengeres, kúpos, lépcsős és összetett meridiángörbéjű – edények állíthatók elő. A mélyhúzott edények mérettartománya is igen széles, egy-két milliméteres hüvelyek, szerszámok és több méter átmérőjű tartályfenekek, edények is mélyhúzhatók. A mélyhúzás legegyszerűbb esete a hengeres edény mélyhúzása, melyek vázlata a 4.43. ábrán látható.

4.43. ábra. Hengeres edény mélyhúzásának vázlata Mélyhúzó szerszám fő részei:

 mélyhúzó bélyeg – alakja a mélyhúzott munkadarab alakjának felel meg

 mélyhúzó gyűrű – alakja követi a mélyhúzó bélyeg alakját, attól a húzóréssel nagyobb

 ráncgátló – a húzandó lemez – teríték – ráncosodásának megakadályozására. Nem minden esetben szükséges

 teríték – a kiinduló mélyhúzandó lemez.

Sokszor egy lemezalkatrészen, jármű vázszerkezeti elemen belül hajlított és mélyhúzott részek egyaránt előfordulnak.

4. LEMEZALKATRÉSZ-GYÁRTÁS 113

© Danyi József, Végvári Ferenc, Kecskeméti Főiskola www.tankonyvtar.hu 4.44. ábra. Összetett hajlított mélyhúzott lemezalkatrész

Mélyhúzás során sík lemezből elsősorban húzó igénybevétellel üreges testet alakítunk ki.

Vékonyfalú üreges testek tömeges előállítására a leggazdaságosabb képlékeny alakító technológia.

Feszültségi állapot mélyhúzás során

A mélyhúzás során a lemez egyes részei különböző feszültségi állapotba kerülnek. A

4.45. ábrán egy félig kihúzott edény peremében, falában és fenék részén érvényes feszültsé-geket láthatjuk.

4.45. ábra. Feszültségi állapot mélyhúzás során

Mélyhúzásnál a szükséges alakváltozás a húzógyűrű és ráncgátló felületei között megy végbe.

Az edény további részei rugalmas alakváltozási állapotban vannak, vagy a bennük lévő képlékeny alakváltozás csak olyan mértékű lehet, hogy lemezvastagság csökkenését az alakváltozásból adódó felkeményedés ellensúlyozza.

Ráncosodás

A lemez síkjában ébredő nyomófeszültség (_t) a lemezt hullámosítani igyekszik. Ezt ráncosodásnak hívják, lényegében kihajlási folyamat. Ráncosodás vékony lemezek esetén következik be. Helyesebb relatíve vékony vagy vastag lemezről beszélni, hiszen kihajlásnál nem csak a nyomott keresztmetszet számít, hanem a nyomott rúd hossza. Ennek mélyhúzásnál a teríték átmérője felel meg. Ezért a ráncosodás veszélyét a teríték átmérő és a lemezvastagság viszonyának (D/s) értékével vizsgálhatjuk, illetve dönthetjük el, kell-e ráncgátlót alkalmazni.

Ráncgátlót szükséges alkalmazni, ha a D/s viszony nagyobb mint 40 (esetleg 30). Ennél kisebb D/s viszony esetén nincs ráncosodási veszély. A ráncosodás veszélye akkor is kicsi, vagy nem lép fel, ha a húzott edény palástjához szükséges körgyűrű szélessége kicsi. E szerint nem kell ráncgátlót alkalmazni, ha

18 22s 2

d

D  

(4.28) Ez esetben a mélyhúzott edény magassága kicsi (4.46. ábra)

4.46. ábra. A ráncgátló alkalmazásának szükségessége

A 4.54. ábrán látható esetekben a D/s viszony 100, viszont belátható, hogy a sekélyebb edény mélyhúzásával nincs ráncosodási veszély.

Vékony, s<0,5 mm-es lemezből történő mélyhúzásnál célszerű ráncgátlót alkalmazni.

Alakváltozási mérőszámok mélyhúzásnál

4. LEMEZALKATRÉSZ-GYÁRTÁS 115

© Danyi József, Végvári Ferenc, Kecskeméti Főiskola www.tankonyvtar.hu

A húzási fokozatok (m és m₁) értékei fordítva arányosak a műveletekben végbemenő fokozatokhoz tartozó húzási viszony értékek szerepelnek.

Mélyhúzási fokozat irányértékei. 4.8. táblázat. Különböző lemezanyagok esetén alkalmazható húzási fokozatok [12]

A fenti táblázatban látható irány, ill. határértékekkel kapcsolatban fontos tudni, hogy a relatíve vastagabb lemez jobban mélyhúzható, azaz egy műveletben elérhető húzási viszony D/s viszonytól is függ. (Pl. egy s = 1 mm vastag, mélyhúzható (M2H) lemezből történő kb.

30 mm átmérőjű edény mélyhúzásánál a határhúzási viszony 2,0-2,1 lehet. Ugyanebből a lemezből egy 400-500 mm átmérőjű edény csak kb. 1,7 húzási viszonnyal készíthető.)

Valódi (logaritmikus) alakváltozási mérőszámokat csak a mélyhúzási folyamat elméleti vizsgálatánál használnak.

A mélyhúzás erőszükséglete

A mélyhúzó erőnek biztosítani kell az alakváltozáshoz, a húzóéleken fellépő meg- és visszahajlításokhoz és a fellépő súrlódásokhoz szükséges erőt. Az összmélyhúzó erő a húzott palástban húzófeszültséget ébreszt, ami nem lehet nagyobb, mint a lemezanyag alakítási szilárdsága. A már kihúzott palástban egytengelyű húzófeszültség ébred, hasonlóan a szakítóvizsgálat egyenletes nyúlás szakaszához. Ebből a párhuzamból állítható, hogy a mélyhúzás erőszükséglete nem lehet nagyobb a fenékleszakító erőnél, melynek értéke

Fleszakító= ds₀ R_m (4.32)

Ahol s0 – a kiinduló lemezvastagság R_m – a lemezanyag szakítószilárdsága

A mélyhúzó erő a fenékleszakító erőt csak határhúzási esetben közelíti meg. Ha kisebb az alakváltozás, kisebb húzási viszonyt kell elérni, a mélyhúzó erő is kisebb lesz.

Fmélyhúzó=Fleszakítóy (4.33)

Ahol y – a húzási viszony értéket veszi figyelembe. (4.9. táblázat)

m 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,90

y 1,00 0,86 0,72 0,60 0,50 0,40 0,20

e 0,80 0,77 0,74 0,70 0,67 0,.64 0,60

4.9. táblázat [12]

Mélyhúzott darab terítékének meghatározása

Mélyhúzott darab vagy egy alkatrész mélyhúzott része terítékének meghatározása a térfogat-állandóság elvén alapul. A teríték anyagtérfogata egyenlő a mélyhúzott edény vagy rész anyagtérfogatával. Az egyszerűség kedvéért a terítékszámításnál feltételezhetjük, hogy a lemez vastagsága mélyhúzás közben nem változik. Így a térfogatállandóság felületállandóság-ra egyszerűsödik. A mélyhúzás közben bekövetkező lemezvékonyodás miatt a művelet bonyolultságától függően kisebb kiinduló terítékre van szükség. A művelet közben bekövetkező fülesedés miatt a mélyhúzott edényt vagy annak peremét körül kell vágni. E miatt a felületállandósággal meghatározott teríték méretet 1-2%-kal növelni kell. A teríték pontos méretét, különösen bonyolult mélyhúzott alakzatok esetén kísérlettel lehet meghatá-rozni, véglegesíteni.

Hengeres edény terítékének meghatározása

4.47. ábra. Hengeres darab terítékének meghatározása A mélyhúzott darab felszíne három részből számítható:

A= Apalást+Afenék+Aátmeneti rész (4.34) A mélyhúzáshoz szükséges teríték felszíne egyenlő kell legyen az edény felszínével.

D A palástból és a fenékrészből áll. Ekkor

4 Ebből a teríték mérete

h d d

D  ²  4  (4.38)

Bonyolultabb forgástest esetén (4.48. ábra) a teríték mérete meghatározásának elve azonos a hengeres darabéval.

4. LEMEZALKATRÉSZ-GYÁRTÁS 117

© Danyi József, Végvári Ferenc, Kecskeméti Főiskola www.tankonyvtar.hu 4.48. ábra. Összetett meridián görbéjű mélyhúzott darab

A 4.48. ábrán látott forgástest felszíne a Pappus-Guldén szabály szerint egyenlő a meridián görbe súlypontja által leírt kerületnek és a meridián görbe hosszának a szorzatával:

A=L2xs (4.39)

Ahol L – a meridiángörbe hossza

x_s – a meridiángörbe súlypontjának sugara

Nem forgástestek esetén, vagy például ha a mélyhúzott rész csak egy részét képezi a lemezalkatrészek, a teríték számítás elve azonos. A 4.49. ábrán egy hajlított sarkában mélyhúzott darab látható.

4.49. ábra. Hajlított – mélyhúzott darab

Ezen a darabon a két egyenes részen csak hajlítás, a sarokban mélyhúzás történik. Az ábrán látható elméleti terítékből csak selejtes darab lenne alakítható. A mélyhúzásra jellemző feszültségi és alakváltozási állapot hatással van az egyenes (csak hajlított) részekre is. Sok, az elméleti terítéket módosító módszer van. Mindegyik lényege egyrészt, hogy az elvett és hozzáadott felszínek összege azonos kell legyen, másrészt a teríték kerülete konvex görbe legyen, harmadrészt a végleges teríték alakot kísérlettel célszerű meghatározni. A 4.50. ábrán egy lehetséges módosított teríték látható.

4.50 ábra. Módosított teríték hajlított mélyhúzott darabhoz.

A mélyhúzó művelet számának meghatározása

A mélyhúzott darabok esetenként nem készíthetők el egy mélyhúzó művelettel. Ilyenkor a teríték méretének ismeretében és az első és továbbhúzó műveletekre jellemző húzási fokozat ismeretében a szükséges műveletek száma kikövetkeztethető. A teríték méretét a húzási fokozattal, a kihúzott átmérőket a továbbhúzási fokozattal szorozva elérhető a kész munkadarab átmérője. Ebből a gondolatból, levezetés nélkül a szükséges húzóműveletek száma: meghatározni. Többműveletes mélyhúzás esetén előfordulhat, hogy a továbbhúzhatóság érdekében közbenső újrakristályosító hőkezelésre van szükség.

Mélyhúzó szerszámok, szerszámelemek kialakítása

A mélyhúzó erő csökkentésére célszerű minél nagyobb mélyhúzó gyűrű éllekerekítést alkalmazni. Ez ráncgátló nélküli mélyhúzásnál

2 d

R_m D 

 (4.41)

is lehet.

Ráncgátlós mélyhúzásnál azért, hogy ne csökkenjen a ráncgátló hatás, csak kisebb húzógyűrű lekerekítés alkalmazható. A 4.10. táblázatban az ajánlott legkisebb húzógyűrű lekerekítési sugarak láthatók a lemezvastagság függvényében.

4. LEMEZALKATRÉSZ-GYÁRTÁS 119

© Danyi József, Végvári Ferenc, Kecskeméti Főiskola www.tankonyvtar.hu

Anyagminőség Lemezvastagság (mm) RM (mm)

4.10. táblázat. Javasolt minimális húzógyűrű lekerekítési sugarak [12]

A húzó (hajlító-húzó) bélyeg lekerekítés sugara elsősorban a lemez elvékonyodását befolyásolja akár edény, akár egy sarokrész mélyhúzásáról van szó.

A bélyeg lekerekítési sugara főként a lemez elvékonyodását befolyásolja. Általában az a célszerű ha megegyezik a húzógyűrű lekerekítési sugarával. Ha a késztermékre ennél kisebb lekerekítési sugár van előírva, ezt az utolsó fokozatban kell biztosítani. De ebben az esetben sem lehet kisebb az alábbi értékeknél:

s06 mm RBmin=2,5 s0

6<s₀<20 mm R_Bmin=1,5 s₀ Húzórés

A mélyhúzó szerszámok húzórése általában 15-20%-kal nagyobb mint a kiinduló lemezvas-tagság. Sarkokban, részben mélyhúzott szakaszokon a húzórés e lemezvastagság

1,1-szerese lehet.

In document Gépjárműgyártás, fenntartás (Pldal 112-119)