Przeprowadzenie prób w warunkach laboratorium oraz zestawienie wyników

Stanowisko badawcze

Operacje tłoczenia i przetłaczania zrealizowano na maszynie wytrzymałościowej typu ZD-100 (rys.9.1) w warunkach Laboratorium Komputerowego Modelowania i Technologii Obróbki Plastycznej. Do badań użyto narzędzi przedstawionych na rysunku 9.2.

Charakterystyka techniczna maszyny ZD-100:

• nacisk w trzech podzakresach – 100kN, 400kN, 1MN,
• prześwit między kolumnami – 60 mm,
• wysokość przestrzeni do rozciągania przy wysuniętym tłoku roboczym – 750 mm,
• wysokość przestrzeni do ściskania przy wysuniętym tłoku roboczym – 695 mm,
• szybkość przemieszczania środkowej głowicy dla ustawienia przestrzeni do rozciągania i ściskania – 280 mm

Wykonanie operacji tłoczenia i przetłaczania na surowo bez wyżarzania rekrystalizującego z użyciem środka  smarnego.

W trakcie badań przeprowadzono wytłaczanie , a następnie czterokrotne przetłaczanie wytłoczek z trzech różnych rodzajów blach tj. stalowej, miedzianej i aluminiowej (rys.9.2) o grubości g=1 mm i średnicy D_K = 50 mm ze smarowaniem (smar ŁT).

TABELA.9.1.Wymiary średnic matryc i stempli.

Badany materiał: STAL.

TŁOCZENIE

Średnica matrycy: 29 mm.

Średnica stempla 25.7 mm.

Rodzaj smaru:  ŁT

Średnica krążka D=50 mm,

Średnica otrzymanej wytłoczki  d=28,8 mm,

Współczynnik wytłaczania

PRZETŁACZANIE  I

Średnica matrycy: 24,72 mm,

Średnica stempla:  22,20 mm,

Średnica  wytłoczki po  wstępnym wytłoczeniu:     d=28,8 mm,

Średnica  wytłoczki po pierwszym przetłoczeniu:  d1=24,46 mm

Współczynnik przetłaczania

PRZETŁACZANIE II

Średnica matrycy : 21,92 mm,

Średnica stempla:   19,82 mm,

Średnica wytłoczki po pierwszym przetłaczaniu d1=24,46 mm,

Średnica wytłoczki po drugim przetłaczaniu  d2=  21,84 mm

Współczynnik przetłaczania

PRZETŁACZANIE III

Średnica matrycy : 20,4  mm,

Średnica stempla:  17,66  mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₂  =21,84 mm,

Średnica próbki po trzecim przetłaczaniu : d₃  =19,82 mm,

Współczynnik przetłaczania

PRZETŁACZANIE IV

Średnica matrycy : 17,2  mm,

Średnica stempla:  14,8  mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₃  =19,82  mm,

Średnica próbki po trzecim przetłaczaniu : d₄  =16,88  mm,

Współczynnik przetłaczania

Po przeprowadzeniu powyższych operacji na otrzymanych wytłoczkach nie stwierdzono żadnych wad ani  uszkodzeń.

Badany materiał: MIEDŹ.

TŁOCZENIE

Średnica matrycy: 29 mm.

Średnica stempla 25.7 mm.

Średnica krążka:  D=50 mm,

Średnica otrzymanej wytłoczki :  d=28,76 mm,

Współczynnik wytłaczania

PRZETŁACZANIE  I

Średnica matrycy: 24,72 mm,

Średnica stempla:  22,20 mm,

Średnica wytłoczki po wstępnym wytłoczeniu:  d=28,76 mm,

Średnica  wytłoczki po pierwszym przetłoczeniu:  d1=24,66 mm

Współczynnik przetłaczania:

PRZETŁACZANIE II

Średnica matrycy : 21,92 mm,

Średnica stempla:   19,82 mm,

Średnica wytłoczki po pierwszym przetłaczaniu:  d1=24,66 mm,

Średnica wytłoczki po drugim przetłaczaniu:   d2=  21,82 mm

Współczynnik przetłaczania:

PRZETŁACZANIE III

Średnica matrycy : 20,4  mm,

Średnica stempla:  17,66  mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₂ =21,82 mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₃ =19,82 mm,

Współczynnik przetłaczania:

PRZETŁACZANIE IV

Średnica matrycy : 17,2  mm,

Średnica stempla:  14,8  mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₃ =19,82 mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₄ =16,9 mm,

Współczynnik przetłaczania:

Po przeprowadzeniu powyższych operacji na otrzymanych wytłoczkach   nie stwierdzono żadnych uszkodzeń.

Badany materiał: ALUMINIUM.

TŁOCZENIE

Średnica matrycy: 29 mm.

Średnica stempla 25.7 mm.

Średnica krążka :  D=50 mm,

Średnica otrzymanej wytłoczki:  d=28,92 mm,

Współczynnik wytłaczania :

PRZETŁACZANIE  I

Średnica matrycy: 24,72 mm,

Średnica stempla:  22,20 mm,

Średnica wytłoczki po wstępnym wytłoczeniu: d=28,92 mm,

Średnica  wytłoczki po pierwszym przetłoczeniu:  d1=24,48 mm

Współczynnik przetłaczania:

PRZETŁACZANIE II

Średnica matrycy : 21,92 mm,

Średnica stempla:   19,82 mm,

Średnica wytłoczki po pierwszym przetłaczaniu d1=24,48 mm,

Średnica wytłoczki po drugim przetłaczaniu  d2=  21,8 mm

Współczynnik przetłaczania:

PRZETŁACZANIE III

Średnica matrycy : 20,4  mm,

Średnica stempla:  17,66  mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₂ =21,8 mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₃ =19,8 mm,

Współczynnik przetłaczania:

PRZETŁACZANIE IV

Średnica matrycy : 17,2   mm,

Średnica stempla:  14,8   mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₃ =19,8 mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₄ =16,8 mm,

Współczynnik przetłaczania:

Po przeprowadzeniu powyższych operacji na otrzymanych wytłoczkach   nie stwierdzono żadnych uszkodzeń.

Wykonanie operacji tłoczenia i przetłaczania z wykorzystaniem  procesu wyżarzania rekrystalizującego

W następnym etapie badań materiał wsadowy został wstępnie wytłoczony  i dwukrotnie przetłoczony. Po drugiej operacji przetłaczania wytłoczki  poddano wyżarzaniu rekrystalizującemu a następnie wykonano przetłaczanie  trzecie i czwarte.

Temperatury wyżarzania rekrystalizującego dla badanych materiałów podano w tabeli 4.1. Czas wyżarzania dla poszczególnych materiałów przyjęto około 30 minut.

Wyżarzanie rekrystalizujące przeprowadzono w piecu elektrycznym (rys.9.8). W rezultacie tego zabiegu otrzymano zestaw próbek do dalszych badań.

Badany materiał: STAL.

TŁOCZENIE

Średnica matrycy: 29 mm.

Średnica stempla 25.7 mm.

Rodzaj smaru:  ŁT

Średnica krążka D=50 mm,

Średnica otrzymanej wytłoczki  d=28,86 mm,

Współczynnik wytłaczania

PRZETŁACZANIE  I

Średnica matrycy: 24,72 mm,

Średnica stempla:  22,20 mm,

Średnica  wytłoczki po  wstępnym wytłoczeniu:     d=28,86 mm,

Średnica  wytłoczki po pierwszym przetłoczeniu:  d1=24,42 mm

Współczynnik przetłaczania

PRZETŁACZANIE II

Średnica matrycy : 21,92 mm,

Średnica stempla:   19,82 mm,

Średnica wytłoczki po pierwszym przetłaczaniu d1=24,42 mm,

Średnica wytłoczki po drugim przetłaczaniu  d2=  21,78 mm

Współczynnik przetłaczania

Po operacji drugiego przetłaczania zostało przeprowadzone wyżarzanie rekrystalizujące.

PRZETŁACZANIE III

Średnica matrycy : 20,4  mm,

Średnica stempla:  17,66  mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₂  =21,78 mm,

Średnica próbki po trzecim przetłaczaniu : d₃  =19,9 mm,

Współczynnik przetłaczania

PRZETŁACZANIE IV

Średnica matrycy : 17,2  mm,

Średnica stempla:  14,8  mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₃  =19,9  mm,

Średnica próbki po trzecim przetłaczaniu : d₄  =16,72  mm,

Współczynnik przetłaczania

Po przeprowadzeniu powyższych operacji na otrzymanych wytłoczkach   nie stwierdzono żadnych uszkodzeń.

Badany materiał: MIEDŹ.

TŁOCZENIE

Średnica matrycy: 29 mm.

Średnica stempla 25.7 mm.

Średnica krążka:  D=50 mm,

Średnica otrzymanej wytłoczki :  d=28,78 mm,

Współczynnik wytłaczania

PRZETŁACZANIE  I

Średnica matrycy: 24,72 mm,

Średnica stempla:  22,20 mm,

Średnica wytłoczki po wstępnym wytłoczeniu:  d=28,78 mm,

Średnica  wytłoczki po pierwszym przetłoczeniu:  d1=24,56 mm

Współczynnik przetłaczania:

PRZETŁACZANIE II

Średnica matrycy : 21,92 mm,

Średnica stempla:   19,82 mm,

Średnica wytłoczki po pierwszym przetłaczaniu:  d1=24,56 mm,

Średnica wytłoczki po drugim przetłaczaniu:   d2=  21,78 mm

Współczynnik przetłaczania:

Po operacji drugiego przetłaczania miedzi zostało przeprowadzone wyżarzanie rekrystalizujące.

PRZETŁACZANIE III

Średnica matrycy : 20,4  mm,

Średnica stempla:  17,66  mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₂ =21,78 mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₃ =19,84 mm,

Współczynnik przetłaczania:

PRZETŁACZANIE IV

Średnica matrycy : 17,2  mm,

Średnica stempla:  14,8  mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₃ =19,78 mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₄ =16,8 mm,

Współczynnik przetłaczania:

Po przeprowadzeniu powyższych operacji na otrzymanych wytłoczkach   nie stwierdzono żadnych uszkodzeń.

Badany materiał: ALUMINIUM.

TŁOCZENIE

Średnica matrycy: 29 mm.

Średnica stempla 25.7 mm.

Średnica krążka :  D=50 mm,

Średnica otrzymanej wytłoczki:  d=28,9 mm,

Współczynnik wytłaczania :

PRZETŁACZANIE  I

Średnica matrycy: 24,72 mm,

Średnica stempla:  22,20 mm,

Średnica wytłoczki po wstępnym wytłoczeniu: d=28,9 mm,

Średnica  wytłoczki po pierwszym przetłoczeniu:  d1=24,46 mm

Współczynnik przetłaczania:

PRZETŁACZANIE II

Średnica matrycy : 21,92 mm,

Średnica stempla:   19,82 mm,

Średnica wytłoczki po pierwszym przetłaczaniu d1=24,46 mm,

Średnica wytłoczki po drugim przetłaczaniu  d2=  21,76 mm

Współczynnik przetłaczania :

Po operacji drugiego przetłaczania aluminium zostało przeprowadzone wyżarzanie rekrystalizujące.

PRZETŁACZANIE III

Średnica matrycy : 20,4  mm,

Średnica stempla:  17,66  mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₂ =21,76 mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₃ =19,82 mm,

Współczynnik przetłaczania :

PRZETŁACZANIE IV

Średnica matrycy : 17,2   mm,

Średnica stempla:  14,8   mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₃ =19,82 mm,

Średnica próbki po drugim przetłaczaniu : d₄ =16,78 mm,

Współczynnik przetłaczania :

Po przeprowadzeniu powyższych operacji na otrzymanych wytłoczkach   nie stwierdzono żadnych uszkodzeń.

Poniżej zostały przedstawione tabele porównujące maksymalne siły tłoczenia oraz wysokości  otrzymanych wytłoczek z dwóch serii badań.

TABELA.9.2. Zestawienie maksymalnych sił tłoczenia  oraz otrzymanych wysokości wytłoczek stalowych w poszczególnych próbach.

TABELA.9.3. Zestawienie maksymalnych sił tłoczenia  oraz otrzymanych wysokości wytłoczek miedzianych w poszczególnych próbach.

TABELA.9.4. Zestawienie maksymalnych sił tłoczenia  oraz otrzymanych wysokości wytłoczek aluminiowych w poszczególnych próbach.

 Rys.9.13.Porównanie wysokości otrzymanych wytłoczek wyżarzonych i nie wyżarzonych.

Rys.9.14. Porównanie maksymalnych sił tłoczenia w V operacji wyżarzonych i nie wyżarzonych.

Źródło: opracowanie własne