APMA1-w03wspPewnosci06APMA1-w03wspPewnosci06, WiP PW, Automatyka i robotyka, APMA1
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
I n s t y t u t T e c h n i k W y t w a r z a n i a P . W . a Z a k ł ł ł a d O b r ó b k i P l a s t y c z n e j i O d l l e w n i i c t w APMA1 W15 + L15 Automatyzacja procesów materiałowych Kierunek: Automatyka i Robotyka ( AiR ) sem. 6 , kod w siatce studiów 69 Specjalność: Automatyzacja Procesów Wytwórczych Blok przedmiotów: Automatyzacja i komputeryzacja wytwarzania Dr inż. Lech Olejnik Prowadzący: pok.NT17, tel.8425 ------------------- Motto: Automatyzacja procesów produkcyjnych stanowi podstawę nowoczesnej produkcji ------------------- Temat 3 : Współczynnik pewności technologicznej APMA1-w03wspPewnosci06.doc APMA1- W15 Automatyzacja procesów materiałowych Temat 3 : Współczynnik pewności technologicznej Przedmiotem wyk ł ładu b ę ędzie zastosowanie poj ę ęcia wspó ł łczynnika pewno ś ści technologicznej do projektowania zautomatyzowanych operacji wielozabiegowych . Zagadnienie to zostanie omówione na przyk ł ładzie jednej z metod wyd ł łu ż żania. Wyd ł łu ż żanie to grupa operacji obróbki plastycznej, w których nast ę ępuje zmniejszanie przekroju poprzecznego wyrobu po ł ł ą ączone z jego wyd ł łu ż żaniem. Wyd ł łu ż żanie mo ż że by ć ć prowadzone w taki sposób, ż że stan napr ę ę ż żenia, odpowiedzialny za uplastycznienie materia ł łu i w konsekwencji jego kontrolowane przekszta ł łcanie w wyrób, nie ulega zmianie w czasie kszta ł łtowania. W efekcie proces odkszta ł łcania staje si ę ę stacjonarny. Zjawiska ograniczające w procesach odkształcania plastycznego Wykład omawia zjawiska, które utrudniają zamierzony przebieg kształtowania plastycznego wyrobów metalowych. Zostaną podane wyraziste przykłady takich przypadków, stanowiących niepożądane sytuacje wyjątkowe w procesach obróbki plastycznej. Wprowadzone zostanie pojęcie odkształcenia granicznego, które jest miarą dopuszczalnej zmiany wymiarów przy kształtowaniu plastycznym wyrobów metalowych. W przypadku kształtowania wyrobów z blach (naczynia) dopuszczalne przeformowanie przedstawia się na potrzeby projektowania procesów technoogicznych w postaci tzw. wykresów odkształceń granicznych. Na zakończenie rozważań podana będzie uogólniona definicja współczynnika pewności procesu. Projektowanie operacji obróbki plastycznej można sprowadzić do rozpatrywania możliwości wystąpienia zjawisk ograniczających prawidłowy przebieg zamierzonego procesu kształtowania. Możliwości plastycznego kształtowania ograniczają zazwyczaj następujące zjawiska: - zniszczenie narzędzia na skutek obciążenia naprężeniami przekraczającymi jego wytrzymałość - plastyczne pękanie materiału w strefie odkształceń plastycznych (pękanie jest zwykle poprzedzone lokalną utratą stateczności) - zniszczenie kształtowanego wyrobu w obszarze leżącym poza strefą odkształceń plastycznych (na skutek przekroczenia wytrzymałości materiału przez obciążenia niezbędne do realizacji procesu). Omawiane zjawiska zilustrowano na rys.1 podając schematy operacji kształtowania plastycznego, w przypadku których stanowią one typowe ograniczenia technologiczne. Dla określonej (wybranej) operacji kształtowania plastycznego zwykle udaje się wytypować - spośród wyżej wymienionych trzech grup - zjawisko dominujące, które decyduje o prawidłowym przebiegu procesu kształtowania. W przypadku grup 1 i 3 szacowanie stopnia pewności dla prawidłowego przebiegu kształtowania nie nastręcza poważniejszych trudności. W tym celu wystarczy rozpatrzyć odpowiednio sformułowane warunki wytrzymałościowe (dla grupy 1 muszą one uwzględniać zmieniające się własności kształtowanego materiału, w przypadku zaś grupy 3 powinny odnosić się do własności materiału narzędzi. Nieco trudniejsze jest definiowanie współczynnika pewności procesu dla grupy 2. Plastyczne pękanie (rozdzielenie – proces, którego główny mechanizm to rozwój pustek zależny od stworzonych warunków) zachodzące w strefie intensywnych odkształceń plastycznych poprzedzone jest zazwyczaj lokalizacją odkształceń. Przejście od równomiernego rozkładu odkształceń do ich lokalizacji nie następuje w sposób nagły. Jest to spowodowane tym, że z chwilą powstania niejednorodnego pola odkształceń pojawiają się dodatkowe czynniki, które powodują wzrost wytrzymałości ciała w obszarach bardziej odkształconych. One to opóźniają proces lokalizacji determinując jego stopniowy rozwój. Odkształcenie graniczne * – największe odkształcenie jakie może powstać poza obszarem lokalizacji odkształceń; zwykle równe odkształceniu, przy którym zachodzi określona forma utraty stateczności. W przypadku kształtowania wyrobów z blach obszar dopuszczalnych odkształceń granicznych przedstawia się w sposób graficzny za pomocą tzw. krzywej odkształceń granicznych (rys.2; zwróćmy uwagę, że najmniejsze wartości * występują dla płaskiego stanu odkształcenia). Jako podstawowe przyczyny lokalizacji można wymienić następujące czynniki natury mechanicznej: 1. niejednorodność odkształcenia przy jednorodnym polu naprężeń (niejednorodność geometryczna i związana z własnościami materiału) 2. nierównomierny rozkład obciążeń (np. cięcie) APMA1-w03wspPewnosci06.doc L.Olejnik 1 APMA1- W15 Automatyzacja procesów materiałowych Temat 3 : Współczynnik pewności technologicznej Rys. 1. Zjawiska ograniczające możliwości plastyczne kształtowanie wyrobów metalowych Współczynnik pewności technologicznej N Współczynnik N definiuje się w natępujący sposób: Bezwymiarowa wielkość wskazująca na stopień pewności, że w określonej operacji kształtowania plastycznego przeprowadzonej w danych warunkach nie wystąpi zjawisko ograniczające uznane za krytyczne. Współczynnik zdefiniowany jest jako stosunek granicznej wartości wielkości najlepiej opisującej krytyczne zjawisko ograniczające do wartości rzeczywistej tej wielkości, przy której realizowana jest operacja kształtowania. Wspomnianą wielkością może być siła, nacisk jednostkowy lub odkształcenie plastyczne. W ogólnym przypadku wartość współczynnika pewności technologicznej zależy od trzech grup parametrów: APMA1-w03wspPewnosci06.doc L.Olejnik 2 APMA1- W15 Automatyzacja procesów materiałowych Temat 3 : Współczynnik pewności technologicznej 1. plastycznych własności odkształcanego materiału (określonych przez charakterystyki materiałowe), 2. warunków kształtowania panujących przy realizacji operacji, 3. geometrii wyrobu i narzędzia (kształtu roboczych powierzchni narzędzi). Zaleca się przyjmowanie wartości współczynnika w granicach od 1,5 do 2 . Wartość większego odkształcenia głownego mierzonego w płaszczyźnie blachy Wartość mniejszego odkształcenia głownego mierzonego w płaszczyźnie blachy Rys. 2. Wykres odkształceń granicznych dla blachy stalowej o grubości 1mm Zastosowanie pojęcia współczynnika pewności przy projektowaniu procesów technologicznych zilustrujemy rozpatrując operacje wydłużania. Większość operacji wydłużania to przedstawiciele stacjonarnych procesów kształtowania, w których pole naprężenia i odkształcenia pozostaje stałe w czasie prowadzenia odkształcania plastycznego. Wspólną cechą tych procesów jest jednolity sposób liczenia parametrów technologicznych oparty na bilansie energetycznym odkształcenia. Zadanie technologiczne 1 Odcinek pręta wykonanego z materiału umacniającego się zgodnie z równaniem p = C* n ma średnicę d 0 i długość l 0 . Pręt został częściowo przepchnięty na średnicę d w ten sposób, że długości części o różnych średnicach są równe. Obliczyć siłę i pracę przepychania, jeżeli współczynnik sprawności procesu wynosi . Rozwiązanie: L V w A skok w pl 0 x l 0 l A l A l A l 0 0 0 A l l 0 0 A A 0 L V w A skok w pl L P skok 0 z P 2 0 A w d c d n 1 P 0 ( 2 ln 0 ) P 4 n 1 d APMA1-w03wspPewnosci06.doc L.Olejnik 3 APMA1- W15 Automatyzacja procesów materiałowych Temat 3 : Współczynnik pewności technologicznej 2 0 2 d d L P x P l ( ) P l P P 0 P 0 2 0 2 2 0 2 d d d d Zadanie technologiczne 2 700 p , został przeciągnięty na średnicę d 1 , a następnie pocięty na krótkie odcinki, które poddano przepychaniu na średnicę d 2 =14mm. Jak należy dobrać średnicę d 1 , aby współczynniki pewności technologicznej dla obu operacji miały te same wartości, jeżeli sprawność ciągnienia wynosi 1 =0,6 a przepychania 2 =0,5. Obliczyć wartość współczynnika pewności technologicznej N. 0 , 2 Pręt o średnicy d 0 =20mm,wykonany z materiału o krzywej umocnienia Rozwiązanie: N - współczynnik pewności technologicznej, w - jednostkowa praca odkształcenia plastycznego, P r - siła rozciągająca, P s - siła spęczania, P c - siła ciągnienia, P p - siła przepychania APMA1-w03wspPewnosci06.doc L.Olejnik 4 [ Pobierz całość w formacie PDF ] |
Podobne
|