PL237984B1 - Sposób wyciągania ścianki wytłoczki z grubych blach spawanych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wyciągania ścianki wytłoczki z grubych blach spawanych, w którym znanymi metodami wykonuje się wytłoczkę (3) z blach łączonych za pomocą spawania, zgrzewania lub w inny sposób gwarantujący ciągłość półfabrykatu po czym wytłoczkę poddaje się procesowi wyciągania ścianek. Po czym wytłoczkę (3) umieszcza się w tłoczniku składającym się z stempla (2) i matrycy (1) i przeprowadza się proces wyciągania ścianek bocznych z zastosowaniem tego samego stempla (2) i zmienianych matryc (1), których pole przekroju poprzecznego otworu matrycy (1) zmniejsza się stopniowo, a proces wyciągania ścianek ze zmienianymi matrycami prowadzi się do osiągnięcia zamierzonej grubości ścianki.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wyciągania ścianki wytłoczki z grubych blach spawanych za pomocą stempla oraz matrycy.

W stanie techniki znane są sposoby kształtowania blach przez wyciąganie. Zwyczajowo dzieli je się dychotomicznie na wyciąganie ścian wytłoczek z blach grubych oraz blach cienkich.

Wyciąganie polega na zwiększeniu wysokości ścianki półwyrobu przy zmniejszeniu grubości ścianki. Dotychczas znane sposoby kształtowania wyrobów z blach spawanych są związane z tłoczeniem blach cienkich o grubościach 0.5 - 2.0 mm i zostały już szeroko opisane w światowej literaturze naukowej (Vysakh Vasudevan, Kaushik Bandyopadhyay and Sushanta K Panda, Influence of anisotropy parameter on deep drawing of tailor weldedblanks of low-carbon steel, 2013), (R. Padmanabhan, M.C. Oliveira, L.F. Menezes, Deep drawing of aluminium steel tailor-welded blanks, 2008), (B.L. Kinsey, Tailor welded blanks for the automotive industry, 2011), (Babić Ź., Sljivić M., Application of tailored blanks in the automotive industry, 2002).

W procesie przed operacją tłoczenia blachy cienkie łączy się przez spawanie, zwykle laserowe. Z kolei kształtowanie wytłoczek przez tłoczenie blach grubych spawanych zostało opisane w zgłoszeniu patentowym P.427982.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wyciągania ścianek grubych blach spawanych. Zgodnie z polską normą PN-EN 10079: 2009 za blachę grubą uznawana jest blacha o grubości większej lub równej 3 mm.

Sposób według wynalazku pozwala wykonać wytłoczki o zwiększonej wysokości i zmniejszonej grubości ścianki z blach grubych spawanych, z wykorzystaniem ogólnodostępnych narzędzi w postaci stempli i matryc.

Sposób ten znajduje zastosowanie zwłaszcza do produkcji elementów od których wymaga się różnych właściwości takich jak wytrzymałość na rozciąganie, przewodność cieplna, gęstość w różnych ich punktach.

Sposób według wynalazku pozwala na kształtowanie wytłoczek wykonanych z blach-półwyrobów, które zostały połączone przez spawanie w jeden półwyrób z przynajmniej dwóch innych blach wykonanych z takich samych lub różnych materiałów o tej samej grubości. Zaletą wyrobu jest zredukowana masa własna przy zachowaniu dobrych właściwości wytrzymałościowych.

Istotą wynalazku jest sposób wyciągania ścian wytłoczek z blach grubych spawanych, w którym w pierwszej kolejności, znanymi metodami wykonuje się wytłoczkę z blach łączonych za pomocą spawania, zgrzewania lub w inny sposób gwarantujący ciągłość półfabrykatu.

Następnie tak przygotowaną wytłoczkę wytłoczkę poddaje się operacji wyciągania przy zastosowaniu tego samego stempla oraz matrycy z otworem o zmniejszonym przekroju poprzecznym.

Wytłoczka po operacji tłoczenia umieszczana jest w tłoczniku ze zmienioną matrycą i przeprowadzana jest operacja wyciągania w celu uzyskania wytłoczki o powierzchni nierozwijalnej o zmniejszonej grubości ścianki i zwiększonej wysokości wytłoczki, przy czym grubość dna pozostaje bez zmian.

Proces wyciągania jest przeprowadzany wielokrotnie do momentu osiągnięcia zamierzonej grubości, przy czym w każdej kolejnej operacji zastosowany stempel pozostaje ten sam, natomiast zmieniane są matryce o stopniowo zmniejszającym się polu przekroju poprzecznym otworu matrycy.

Wyjątkowo korzystnym jest kiedy wyciąganie przeprowadzane jest przy użyciu prasy hydraulicznej przy szybkości pracy suwaka w zakresie 10-30 mm/s, z uwagi na statyczny charakter procesu wyciągania blach oraz w obecności środka smarującego w postaci smaru lub oleju. Korzystnie także pola przekroju poprzecznego otworów kolejno stosowanych matryc są tak dobrane, że proces wyciągania (pocieniania) ścianki mieści się w zakresie 10-20% grubości ścianki z poprzedniej operacji.

W sposobie dopuszcza się również, że pomiędzy operacjami wyciągania ścianek z użyciem kolejnych matryc prowadzone jest wyżarzanie międzyoperacyjne wytworu w celu przywrócenia pierwotnych właściwości materiału i jego plastyczności.

Sposób dopuszcza stosowanie wcześniej wykonanych wytłoczek z blach łączonych za pomocą spawania, zgrzewania lub w inny sposób gwarantujący ciągłość półfabrykatu podczas oraz po operacji tłoczenia.

Działanie sposób w przykładzie realizacji pokazano pomocniczo na rysunku, na którym fig. 1 i fig. 2 przedstawiają wytłoczkę podczas operacji wyciągania; fig. 3 pokazuje półwyrób w postaci zespawanej blachy powstałej w wyniku połączenia dwóch innych wyrobów za pomocą spoiny; fig. 4 przedstawia wytłoczkę o powierzchni nierozwijalnej powstałej w wyniku tłoczenia półwyrobu; a fig. 5 z kolei

PL 237 984 B1 przedstawia finalną wytłoczkę o powierzchni nierozwijalnej z wyciągniętymi ściankami o grubości mniejszej niż grubość dna powstałej w wyniku procesu wyciągania.

Sposób według wynalazku ilustruje następujący przykład. W pierwszej kolejności fazuje się krawędzie dwóch blach 4 i 5 które łączy się w celu otrzymania jednej wspólnej płaszczyzny, od góry lub od dołu, przy zastosowaniu spoiny czołowej 6. Fig. 3 pokazuje półwyrób w postaci zespawanej blachy powstałej w wyniku połączenia dwóch innych wyrobów 4 i 5, za pomocą spoiny 6.

Następnie tak połączone blachy poddawane są operacji planowania w celu uzyskania płaskiej powierzchni pozbawionej nierówności pochodzących od spoiny, a następnie blachę umieszcza się w tłoczniku składającym się z stempla 2 i matrycy 1 po czym przeprowadzana jest operacja tłoczenia w celu uzyskania wytłoczki o powierzchni nierozwijalnej. Tłoczenie przeprowadzane jest przy zastosowaniu tłocznika na prasie hydraulicznej, w celu otrzymania wytłoczki 3.

Przedmiot obrabiany w postaci wytłoczki 3 z blachy grubej o dowolnym kształcie 7 przedstawiony na fig. 4 uzyskanej przez tłoczenie na prasie hydraulicznej z wykorzystaniem tłocznika składającego się z stempla 2 i matrycy 1. Uzyskaną wytłoczkę 3 poddaje procesowi wyciągania ścianek. Proces wyciągania ścianek bocznych jest realizowany z zastosowaniem tego samego stempla 2 i zmienianych matryc 1. Pole przekroju poprzecznego otworu matrycy 1 zmniejsza się stopniowo, a proces wyciągania ścianek ze zmienianymi matrycami 1 prowadzi się do osiągnięcia zamierzonej grubości ścianki.

Przykładowo dla wyciągania ścianek wytłoczki o grubości 8 mm prędkość suwaka podczas procesu jest równa 20 mm/s, co wynika z parametrów prasy hydraulicznej, na której proces może być przeprowadzony.

Wariantowo wyciąganie ścianek może przeprowadzane jest przy użyciu prasy hydraulicznej przy szybkości pracy suwaka w zakresie 10-30 mm/s przy obecności środka smarującego w postaci smaru lub oleju.

Wyciąganie ścian wytłoczek należy rozpatrywać indywidualnie dla każdego wyrobu. Stopień pocienienia ścianki i idące za tym zmiany matryc są zależne przede wszystkim od zastosowanego materiału oraz związanym z nim umocnieniem i zmianą jego struktury po każdej z tych powtarzalnych operacji. Pocienienie ścianki każdorazowo odbywa się na poziomie 10-20% jej grubości. Kolejne średnice otworu matrycy (pole powierzchni) zależne są od stopnia umocnienia materiału i jego rodzaju. Kolejne matryce winny być wykorzystywane tak, aby pocienienie ścianki było na poziomie 10-20% grubości ścianki z poprzedniej operacji.

Proces pocieniania ścianki należy prowadzić do osiągnięcia zamierzanych rezultatów. Istotnym jest tu bieżące uwzględnianie parametrów materiałowych wytworu. Procesu nie można prowadzić bez końca, ponieważ występujące zmiana struktury i umocnienia materiału mogą powodować powstawanie pęknięć wyrobu podczas procesu. Aby temu można stosować wyżarzanie międzyoperacyjne w celu przywrócenia pierwotnych właściwości materiału i jego plastyczności. Po takim zabiegu operację wyciągania można kontynuować.

Rozwiązanie według wynalazku może znaleźć zastosowanie przy produkcji dennic sektorowych zbiorników materiałów sypkich. W takiej realizacji zbiornik może być podzielony na kilka sektorów do przechowywania materiałów sypkich, natomiast przegrodę stanowi blacha oddzielająca sektory i połączona z dennicą w miejscu wcześniej wykonanego i odpowiednio ukształtowanego spawu.

Kolejnym przykładem zastosowania jest tłoczenie blach spawanych o różnych grubościach i właściwościach wytrzymałościowych. Zazwyczaj łączy się blachy o identycznych grubościach i wykonanych z tego samego materiału. W szczególnych zastosowaniach mogą zostać połączone i wytłoczone blachy o różnych grubościach i o różnych parametrach fizycznych dobranych zgodnie z docelowym zastosowaniem finalnego elementu. Przykładem zastosowania mogą być elementy pracujące pod ciśnieniem oraz przepływowe dla cieczy o podwyższonej temperaturze, gdzie istotna jest rozszerzalność i przewodność cieplna materiału.

Inne przykładem zastosowania wyciągania ścian blach grubych może być wyciąganie ścian blach o różnych właściwościach mechanicznych, dla wytłoczek o różnych granicach plastyczności, przykładowo 400 MPa i 650 MPa. Innymi właściwościami mogą być różne właściwości przewężenia, wydłużenia, wytrzymałości zmęczeniowej, a także o różnych współczynnikach anizotropii płaskiej i normalnej.

Ostatnim przykładem zastosowania są elementy konstrukcyjne naczep ciągników siodłowych oraz maszyn rolniczych.

Claims (4)

1. Sposób wyciągania ścianki wytłoczki z grubych blach spawanych, w którym znanymi metodami wykonuje się wytłoczkę z blach łączonych za pomocą spawania, zgrzewania lub w inny sposób gwarantujący ciągłość półfabrykatu po czym wytłoczkę poddaj się procesowi wyciągania ścianek, znamienny tym, że wytłoczkę (3) powstałą w wyniku tłoczenia połączonych przez spawanie blach umieszcza się w tłoczniku składającym się z stempla (2) i matrycy (1) po czym przeprowadzany jest proces wyciągania ścianek bocznych z zastosowaniem tego samego stempla (2) i zmienianych matryc (1), których pole przekroju poprzecznego otworu matrycy (1) zmniejsza się stopniowo, a proces wyciągania ścianek ze zmienianymi matrycami (1) prowadzi się do osiągnięcia zamierzonej grubości ścianki.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wyciąganie ścianek przeprowadzane jest przy użyciu prasy hydraulicznej przy szybkości pracy suwaka w zakresie 10-30 mm/s, w obecności środka smarującego w postaci smaru lub oleju.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pola przekroju poprzecznego otworów kolejno stosowanych matryc (1) są takie, że proces wyciągania ścianki mieści się w zakresie 10-20% grubości ścianki z poprzedniej operacji.

4. Sposób według zastrz. 1, 2 albo 3, znamienny tym, że pomiędzy wyciąganiem ścianek z użyciem kolejnych matryc prowadzi się wyżarzanie międzyoperacyjne wytworu w celu przywrócenia pierwotnych właściwości materiału i jego plastyczności.