Plastisk bearbetning

Question 1

Vad är plastiskt bearbetning?

Answer 1

• Formändring under yttre kraft som kvarstår efter att
kraften avlägsnats
• Inget material avlägsnas – volymen är konstant
• Den elastiska delen av deformationen kan ofta
försummas

Question 2

Applikationer för plastisk bearbetning är…

Answer 2

• Metalliska material och legeringar
• Medel-långa och långa serier
• Medelhöga krav på toleranser
• Halvfabrikat till färdiga detaljer
• Komplexa och enkla former
• Detaljer till verkstadsindustri, byggindustri,….

Question 3

Hur beräknas sann töjning?

Answer 3

ln(L / L0)

Question 4

Hur beräknas effektiv spänning? (Är lika med formändringsmotstånd)

Answer 4

kf = sqrt( 1/2 * [ ( σ1- σ2)^2 + ( σ2 - σ3)^2 + (σ3 - σ1)^2 ] )

Question 5

Hur beräknas effektiv töjning?

Answer 5

Φ = sqrt(2)/3 * sqrt( (ε1- ε2)^2 +(ε2- ε3)^2 + (ε3- ε1)^2 )

Question 6

När används effektiv spänning och töjning?

Answer 6

Används då vi har spänningar och töjningar i flera riktningar för att t ex avgöra om ett material kommer att plasticera.

Question 7

Vad betyder derformationshårdnande?

Answer 7

• Det krävs högre och högre kraft för fortsatt deformation

* Hållfastheten kan höjas

Question 8

För att beskriva deformationshårdande används Ludwiks ekvation. Hur ser denna ut?

Answer 8

kf=K*Φ^n
K=styrkefaktor, n=deformationshårdnade-exponent.
= Materialparametrar.

Question 9

Hur beräknas spänning samt töjning vid axialsymmetrisk deformation utan friktion?

Answer 9

σ1=F/A, σ2=σ3=0 => kf=σ1

ε1=ln(L/L0), ε2=ε3=-0.5*ε1, Φ=abs(ε1)

Question 10

Hur beräknas spänning samt töjning vid plan deformation?

Answer 10

σ3=0, ε2=0
σ1=F/A = 2/sqrt(3) * kf [kf=sqrt(3)/2 * F/A]
ε1=-ε3=ln(t/t0) => Φ=2/sqrt(3)*abs(ε1)

Question 11

Vilka fall betraktas som plan deformation?

Answer 11

Plåtvalsning, Bockning samt Plan smidning (Plant stukprov)

Question 12

Hur beräknas det specifika arbetet vid plastisk bearbetning?

Answer 12

wi = intergral(kf) med avseende på Φ med gränserna Φa och Φb

Question 13

Vad kan vi säga om friktion vid plastiskt bearbetning?

Answer 13

• Inverkar i princip alltid (dock ej vid dragprovet)
• Negativt: Höjer krafter & effektbehov
• Positivt: Kan bidra till styrning av processen
• Beroende av yta + smörjmedel

Question 14

Hur beräknas yttre arbete?

Answer 14

Wy=Wi + Ws + Wfr
y = yttre arbete
i = idealt arbete (p g a enbart den homogena deformationen)
s = skjuvarbete (inhomogen deformation) inre ”friktion” i materialet
fr = friktionsarbete (på ytorna, mot verktygen)

Question 15

Vad är varmbearbetning?

Answer 15

• T>rekristallisationstemp, ca 0,6-0,7∙ smälttemperatur i Kelvin
• Nya korn / kristaller bildas med ej fastlåsta dislokationer
• Ökad rörlighet i korngränser
• Materialet återförs till sitt ursprungliga tillstånd

Question 16

Vad är fördelarna/nackdelar med varmbearbetning jämfört med kallbearbetning?

Answer 16

• Lågt deformationsmotstånd
• Inget deformationshårdnande
• Måttliga mekaniska påkänningar
• Komplexa former möjliga
• Deformationsmotstånd ökar med deformationshastigheten
• Glödskal (oxider)
• Grova ytor
• Grova toleranser
• Höga termiska påkänningar på verktyg
• Svårt att smörja
• Värmekostnad

Question 17

Varför används varmvalsning?

Answer 17

• För att reducera från tjockare dimensioner, t ex från göt/slabs (från ”plåtämnen” till grov plåt)
• För framställning av plåt, stång, balkar, profiler
• Har varmbearbetningens olika nackdelar / fördelar (ytor t ex)

Question 18

Varför används kallvalsning?

Answer 18

• Ger bättre ytor och toleranser
• Även tunnare plåt kan erhållas (< 1mm)
• Kallbearbetningen ger deformationshårdnande vilket höjer hållfastheten

Question 19

Vad är Tandemvalsverk?

Answer 19

• Valsar i följd – körs kontinuerligt i en riktning
• Reducerande gap
• Körs oftast från rulle till rulle (tunnplåt, band etc)

Question 20

Vad är fördelarna resp. nackdelarna med klena valsar?

Answer 20

Fördelar:
• Mindre kontaktyta
– Lägre kraft krävs för att skapa visst yttryck p g a
mindre area
– Mindre friktion p g a mindre area mindre
tillskott till yttrycket dvs ökande
processverkningsgrad pga Wy= Wi + Ws+ Wfr
• Billigare valsar vid given materialhårdhet

Nackdelar:
• Risk för geometriska fel ökar (vågighet hos plåtyta)
• Utböjning
– Minskas med stödvalsar
– Kompenseras för i princip fullt ut med bombering

Question 21

Varför används stödvalsar?

Answer 21

För att erhålla stabilitet.

Kan alltså ha mindre arbetsvals.

Question 22

Vad är beteckningarna för ett verk utan stödvalsar samt med två stödvalsar?

Answer 22

Duovalsverk

Kvartovalsverk

Question 23

Varför används bombering?

Answer 23

För att kompensera inverkan av utböjning

Question 24

Vad är CVC-valsar?

Answer 24

“Continously Variable Crown”
• Vals-par kan förskjutas i axiell led
• ”Coca-Cola-form” på valsar
• För att kunna justera bombering vid varierande last
• Speciellt intressant vid reversibelt valsverk
• Kan ha stödvalsar
• Kräver justering – planvalsning – av plåt

Question 25

Vad har dragning för syfte?

Answer 25

• Areareduktion
• Dimensionstolerans
• Förbättrad yta
• Ökad hållfasthet - kallbearbetning

Question 26

Varför görs dragning i steg om man vill uppnå en stor reduktion?

Answer 26

Gör man en för tunn tråd i ett steg krävs för stor kraft och den av!

Question 27

Berätta om Strängpressning.

Answer 27

• Uppvärmning, Aluminium ca 450 grader, stål ca
1100 grader
• Mycket höga krafter. Begränsningar avseende
storlek på detaljens tvärsnitt
• Jämna godstjocklekar och symmetri att föredra
• Relativt billiga verktyg, speciellt vid öppna
profiler
• Profiler sträcks något efter själva pressningen

Question 28

Vid strängpressning erhåller man en dödzon. Varför sker detta och vad händer?

Answer 28

Pga att verktygsingång ej är konisk. Mot denna erhålls en inre friktion.

Question 29

Vad är syftet med smidning?

Answer 29

–Ge materialet önskad form.
–Ge materialet önskad struktur (bryta ner en
rent gjuten eller valsad struktur)

Question 30

Vad är varmsmidning?

Answer 30

Vanligast
För stål T=1100-1250°C ger austenit
Inget deformationshårdnande, rekristallisation
Oxiderade / grova ytor

Question 31

Vad är halv-varm smidning?

Answer 31

Litet eller inget deformationshårdnande
Ej austenit, vanligen vid 600-800°C
Långsam (oftast ingen) rekristallisation under bearbetningen
Oxider bildas ej (eller i mkt mindre utsträckning än varm-bearbetning)

Question 32

Vad är kallsmidning?

Answer 32

Vid rumstemperatur
Deformationshårdnande
Fina ytor
Endast för enkla och små detaljer

Question 33

Vad är friformssmidning?

Answer 33

Enkla, öppna verktyg

Question 34

Hur beräknas smideskraft?

Answer 34

F = pm*A
pm = kf * (1 + 2/3*μ*r/h)

Question 35

Vad är sänksmidning?

Answer 35

• Dyrare verktyg – två delar kallas sänken
• Utgår t ex från rund kuts (andra former kan förekomma)
• Släppningsvinkel (5-10)
• Skäggbildning (avlägsnas ofta i en sista del i verktyget)
• Nära slutformen, men viss slutbearbetning krävs nästan alltid (”arbetsmån” på vissa ytor)

Question 36

Vad sänksmider man?

Answer 36

• Vevstakar och vevaxlar
• Bromsok och knutkors
• Länkarmar
• Verktyg, skiftnycklar,
vissa kirurgiska inst etc.
• Krokar och likn. med
hög belastning
• Golfklubbor mm

Question 37

Skäggspalt (sänksmidesverktyg) används för att…

Answer 37

• Mottrycket i skägget verkar till att höja trycket inuti sänket och garanterar en utfyllnad av materialet.
• Överflödigt material måste ha någonstans att ta vägen. Detta överskott är normal 15-30%.

Question 38

Vad är skillnaden mellan friformssmidning och sänksmidning?

Answer 38

Friformsmidning

• Grov tolerans – mkt stor arbetsmån
• Billiga, hållbara verktyg
• Även ekonomisk för korta serier (1-10 st detaljer)

Sänksmidning
- Nära en slutform
- Bättre tolerans – mindre arbetsmån (men oftast
minst 1 mm)
- Lämplig främst för längre serier (från ca 1000 st)

Question 39

Hur skiljer sig kallsmidning från andra metoder?

Answer 39

• Betydligt högre krafter
• Finare ytor och bättre toleranser
än med varmsmide
• Enkla former, företrädelsevis
symmetriska
• Deformationshårdnande p g a
kallbearbetning

Question 40

Vilka smidningsmetoder finns?

Answer 40

Sänksmidning, friformssmidning, stuksmidning och rotationssmidning.

Question 41

Vad är klippning?

Answer 41

Styrd sprickbildning där deformationen sker genom skjuvspänningar

Question 42

Vad är skillnaden mellan klippning och stansning?

Answer 42

• Klippning – (raka) kanter

* Stansning – sluten kontur

Question 43

Beskriv klippförloppets olika stadier.

Answer 43

Elastisk deformation, plastisk deformation, sprickbildning och slutförlopp.

Question 44

Det finns fyra saker som påverkar ytans utseende. Vilka är dessa och hur uppkommer de?

Answer 44

Vakant - Plastisk deformation
Blankzon - Verktygets glidning
Brottzon - Står ej…
Grad - Material deformeras över dynkant

Question 45

Hur definieras klippkraft?

Answer 45

F = k_sk · A 
k_sk = Specifika klippkraften, ca 0.8 * σb
A = Skjuvade arean

Question 46

Hur beräknas klipparbete?

Answer 46

W=X · F · t
t=tjockleken
X=”korrektionsfaktorn”
X <1, typiskt 0,3

Question 47

Varför används gradsax?

Answer 47

För att minska den momentana arean och därmed kraften.

Question 48

Hur beräknas kraften från en gradsax?

Answer 48

F = k_sk * t^2 / (2 * tan(β) )