21 stycznia 2018


Narzędzia kuźnicze do pracy na gorąco pracują w ekstremalnie trudnych warunkach, co ogranicza okres ich eksploatacji. Obciążenia narzędzi do kucia na gorąco mają charakter cyklicznie zmienny i stanowią kombinację obciążeń: cieplnego (temperatura początkowa narzędzi, temperatura wsadu, czas kontaktu nagrzanego wsadu z wykrojem matrycy oraz energia cieplna wywołana odkształceniem plastycznym) i mechanicznego (nacisk jednostkowy, prędkość odkształcenia oraz tarcie).

Szymon Szkudelski, Beata Pachutko, Stanisław Ziółkiewicz

Istotny wpływ na trwałość narzędzi kuźniczych ma również zmienne obciążenie cieplne, prowadzące do zmian własności fizycznych i mechanicznych warstwy wierzchniej. Zmiana temperatury występująca w układzie kuty materiał - narzędzie, wywołuje naprężenia rozciągające w warstwie wierzchniej narzędzi podczas odkształcania oraz naprężenia ściskające, będące efektem chłodzenia wykroju cieczą chłodząco-smarującą. Cyklicznie zmienne obciążenia są przyczyną powstawania pęknięć zmęczeniowych, które prowadzą do uszkodzeń eliminujących matryce z eksploatacji. Stan naprężeń i odkształceń narzędzi do pracy na gorąco w czasie odkształcania zmienia się z powodu niestacjonarnego charakteru kucia.

1

Rys. 1 Urządzenie badawcze UB-001 do badania zużycia ciernego a) widok urządzenia,

b) układ pracy próbki i przeciwpróbki w rozwiązaniu zaproponowanym przez INOP;
1 – pojemnik, 2 – przeciwpróbka - wałeczek, 3 – matryca, 4 – próbka - tarcza, 5 – stempel


Do przyczyn powodujących szybkie wycofanie narzędzi z eksploatacji zaliczamy:

  • odkształcenia plastyczne – trwałe odkształcenie części roboczej narzędzia wskutek lokalnego obniżenia wytrzymałości spowodowanej odpuszczeniem
  • materiału narzędzia w warunkach kucia,
  • pęknięcia zmęczeniowe - spowodowane zmiennym działaniem naprężeń i temperatury, prowadzące do pękania narzędzi lub powstawania ubytków warstwy wierzchniej,
  • zmiana wymiarów geometrycznych – wskutek zużycia ciernego.

Statystycznie blisko 70% narzędzi kuźniczych zostaje wycofana z produkcji z powodu utraty wymiarów wskutek zużycia ciernego i odkształcenia plastycznego, 25% w wyniku pęknięć zmęczeniowych i tylko 5% z innych powodów [1]. Ilościowe powiązanie poszczególnych mechanizmów zużycia jest trudne, zależne od rodzaju procesu obróbki plastycznej oraz warunków eksploatacji narzędzi. Rodzaj i wielkość zużycia wpływa na czas eksploatacji narzędzi. Dlatego poznanie mechanizmów powodujących zniszczenie narzędzi ma istotne znaczenie przy projektowaniu technologii procesu obróbki plastycznej oraz konstrukcji narzędzi.


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 6 (57) czerwiec 2012


Czytaj także:

Zautomatyzowanie procesu projektowania suwaka w formie wtryskowej Zautomatyzowanie procesu projektowania suwaka w formie wtryskowej
Nie od dzisiaj wiadomo, że niezwykle istotną sprawą dla konstruktorów form wtryskowych jest nie tylko znajomość technologii, ale także...
Systemy monitorowania uszkodzeń statków powietrznych Systemy monitorowania uszkodzeń statków powietrznych
Rozwiązania konstrukcyjne w lotnictwie są zoptymalizowane w tak wysokim stopniu, iż dalsze polepszanie parametrów lotu i osiągów...