1. Technologie objemového tváření – protlačování

    2. 5.1. Princip protlačování a vliv materiálu
     5.2. Výpočet síly a práce
     5.3. Vliv tření
     5.4. Rozdělení technologických způsobů protlačování

      5.4.1. Dopředné protlačování
      5.4.2. Zpětné protlačování
      5.4.3. Kombinované (sdružené) protlačování
      5.4.4. Stranové a radiální protlačování
    5.5. Speciální způsoby protlačování
      5.5.1. Protlačování trubek
      5.5.2. Hydrostatické protlačování
    5.6. Stroje a nástroje pro protlačování

5. Technologie objemového tváření - Protlačování

  Protlačování je technologie, kterou můžeme provádět za tepla, za poloohřevu a za studena. Napjatost v přetvářeném elementu materiálu je trojosá, všestranné tlaková. Tvářený materiál se přemísťuje a jeho směr pohybu je určen konstrukcí nástroje – protlačovadla. Výrobek se nazývá protlaček .

  Tuto technologii je možno dělit do dvou skupin. První se týká výroby finálních výrobků, druhá výroby polotovarů (trubek, tyčí, profilů, apod.). Protlačování za studena je u lehkých a barevných kovů známo již přes 100 let. Tímto způsobem se vyráběly a vyrábějí např. tuby, nábojnice, apod.

5.1. Princip protlačování a vliv materiálu

  Principem protlačování je deformace materiálu v důsledku působících sil do předem stanoveného směru s konečnými výhodnými mechanickými a rozměrovými vlastnostmi konečného výrobku. Protlačování je jedním z procesů, které přispěly k výraznému snížení vlastních nákladů ve výrobě, tedy i k racionalizaci výroby. Přesnost průtlačků je obvykle velmi vysoká (± 0,05 mm), takže není nutno před montáží průtlačky rozměrově upravovat. Také využití materiálu je vysoké, 90 až 100 %


Princip technologie protlačování

  Jakost a výchozí stav materiálu má výrazný vliv na technologii a proces protlačování. Vzhledem k velikosti přetvárných odporů jsou pro protlačování vhodné materiály s tažností větší, než 10 % a kontrakcí větší, než 50 % (oceli s obsahem uhlíku do 0,2 % C). Nevhodné jsou materiály, u kterých je nutno vynaložit specifický tvářecí tlak větší jak 2500 MPa a nebo nelze během jedné operace v důsledku chemického složení (tedy zpevnění) získat deformaci alespoň 25 %. Materiály s nízkou přetvárnou pevností, hliník a jeho slitiny, se dají protlačovat na jednu operaci. Oceli a ostatní kovy se protlačují na více operací. Někdy je potřeba provádět i mezioperační žíhání (nejdříve rekrystalizační a potom na měkko). Maximální redukce na jednu protlačovací operaci je omezena přípustným namáháním nástroje. Redukce u oceli např. s obsahem 0,1 % C je až 60 %. Před vlastním protlačováním je nutná úprava materiálu rovnáním a dělením na kaloty včetně tepelného zpracování. Následuje povrchová úprava.


Porovnání protlačování s hlubokým tažením

5.2. výpočet síly a práce

  Na protlačovaní za studena jsou potřebné velké deformační síly, které závisí na chemické složení materiálu, přípravě a tepelném zpracování, mazání, geometrii nástroje (čím větší, tím větší síla), velikosti redukce (čím větší, tím větší síla), tloušťka stěny (čím menší, tím větší síla), druh stroje. Potřebné síly a práce se vypočítají velmi obtížně a nebudou zde uváděny. Přetvárný odpor při protlačování za studena vzrůstá se stupněm zpevnění materiálu a potom počítáme kostř = (ko1 + ko2) / 2, i když se nejedná o přímku, ale o křivku. U protlačování za tepla je přetvárný odpor konstantní.

 

5.3. vliv tření

  Jedním z rozhodujících faktorů na proces protlačování je tření, které výrazně ovlivňuje vlastní proces, kvalitu výrobku a ekonomii výroby, a to zejména u ocelí – musí se provádět vhodná povrchová úprava, jinak dochází k suchému tření a zadření nástroje. Povrchová úprava se skládá:

  • odstranění povrchových vad (otryskávání, broušení, moření u Al, …),
  • z chemického a mechanického čištění (omývání, sušení, …),
  • z fosfátování (fosfátovaný povrch má vysokou přilnavost k výchozímu materiálu, kterým je nejčastěji kotouč nebo kotouč s otvorem, tzv. kalota, což umožňuje mazání povrchu materiálu v důsledku pórovitosti fosfátované vrstvy při velkých tlacích, čehož bylo prvně použito v 30 letech dvacátého století),
  • z nanesení vrstvy maziva (např. ponořením do roztoku organického oleje a mýdla).
  Velikost třecích sil dále závisí na drsnosti povrchu průtlačníku a průtlačnice a na jejich opotřebení v kritických místech. Někdy se jako mazivo u hutnického protlačování za tepla používá sklo vhodného chemického složení, které se při protlačování roztaví (nutnost odstranit sklovitou kůru). U neželezných kovů se používá tzv. košilka, tj. mezera mezi průtlačníkem a průtlačnicí o velikosti 2 až 4 mm, kam zateče materiál, který působí jako mazivo.

 

5.4. Rozdělení tehnologických způsobů protlačování

  Protlačování dělíme podle směru pohybu materiálu a nástroje na dopředné, zpětné, kombinované, stranové a radiální.

5.4.1. Dopředné protlačování

  Při dopředném (přímém) protlačování se materiál pohybuje ve stejném směru jako průtlačník. Výchozím polotovarem bývá kalota, získaná např. lisováním plechu nebo upichováním z tyčí. Používá se při tváření čepů, šroubů, pouzder, apod., tedy výrobků, u kterých není konstantní průřez


Princip dopředného protlačování
(1, 3 – průtlačnice, 2, 4 - průtlačník, a, – průtlačník, b – stírač, c – průtlačnice, d - vyhazovač)

5.4.2. Zpětné protlačování

  Pří zpětném protlačování se pohybuje materiál v opačném směru a používá se k výrobě dutých protlačků i se žebry, kdy tloušťka stěny je v porovnání s průměrem velmi malá anebo naopak.


Princip zpětného protlačování


Princip zpětného protlačování
(1, 3  – průtlačnice, 2, 4 - průtlačník, a, – průtlačník, b – stírač, c – průtlačnice, d - vyhazovač

5.4.3. Kombinované (sdružené) protlačování

  Vyrábí se tím profilové výrobky, které jsou velmi namáhané a které nemusí být válcového tvaru.



Princip kombinovaného protlačování
(1, 3 – průtlačnice, 2, 4 - průtlačník, a, – průtlačník, b – stírač, c – průtlačnice, d – vyhazovač)

   Při kombinovaném protlačování se materiál pohybuje v obou jmenovaných směrech, kdy musí platit, že stupeň deformace v dolní části průtlačku na dně průtlačnice musí být menší, než v horní části, kterou tváří průtlačník, jinak materiál do tvarovaného dna nezateče.

5.4.4. Stranové a radiální protlačování

  Při stranovém protlačování se tvářený materiál pohybuje kolmo na směr pohybu průtlačníku a slouží k výrobě průtlačků s vnějším i vnitřním oboustranným osazením. Radiálním protlačováním rozumíme tváření, při kterém se materiál i části nástroje pohybují v radiálním směru vzhledem k ose materiálu.


Princip stranového (vlevo a uprostřed) a radiálního protlačování

5.5. Speciální způsoby protlačování

  Speciální metodou protlačování je ražení (vtlačování), protlačování trubek a hydrostatické protlačování kovů.

Ražením se vyrábějí funkční tvary dutin nástrojů v důsledku zvýšení životnosti.

5.5.1. Protlačování trubek

  U technologie protlačování trubek jsou výchozím polotovarem válcované špalky potřebné délky. Následuje většinou ohřev a vlastní děrování a protlačování dopředným způsobem. Po skončení procesu zůstává v matrici zbytek, technologický odpad, který se musí odstranit. Stupeň deformace je velký, kdy součinitel prodloužení je 8 až 25 (z polotovaru o délce např. 700 mm a průměru 200 mm lze vyrobit trubku délky 6 až 18 m).


Technologie výroby trubek protlačováním

5.5.2. Hydrostatické protlačování

  Další speciální technologií je hydrostatické protlačování, kdy je polotovar obklopen kapalinou o vysokém tlaku. Tím se v něm vytváří všestranné napětí a tvárnost materiálu se zvýší. Technologické možnosti hydrostatického protlačování jsou dnes již takové, že se může protlačovat již bez fosfatizační vrstvy, nebo např. výrobky plátované mědí. Hydrostatický tlak je až 3000 MPa. Přetvoření v jedné operaci může dosáhnou až 80 %.


Princip hydrostatického protlačování

5.6. stroje a Nástroje pro protlačování

  Důležitým faktorem je také konstrukce nástroje a geometrie průtlačníku a průtlačnice. Nelze volit libovolné úkosy, rádiusy, zaoblení, apod. tvarových částí nástroje. Nástroj, který je složen z průtlačníku a průtlačnice jako hlavních částí,  je namáhán vysokými měrnými tlaky, proto závisí na jeho materiálu, tepelném zpracování a drsnosti povrchu. Životnost tvarových částí nástrojů je od 3000 do 50000 kusů. Proces protlačování ocelí za studena je omezen pevností materiálu průtlačnice, ale při zpětném protlačování i pevností materiálu průtlačníku.


Konstrukce a schéma nástroje pro dopředné a zpětné protlačování

  K protlačování za studena se používá většinou mechanických klikových a kolenových vertikálních lisů a lisů hydraulických. Lisovací síla je 300 až 120000 kN. Při protlačování za tepla se zpracovávají materiály, jejichž tvářitelnost je za studena omezená a např. válcování by bylo příliš nákladné. Po protlačování jsou protlačky vysunuty z pracovního prostoru vyhazovačem nebo sfouknuty stlačeným vzduchem. Při kombinovaném protlačování se vyhazují protlačky buď vyhazovačem nebo stěračem podle toho, zda ulpí na průtlačníku nebo zůstanou v průtlačnici. Vnitřní stěny protlačků jsou mírně kuželové s úkosem 1 až 2o. Nástroj musí být opatřen otvory pro únik vzduchu a maziva. 

.: Jdi na začátek stránky :.