Određivanje omjera visine i promjera u kovanju

U procesu kovanja, savijanje se odnosi na deformaciju obratka kako bi se povećao njegov promjer sabijanjem njegove visine. Kritični parametar u uzrujavanju jeomjer visine i promjera (omjer H/D), koji ima ključnu ulogu u određivanju kvalitete konačnog proizvoda i izvedivosti procesa. Omjer visine i promjera koristi se kako bi se osiguralo da deformacija ostane kontrolirana i jednolika, sprječavajući probleme poput izvijanja, pucanja ili kvara materijala.

Što je omjer visine i promjera?

Omjer visine i promjera (H/D ratio) je omjer između visine (ili duljine) obratka i njegovog promjera prije kovanja. Ovaj omjer pomaže definirati koliko se materijal može deformirati kroz proces savijanja. Tipično, što je manji omjer, to je izvediviji proces savijanja jer kraći, deblji materijali mogu izdržati veće tlačne sile bez izvijanja ili razvoja nedostataka.

Na primjer, niži omjer H/D, kao što je 1,5:1 ili niži, ukazuje na zdepast obradak, koji može podnijeti velika tlačna opterećenja bez značajnih rizika od nestabilnosti. S druge strane, viši omjer, kao što je 3:1 ili više, zahtijevao bi pažljivije razmatranje, budući da obradak postaje skloniji deformacijskim defektima.

Kako odrediti optimalni omjer H/D?

Idealan omjer H/D ovisi o nekoliko čimbenika, uključujući svojstva materijala, temperaturu materijala tijekom kovanja i stupanj potrebne deformacije. Evo glavnih koraka za određivanje optimalnog omjera H/D za uzrujavanje:

1. Svojstva materijala: Različiti materijali pokazuju različite tlačne čvrstoće i duktilnost. Mekši materijali, poput aluminija, mogu izdržati veću deformaciju bez pucanja, dok tvrđi materijali poput čelika s visokim udjelom ugljika mogu zahtijevati niži omjer H/D kako bi se izbjeglo prekomjerno naprezanje. Mora se uzeti u obzir naprezanje tečenja materijala, tj. naprezanje potrebno da se materijal nastavi plastično deformirati.
2. Temperaturni uvjeti: Vruće kovanje obično se izvodi na temperaturama koje poboljšavaju duktilnost materijala i smanjuju potrebnu silu. Više temperature dopuštaju veću deformaciju, što dopušta veći omjer visine i promjera. Za hladno kovanje, omjer H/D trebao bi biti manji zbog povećanog rizika od otvrdnjavanja i pucanja.
3. Stupanj deformacije: Količina potrebne deformacije još je jedan važan aspekt. Ako je potrebno značajno smanjenje visine, korisno je započeti s nižim omjerom H/D kako bi se osiguralo da obradak može proći potrebnu kompresiju bez nedostataka.
4. Izbjegavanje nedostataka: Pri određivanju omjera H/D bitno je izbjeći nedostatke kao što je izvijanje, koje se događa kada se materijal savija ili gužva tijekom kompresije. Kako bi se izbjeglo izvijanje, tipično pravilo je da se koristi početni omjer H/D manji od 2:1 za opće kovanje sa iskrivljenjem. Osim toga, podmazivanje i pravilan dizajn matrice ključni su za smanjenje trenja i osiguranje jednolike deformacije.

Praktičan primjer

Razmotrimo slučaj savijanja cilindrične čelične gredice. Ako je početna visina gredice 200 mm, a promjer 100 mm, omjer H/D bio bi 2:1. Ako je materijal relativno mekan, a koristi se vruće kovanje, ovaj omjer može biti prihvatljiv. Međutim, ako se koristi hladno kovanje, može biti potrebno smanjiti visinu kako bi se smanjio omjer H/D kako bi se izbjeglo izvijanje ili pucanje tijekom procesa savijanja.

Zaključak

Omjer visine i promjera kod savijanja temeljni je aspekt kovanja koji određuje uspjeh procesa. Pažljivom procjenom svojstava materijala, temperature i zahtjeva za deformacijom može se uspostaviti optimalan omjer, čime se osigurava proizvodnja visokokvalitetnih kovanih komponenti bez grešaka.