Tarcie i smarowanie w procesach kształtowania blach - ebook
Wydawnictwo:
Data wydania:
28 lutego 2023
Format ebooka:
EPUB
Format
EPUB
czytaj
na czytniku
czytaj
na tablecie
czytaj
na smartfonie
Jeden z najpopularniejszych formatów e-booków na świecie.
Niezwykle wygodny i przyjazny czytelnikom - w przeciwieństwie do formatu
PDF umożliwia skalowanie czcionki, dzięki czemu możliwe jest dopasowanie
jej wielkości do kroju i rozmiarów ekranu. Więcej informacji znajdziesz
w dziale Pomoc.
Multiformat
E-booki w Virtualo.pl dostępne są w opcji multiformatu.
Oznacza to, że po dokonaniu zakupu, e-book pojawi się na Twoim koncie we wszystkich formatach dostępnych aktualnie dla danego tytułu.
Informacja o dostępności poszczególnych formatów znajduje się na karcie produktu.
Format
MOBI
czytaj
na czytniku
czytaj
na tablecie
czytaj
na smartfonie
Jeden z najczęściej wybieranych formatów wśród czytelników
e-booków. Możesz go odczytać na czytniku Kindle oraz na smartfonach i
tabletach po zainstalowaniu specjalnej aplikacji. Więcej informacji
znajdziesz w dziale Pomoc.
Multiformat
E-booki w Virtualo.pl dostępne są w opcji multiformatu.
Oznacza to, że po dokonaniu zakupu, e-book pojawi się na Twoim koncie we wszystkich formatach dostępnych aktualnie dla danego tytułu.
Informacja o dostępności poszczególnych formatów znajduje się na karcie produktu.
Multiformat
E-booki sprzedawane w księgarni Virtualo.pl dostępne są w opcji
multiformatu - kupujesz treść, nie format. Po dodaniu e-booka do koszyka
i dokonaniu płatności, e-book pojawi się na Twoim koncie w Mojej
Bibliotece we wszystkich formatach dostępnych aktualnie dla danego
tytułu. Informacja o dostępności poszczególnych formatów znajduje się na
karcie produktu przy okładce. Uwaga: audiobooki nie są objęte opcją
multiformatu.
czytaj
na tablecie
Aby odczytywać e-booki na swoim tablecie musisz zainstalować specjalną
aplikację. W zależności od formatu e-booka oraz systemu operacyjnego,
który jest zainstalowany na Twoim urządzeniu może to być np. Bluefire
dla EPUBa lub aplikacja Kindle dla formatu MOBI.
Informacje na temat zabezpieczenia e-booka znajdziesz na karcie produktu
w "Szczegółach na temat e-booka". Więcej informacji znajdziesz w dziale
Pomoc.
czytaj
na czytniku
Czytanie na e-czytniku z ekranem e-ink jest bardzo wygodne i nie męczy
wzroku. Pliki przystosowane do odczytywania na czytnikach to przede
wszystkim EPUB (ten format możesz odczytać m.in. na czytnikach
PocketBook) i MOBI (ten fromat możesz odczytać m.in. na czytnikach Kindle).
Informacje na temat zabezpieczenia e-booka znajdziesz na karcie produktu
w "Szczegółach na temat e-booka". Więcej informacji znajdziesz w dziale
Pomoc.
czytaj
na smartfonie
Aby odczytywać e-booki na swoim smartfonie musisz zainstalować specjalną
aplikację. W zależności od formatu e-booka oraz systemu operacyjnego,
który jest zainstalowany na Twoim urządzeniu może to być np. iBooks dla
EPUBa lub aplikacja Kindle dla formatu MOBI.
Informacje na temat zabezpieczenia e-booka znajdziesz na karcie produktu
w "Szczegółach na temat e-booka". Więcej informacji znajdziesz w dziale
Pomoc.
Czytaj fragment
Pobierz fragment
Pobierz fragment w jednym z dostępnych formatów
Tarcie i smarowanie w procesach kształtowania blach - ebook
W książce przedstawiono specyfikę zjawiska tarcia występującego w różnych procesach kształtowania blach wykonanych z podstawowych materiałów stosowanych w tłocznictwie, przede wszystkim dla potrzeb przemysłu motoryzacyjnego i lotniczego. Wobec licznych problemów towarzyszących deformacji plastycznej materiałów książka stanowi kompendium wiedzy na temat tribologicznych aspektów procesów kształtowania blach. Na wybranych przykładach dokonano analizy zjawisk towarzyszących konwencjonalnym i niekonwencjonalnym metodom obróbki najczęściej wykorzystywanych gatunków materiałów metalowych.
| Kategoria: | Inżynieria i technika |
| Zabezpieczenie: |
Watermark
|
| ISBN: | 978-83-01-22867-5 |
| Rozmiar pliku: | 13 MB |
FRAGMENT KSIĄŻKI
WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ
ap – skok narzędzia
A – powierzchnia kontaktu
A₅₀ – wydłużenie
Anom – nominalna powierzchnia kontaktu
Aq – powierzchnia oddziaływania dociskacza
Ar – rzeczywista powierzchnia kontaktu
As – stosunek rzeczywistej do nominalnej powierzchni kontaktu
b₀ – szerokość początkowa próbki
bf – szerokość śladu tarcia
d₁ – średnica wytłoczki
dm – średnica otworu w matrycy
dWJ – średnica dyszy
D – średnica krążka
E – moduł sprężystości Younga
E* – zredukowany moduł Younga
f – posuw
fhk – wskaźnik tarcia warstwy międzyfazowej
Fd – siła docisku
Fg – siła gięcia
Fmax – siła wytłaczania
FN – siła nacisku
Fnom – siła nominalna
Fnw – siła naciągu wstecznego
FP – siła przeciągania blachy
Frz – nacisk przenoszony przez wierzchołki nierówności
Fs – siła oddziaływania stempla
FT – siła tarcia
Fv – siła wypadkowa
Fx, Fy, Fxy – składowe poziome siły kształtowania przyrostowego
Fz – składowa osiowa siły kształtowania przyrostowego
Fzr – siła zrywająca
g – grubość blachy
h – grubość warstwy smaru
hw – głębokość wytłoczki
HT – twardość materiału
K – współczynnik umocnienia
Ks – współczynnik sprężynowania
Kz – współczynnik zużycia
l₀ – długość początkowa próbki
lC – długość linii kontaktu
L – bezwymiarowy współczynnik smarowania
Lh – długość klina smarowego
Ls – współczynnik efektywności smarowania
LT – ramię tarcia
m – czynnik tarcia
m₁ – współczynnik wytłaczania
M – moment obrotowy
Mr1 – współczynnik długości nośnej na górnej granicy profilu rdzenia chropowatości
n – wykładnik umocnienia materiału próbki
no – prędkość obrotowa narzędzia
N – liczba wektorów zbioru uczącego
p – nacisk jednostkowy
pnom – nacisk nominalny
ps – ciśnienie smaru
psr – średni nacisk jednostkowy
pw – ciśnienie cieczy
r – współczynnik anizotropii normalnej
– średni współczynnik anizotropii normalnej
rk – promień krążka blachy
rm – promień zaokrąglenia krawędzi matrycy
R – promień przeciwpróbki
Ra – średnie arytmetyczne odchylenie rzędnych profilu
Rdc – różnica między dwoma poziomami cięcia
Rk – głębokość profilu rdzenia chropowatości
Rku – współczynnik nachylenia profilu
Rm – wytrzymałość na rozciąganie
Rmax – maksymalna głębokość chropowatości
Rmr – względny udział materiałowy
Rn – promień zaokrąglenia nierówności powierzchni narzędzia
Rp0,2 – granica plastyczności
Rpk – zredukowana wysokość wzniesień
Rq – średnie kwadratowe odchylenie rzędnych profilu
Rs – promień zaokrąglenia krawędzi stempla
Rsk – współczynnik asymetrii profilu
Rt – całkowita wysokość nierówności
Rvk – zredukowana głębokość dolin
s – stosunek rzeczywistej do nominalnej powierzchni kontaktu
Sa – średnie arytmetyczne odchylenie rzędnych powierzchni
Sal – długość odcinka najszybszego zanikania funkcji autokorelacji
Sbi – wskaźnik nośności powierzchni
Sca – średnia wytrzymałość na ścinanie styku ciernego
Sci – wskaźnik zatrzymania cieczy przez rdzeń
Sdq – średnie kwadratowe nachylenie powierzchni
Sdr – współczynnik rozwinięcia obszaru wydzielonego
Sds – gęstość wierzchołków nierówności powierzchni
Sku – współczynnik nachylenia powierzchni
Spk – zredukowana wysokość wzniesień
Sq – średnie kwadratowe odchylenie rzędnych powierzchni
Ssc – średnia arytmetyczna krzywizna wierzchołków nierówności powierzchni
Ssk – współczynnik asymetrii powierzchni
St – maksymalna wysokość powierzchni
Std – kierunek tekstury powierzchni
Str – wskaźnik tekstury powierzchni
Svi – wskaźnik zatrzymania cieczy przez wgłębienia
Sz – wysokość chropowatości według 10 punktów
T – siła tarcia
– siła tarcia w smarowaniu hydrodynamicznym
Tp – temperatura
u – strzałka ugięcia pod obciążeniem
us – strzałka ugięcia po odciążeniu
v – prędkość poślizgu
vr – względna prędkość poślizgu
vs – prędkość poślizgu materiału odkształcanego względem narzędzia
Vmc – objętość rdzenia
Vmp – objętość materiału wierzchołków
Vvc – objętość pustek rdzenia
Vvv – objętość pustek we wgłębieniach
wz – wskaźnik zużycia
yi – sygnał neuronu wyjściowego dla i-tego wzorca
zi – oczekiwany sygnał neuronu wyjściowego dla i-tego wzorca
α – kąt pochylenia ścianki wytłoczki
β – współczynnik wytłaczania
βs – kąt sprężynowania
– szybkość ścinania
Δr – współczynnik anizotropii płaskiej
ε – odkształcenie
– prędkość odkształcenia
εb – odkształcenie rzeczywiste szerokości próbki
εg – odkształcenie rzeczywiste grubości próbki
ηd – lepkość dynamiczna smaru
θ – kąt opasania przeciwpróbki
λc – długość fali filtru profilu
μ – współczynnik tarcia
μB – współczynnik tarcia Wanheima–Bay’a
μl – współczynnik tarcia w warunkach smarowania
μN – współczynnik tarcia Nortona–Hoffa
μs – współczynnik tarcia w warunkach tarcia suchego
υ – współczynnik Poissona
ξ – kąta natarcia wierzchołka chropowatości
ρ – gęstość wierzchołków
– naprężenie zredukowane
σav – średnia wartość naprężenia uplastyczniającego
σp – naprężenie uplastyczniające
τ – naprężenie styczne
τmax – wytrzymałość materiału na ścinanie
ϕ – kąt pochylenia powierzchni matrycy
φr – odkształcenie rzeczywiste
ψ – wskaźnik względnej grubości warstwy smaruWYKAZ WAŻNIEJSZYCH SKRÓTÓW
AHSS – zaawansowane stale wysokowytrzymałe
ANOVA – analiza wariancji
AW – dodatki przeciwzużyciowe
AWJ – strumień wodno-ścierny
BP – (algorytm) wstecznej propagacji
CCD – centralny plan kompozycyjny
CLF – współczynnik strat tarcia
CNC – sterowanie numeryczne (obrabiarek)
CNT – nanorurki węglowe
CVD – chemiczne osadzanie z fazy gazowej
CP – technicznie czysty (tytan)
DLC – powłoka diamentopodobna
DLIP – bezpośrednia laserowa litografia interferencyjna
EA – emisja akustyczna
EBT – teksturowanie wiązką elektronów
EMF – kształtowanie elektromagnetyczne
EMIF – elektromagnetyczne kształtowanie przyrostowe
FLC – krzywa odkształceń granicznych
FLD – wykres odkształceń granicznych
FLSD – wykres naprężeń granicznych
GRNN – sieć neuronowa realizująca regresję uogólnioną
h-BN – heksagonalny azotek boru
HMH – Huber–Mises–Hencky (hipoteza)
HVOF – natryskiwanie ultradźwiękowe
ISO – Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna
MAO – utlenianie elektrolityczno-plazmowe
MES – metoda elementów skończonych
MHP – młotkowanie maszynowe
MLP – perceptron wielowarstwowy
OFC – miedź beztlenowa
PECVD – chemiczne osadzanie z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmowym
PVD – fizyczne osadzanie z fazy gazowej
RBF – radialna funkcja bazowa
RMS – błąd średniokwadratowy
SFE – energia błędu ułożenia
SPIF – jednopunktowe wytłaczanie przyrostowe
TD – dyfuzja termiczna
TPIF – dwupunktowe wytłaczanie przyrostowe
WC – węglik wolframu
WJ – strumień wody
WJISF – kształtowanie przyrostowe strumieniem wody
WMS – wtórna mgła wodna
ZDDP – dialkiloditiofosforan cynku1
WPROWADZENIE
Technologie obróbki plastycznej pozwalają nadać materiałowi odpowiednie właściwości użytkowe, które zależą od warunków reologicznych procesu obróbki plastycznej oraz od zabiegów cieplno-plastycznych przeprowadzanych w trakcie lub bezpośrednio po zakończeniu procesu kształtowania. Przetwórstwo metali stanowi jeden z najważniejszych sektorów gospodarki. Oprócz ciągłego doskonalenia istniejących metod kształtowania plastycznego wdrażane są także nowe technologie, których celem jest zmniejszenie energochłonności obróbki, modernizacja maszyn technologicznych, narzędzi, a także stworzenie warunków kształtowania przyjaznych środowisku naturalnemu, wpisując się w politykę klimatyczną państw Unii Europejskiej.
Branża przeróbki plastycznej blach jest w dużym stopniu uzależniona od zapotrzebowania ze strony innych sektorów przemysłu, które są jej największym użytkownikiem. Postęp w technologiach obróbki plastycznej stymulowany jest przede wszystkim rozwojem w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym, które obfitują w innowacje egzogeniczne, przede wszystkim w nowe technologie wytwarzania, nowy park maszynowy oraz systemy automatyzujące produkcję. W kontekście koncepcji „Przemysł 4.0” rozwój technologii przeróbki plastycznej może być kołem zamachowym wprowadzanych innowacyjnych wdrożeń. Realizacja tej koncepcji kreuje zwiększony popyt na innowacje w obszarze nowych materiałów oraz technologii wytwarzania. Dążenie do ciągłej optymalizacji kosztów produkcji, rosnące wymagania jakości wyrobów oraz częste zmiany konstrukcyjne wyrobów wymuszają modernizację narzędzi, technologii wytwarzania oraz parku maszynowego. Równolegle wymagane jest kompleksowe podejście do zmniejszenia energochłonności oraz materiałochłonności.
Jednym z kluczowych zjawisk warunkujących otrzymanie wyrobów o odpowiedniej jakości jest zjawisko tarcia występujące pomiędzy powierzchniami narzędzia oraz odkształcanego materiału. Tarcie zachodzące przy dużych wartościach nacisków może w sposób istotny różnić się od zjawisk występujących przy małych obciążeniach oraz w węzłach kinematycznych maszyn z uwagi na duży wpływ odkształceń plastycznych mogących intensyfikować wiele zjawisk w strefie kontaktu. W porównaniu z konwencjonalnymi węzłami kinematycznymi maszyn w procesach kształtowania blach z założenia wytrzymałość materiału jednego elementu pary ciernej (narzędzia) jest znacznie większa niż wytrzymałość elementu współpracującego – kształtowanego materiału, który doznaje intencjonalnych odkształceń plastycznych. Początkowa topografia powierzchni blachy pod wpływem dużych odkształceń podlega ciągłej ewolucji w trakcie procesu obróbki. Zużycie będące efektem mechanicznego oddziaływania trących materiałów jest zjawiskiem utrudniającym uzyskanie elementów o założonej jakości powierzchni. Tarcie nierozerwalnie wiąże się z przeróbką plastyczną metali, a zjawiska z nim związane są nieodwracalne. Technolog ma do dyspozycji wiele środków i metod doboru optymalnych warunków smarowania w celu zwiększenia wydajności i niezawodności procesu kształtowania.
W książce przedstawiono specyfikę zjawiska tarcia występującego w procesach kształtowania blach wykonanych z podstawowych materiałów stosowanych w tłocznictwie, przede wszystkim na potrzeby przemysłu motoryzacyjnego i lotniczego. Wyszczególniono metody badań zjawiska tarcia i zużycia w poszczególnych obszarach formowanej blachy oraz wskazano ich wady i zalety. Dużo uwagi poświęcono także opisowi stanowisk tribologicznych i składających się na nie elementów. Omówiono również rolę tarcia w prowadzeniu typowych i niekonwencjonalnych metod przeróbki plastycznej blach. Scharakteryzowano podstawowe smary wykorzystywane w praktyce kształtowania blach, w tym smary bazujące na olejach roślinnych o wysokim stopniu biodegradowalności wpisującej się w trend projektowania procesów technologicznych sprzyjających ochronie środowiska naturalnego. Znajomość mechanizmów, jakie zachodzą w procesach tarcia i smarowania, pozwala na konstruowanie narzędzi zużywających się w minimalnym stopniu podczas pracy i odznaczających się niezawodnością i trwałością. Jednymi z najbardziej efektywnych sposobów na zwiększenie właściwości fizykomechanicznych narzędzia są metody mechanicznego i fizykomechanicznego umocnienia warstwy wierzchniej, naniesienie odpornych na zużycie powłok i kompleksowa obróbka powierzchniowa. Przedstawiono techniki konstytuowania warstw wierzchnich na narzędziach z uwzględnieniem powierzchni teksturowanych oraz metody laserowego, chemicznego i fizycznego osadzania powłok. Omówiono również materiały oraz powłoki samosmarujące. Efektywność pracy narzędzi do przeróbki plastycznej oraz jakość powierzchni wyrobów zależą przede wszystkim od właściwości eksploatacyjnych warstwy wierzchniej narzędzia, w szczególności jej odporności na zużycie cieplne, tribologiczne oraz zmęczeniowe. Znajomość przedstawionych mechanizmów zużycia narzędzi jest fundamentem w zrozumieniu problemu doboru właściwego materiału i technologii obróbki do wytwarzania określonego wyrobu.
Obserwuje się rosnące zainteresowanie przemysłu motoryzacyjnego blachami ze stopów metali nieżelaznych, które przy wytrzymałości dorównującej stali charakteryzują się mniejszą masą. Wytwarzanie wytłoczek z blach charakteryzujących się niską tłocznością wiąże się z koniecznością pokonania wielu problemów związanych z odkształceniami sprężystymi wyrobów i ograniczoną możliwością zadawania odkształceń. W ostatnich latach wraz z upowszechnieniem obrabiarek sterowanych numerycznie obserwuje się dynamiczny rozwój kształtowania przyrostowego. W procesie wytłaczania przyrostowego trzpień formujący o zaokrąglonym kształcie o swobodnym lub wymuszonym ruchu obrotowym formuje stopniowo blachę, wykonując zintegrowany ruch dookoła brzegu kształtowanego półfabrykatu. Miejscowy charakter kontaktu narzędzi z blachą sprawia, że zjawiska tarcia towarzyszące temu procesowi odbiegają od zjawiska zachodzącego podczas klasycznego wytłaczania. Zwiększone naciski jednostkowe to między innymi większa skłonność do występowania połączeń tarciowych, co z kolei powoduje wzrost oporów tarcia i zwiększone zużycie związane z bardziej intensywnym względnym przemieszczaniem się powierzchni skojarzenia tarciowego.
Przedstawienie specyfiki tarcia zachodzącego w różnych procesach kształtowania ze względu na kinematykę ruchu narzędzi, występujące naciski oraz właściwości tribologiczne narzędzi oraz odkształcanego materiału jest jednym z celów niniejszej publikacji. Wobec licznych problemów towarzyszących deformacji plastycznej materiałów książka stanowi kompendium wiedzy na temat tribologicznych aspektów procesów kształtowania blach. Na wybranych przykładach dokonano analizy zjawisk towarzyszących konwencjonalnym i niekonwencjonalnym metodom obróbki najczęściej wykorzystywanych gatunków materiałów metalowych.
Książka przeznaczona jest dla szerokiego kręgu Czytelników, w szczególności dla studentów, doktorantów, słuchaczy studiów podyplomowych oraz inżynierów, zwłaszcza technologów opracowujących procesy kształtowania wyrobów powłokowych. Może stanowić również wartościową pomoc dla pracowników naukowych zainteresowanych problemami tarcia i smarowania w procesach kształtowana blach.
ap – skok narzędzia
A – powierzchnia kontaktu
A₅₀ – wydłużenie
Anom – nominalna powierzchnia kontaktu
Aq – powierzchnia oddziaływania dociskacza
Ar – rzeczywista powierzchnia kontaktu
As – stosunek rzeczywistej do nominalnej powierzchni kontaktu
b₀ – szerokość początkowa próbki
bf – szerokość śladu tarcia
d₁ – średnica wytłoczki
dm – średnica otworu w matrycy
dWJ – średnica dyszy
D – średnica krążka
E – moduł sprężystości Younga
E* – zredukowany moduł Younga
f – posuw
fhk – wskaźnik tarcia warstwy międzyfazowej
Fd – siła docisku
Fg – siła gięcia
Fmax – siła wytłaczania
FN – siła nacisku
Fnom – siła nominalna
Fnw – siła naciągu wstecznego
FP – siła przeciągania blachy
Frz – nacisk przenoszony przez wierzchołki nierówności
Fs – siła oddziaływania stempla
FT – siła tarcia
Fv – siła wypadkowa
Fx, Fy, Fxy – składowe poziome siły kształtowania przyrostowego
Fz – składowa osiowa siły kształtowania przyrostowego
Fzr – siła zrywająca
g – grubość blachy
h – grubość warstwy smaru
hw – głębokość wytłoczki
HT – twardość materiału
K – współczynnik umocnienia
Ks – współczynnik sprężynowania
Kz – współczynnik zużycia
l₀ – długość początkowa próbki
lC – długość linii kontaktu
L – bezwymiarowy współczynnik smarowania
Lh – długość klina smarowego
Ls – współczynnik efektywności smarowania
LT – ramię tarcia
m – czynnik tarcia
m₁ – współczynnik wytłaczania
M – moment obrotowy
Mr1 – współczynnik długości nośnej na górnej granicy profilu rdzenia chropowatości
n – wykładnik umocnienia materiału próbki
no – prędkość obrotowa narzędzia
N – liczba wektorów zbioru uczącego
p – nacisk jednostkowy
pnom – nacisk nominalny
ps – ciśnienie smaru
psr – średni nacisk jednostkowy
pw – ciśnienie cieczy
r – współczynnik anizotropii normalnej
– średni współczynnik anizotropii normalnej
rk – promień krążka blachy
rm – promień zaokrąglenia krawędzi matrycy
R – promień przeciwpróbki
Ra – średnie arytmetyczne odchylenie rzędnych profilu
Rdc – różnica między dwoma poziomami cięcia
Rk – głębokość profilu rdzenia chropowatości
Rku – współczynnik nachylenia profilu
Rm – wytrzymałość na rozciąganie
Rmax – maksymalna głębokość chropowatości
Rmr – względny udział materiałowy
Rn – promień zaokrąglenia nierówności powierzchni narzędzia
Rp0,2 – granica plastyczności
Rpk – zredukowana wysokość wzniesień
Rq – średnie kwadratowe odchylenie rzędnych profilu
Rs – promień zaokrąglenia krawędzi stempla
Rsk – współczynnik asymetrii profilu
Rt – całkowita wysokość nierówności
Rvk – zredukowana głębokość dolin
s – stosunek rzeczywistej do nominalnej powierzchni kontaktu
Sa – średnie arytmetyczne odchylenie rzędnych powierzchni
Sal – długość odcinka najszybszego zanikania funkcji autokorelacji
Sbi – wskaźnik nośności powierzchni
Sca – średnia wytrzymałość na ścinanie styku ciernego
Sci – wskaźnik zatrzymania cieczy przez rdzeń
Sdq – średnie kwadratowe nachylenie powierzchni
Sdr – współczynnik rozwinięcia obszaru wydzielonego
Sds – gęstość wierzchołków nierówności powierzchni
Sku – współczynnik nachylenia powierzchni
Spk – zredukowana wysokość wzniesień
Sq – średnie kwadratowe odchylenie rzędnych powierzchni
Ssc – średnia arytmetyczna krzywizna wierzchołków nierówności powierzchni
Ssk – współczynnik asymetrii powierzchni
St – maksymalna wysokość powierzchni
Std – kierunek tekstury powierzchni
Str – wskaźnik tekstury powierzchni
Svi – wskaźnik zatrzymania cieczy przez wgłębienia
Sz – wysokość chropowatości według 10 punktów
T – siła tarcia
– siła tarcia w smarowaniu hydrodynamicznym
Tp – temperatura
u – strzałka ugięcia pod obciążeniem
us – strzałka ugięcia po odciążeniu
v – prędkość poślizgu
vr – względna prędkość poślizgu
vs – prędkość poślizgu materiału odkształcanego względem narzędzia
Vmc – objętość rdzenia
Vmp – objętość materiału wierzchołków
Vvc – objętość pustek rdzenia
Vvv – objętość pustek we wgłębieniach
wz – wskaźnik zużycia
yi – sygnał neuronu wyjściowego dla i-tego wzorca
zi – oczekiwany sygnał neuronu wyjściowego dla i-tego wzorca
α – kąt pochylenia ścianki wytłoczki
β – współczynnik wytłaczania
βs – kąt sprężynowania
– szybkość ścinania
Δr – współczynnik anizotropii płaskiej
ε – odkształcenie
– prędkość odkształcenia
εb – odkształcenie rzeczywiste szerokości próbki
εg – odkształcenie rzeczywiste grubości próbki
ηd – lepkość dynamiczna smaru
θ – kąt opasania przeciwpróbki
λc – długość fali filtru profilu
μ – współczynnik tarcia
μB – współczynnik tarcia Wanheima–Bay’a
μl – współczynnik tarcia w warunkach smarowania
μN – współczynnik tarcia Nortona–Hoffa
μs – współczynnik tarcia w warunkach tarcia suchego
υ – współczynnik Poissona
ξ – kąta natarcia wierzchołka chropowatości
ρ – gęstość wierzchołków
– naprężenie zredukowane
σav – średnia wartość naprężenia uplastyczniającego
σp – naprężenie uplastyczniające
τ – naprężenie styczne
τmax – wytrzymałość materiału na ścinanie
ϕ – kąt pochylenia powierzchni matrycy
φr – odkształcenie rzeczywiste
ψ – wskaźnik względnej grubości warstwy smaruWYKAZ WAŻNIEJSZYCH SKRÓTÓW
AHSS – zaawansowane stale wysokowytrzymałe
ANOVA – analiza wariancji
AW – dodatki przeciwzużyciowe
AWJ – strumień wodno-ścierny
BP – (algorytm) wstecznej propagacji
CCD – centralny plan kompozycyjny
CLF – współczynnik strat tarcia
CNC – sterowanie numeryczne (obrabiarek)
CNT – nanorurki węglowe
CVD – chemiczne osadzanie z fazy gazowej
CP – technicznie czysty (tytan)
DLC – powłoka diamentopodobna
DLIP – bezpośrednia laserowa litografia interferencyjna
EA – emisja akustyczna
EBT – teksturowanie wiązką elektronów
EMF – kształtowanie elektromagnetyczne
EMIF – elektromagnetyczne kształtowanie przyrostowe
FLC – krzywa odkształceń granicznych
FLD – wykres odkształceń granicznych
FLSD – wykres naprężeń granicznych
GRNN – sieć neuronowa realizująca regresję uogólnioną
h-BN – heksagonalny azotek boru
HMH – Huber–Mises–Hencky (hipoteza)
HVOF – natryskiwanie ultradźwiękowe
ISO – Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna
MAO – utlenianie elektrolityczno-plazmowe
MES – metoda elementów skończonych
MHP – młotkowanie maszynowe
MLP – perceptron wielowarstwowy
OFC – miedź beztlenowa
PECVD – chemiczne osadzanie z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmowym
PVD – fizyczne osadzanie z fazy gazowej
RBF – radialna funkcja bazowa
RMS – błąd średniokwadratowy
SFE – energia błędu ułożenia
SPIF – jednopunktowe wytłaczanie przyrostowe
TD – dyfuzja termiczna
TPIF – dwupunktowe wytłaczanie przyrostowe
WC – węglik wolframu
WJ – strumień wody
WJISF – kształtowanie przyrostowe strumieniem wody
WMS – wtórna mgła wodna
ZDDP – dialkiloditiofosforan cynku1
WPROWADZENIE
Technologie obróbki plastycznej pozwalają nadać materiałowi odpowiednie właściwości użytkowe, które zależą od warunków reologicznych procesu obróbki plastycznej oraz od zabiegów cieplno-plastycznych przeprowadzanych w trakcie lub bezpośrednio po zakończeniu procesu kształtowania. Przetwórstwo metali stanowi jeden z najważniejszych sektorów gospodarki. Oprócz ciągłego doskonalenia istniejących metod kształtowania plastycznego wdrażane są także nowe technologie, których celem jest zmniejszenie energochłonności obróbki, modernizacja maszyn technologicznych, narzędzi, a także stworzenie warunków kształtowania przyjaznych środowisku naturalnemu, wpisując się w politykę klimatyczną państw Unii Europejskiej.
Branża przeróbki plastycznej blach jest w dużym stopniu uzależniona od zapotrzebowania ze strony innych sektorów przemysłu, które są jej największym użytkownikiem. Postęp w technologiach obróbki plastycznej stymulowany jest przede wszystkim rozwojem w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym, które obfitują w innowacje egzogeniczne, przede wszystkim w nowe technologie wytwarzania, nowy park maszynowy oraz systemy automatyzujące produkcję. W kontekście koncepcji „Przemysł 4.0” rozwój technologii przeróbki plastycznej może być kołem zamachowym wprowadzanych innowacyjnych wdrożeń. Realizacja tej koncepcji kreuje zwiększony popyt na innowacje w obszarze nowych materiałów oraz technologii wytwarzania. Dążenie do ciągłej optymalizacji kosztów produkcji, rosnące wymagania jakości wyrobów oraz częste zmiany konstrukcyjne wyrobów wymuszają modernizację narzędzi, technologii wytwarzania oraz parku maszynowego. Równolegle wymagane jest kompleksowe podejście do zmniejszenia energochłonności oraz materiałochłonności.
Jednym z kluczowych zjawisk warunkujących otrzymanie wyrobów o odpowiedniej jakości jest zjawisko tarcia występujące pomiędzy powierzchniami narzędzia oraz odkształcanego materiału. Tarcie zachodzące przy dużych wartościach nacisków może w sposób istotny różnić się od zjawisk występujących przy małych obciążeniach oraz w węzłach kinematycznych maszyn z uwagi na duży wpływ odkształceń plastycznych mogących intensyfikować wiele zjawisk w strefie kontaktu. W porównaniu z konwencjonalnymi węzłami kinematycznymi maszyn w procesach kształtowania blach z założenia wytrzymałość materiału jednego elementu pary ciernej (narzędzia) jest znacznie większa niż wytrzymałość elementu współpracującego – kształtowanego materiału, który doznaje intencjonalnych odkształceń plastycznych. Początkowa topografia powierzchni blachy pod wpływem dużych odkształceń podlega ciągłej ewolucji w trakcie procesu obróbki. Zużycie będące efektem mechanicznego oddziaływania trących materiałów jest zjawiskiem utrudniającym uzyskanie elementów o założonej jakości powierzchni. Tarcie nierozerwalnie wiąże się z przeróbką plastyczną metali, a zjawiska z nim związane są nieodwracalne. Technolog ma do dyspozycji wiele środków i metod doboru optymalnych warunków smarowania w celu zwiększenia wydajności i niezawodności procesu kształtowania.
W książce przedstawiono specyfikę zjawiska tarcia występującego w procesach kształtowania blach wykonanych z podstawowych materiałów stosowanych w tłocznictwie, przede wszystkim na potrzeby przemysłu motoryzacyjnego i lotniczego. Wyszczególniono metody badań zjawiska tarcia i zużycia w poszczególnych obszarach formowanej blachy oraz wskazano ich wady i zalety. Dużo uwagi poświęcono także opisowi stanowisk tribologicznych i składających się na nie elementów. Omówiono również rolę tarcia w prowadzeniu typowych i niekonwencjonalnych metod przeróbki plastycznej blach. Scharakteryzowano podstawowe smary wykorzystywane w praktyce kształtowania blach, w tym smary bazujące na olejach roślinnych o wysokim stopniu biodegradowalności wpisującej się w trend projektowania procesów technologicznych sprzyjających ochronie środowiska naturalnego. Znajomość mechanizmów, jakie zachodzą w procesach tarcia i smarowania, pozwala na konstruowanie narzędzi zużywających się w minimalnym stopniu podczas pracy i odznaczających się niezawodnością i trwałością. Jednymi z najbardziej efektywnych sposobów na zwiększenie właściwości fizykomechanicznych narzędzia są metody mechanicznego i fizykomechanicznego umocnienia warstwy wierzchniej, naniesienie odpornych na zużycie powłok i kompleksowa obróbka powierzchniowa. Przedstawiono techniki konstytuowania warstw wierzchnich na narzędziach z uwzględnieniem powierzchni teksturowanych oraz metody laserowego, chemicznego i fizycznego osadzania powłok. Omówiono również materiały oraz powłoki samosmarujące. Efektywność pracy narzędzi do przeróbki plastycznej oraz jakość powierzchni wyrobów zależą przede wszystkim od właściwości eksploatacyjnych warstwy wierzchniej narzędzia, w szczególności jej odporności na zużycie cieplne, tribologiczne oraz zmęczeniowe. Znajomość przedstawionych mechanizmów zużycia narzędzi jest fundamentem w zrozumieniu problemu doboru właściwego materiału i technologii obróbki do wytwarzania określonego wyrobu.
Obserwuje się rosnące zainteresowanie przemysłu motoryzacyjnego blachami ze stopów metali nieżelaznych, które przy wytrzymałości dorównującej stali charakteryzują się mniejszą masą. Wytwarzanie wytłoczek z blach charakteryzujących się niską tłocznością wiąże się z koniecznością pokonania wielu problemów związanych z odkształceniami sprężystymi wyrobów i ograniczoną możliwością zadawania odkształceń. W ostatnich latach wraz z upowszechnieniem obrabiarek sterowanych numerycznie obserwuje się dynamiczny rozwój kształtowania przyrostowego. W procesie wytłaczania przyrostowego trzpień formujący o zaokrąglonym kształcie o swobodnym lub wymuszonym ruchu obrotowym formuje stopniowo blachę, wykonując zintegrowany ruch dookoła brzegu kształtowanego półfabrykatu. Miejscowy charakter kontaktu narzędzi z blachą sprawia, że zjawiska tarcia towarzyszące temu procesowi odbiegają od zjawiska zachodzącego podczas klasycznego wytłaczania. Zwiększone naciski jednostkowe to między innymi większa skłonność do występowania połączeń tarciowych, co z kolei powoduje wzrost oporów tarcia i zwiększone zużycie związane z bardziej intensywnym względnym przemieszczaniem się powierzchni skojarzenia tarciowego.
Przedstawienie specyfiki tarcia zachodzącego w różnych procesach kształtowania ze względu na kinematykę ruchu narzędzi, występujące naciski oraz właściwości tribologiczne narzędzi oraz odkształcanego materiału jest jednym z celów niniejszej publikacji. Wobec licznych problemów towarzyszących deformacji plastycznej materiałów książka stanowi kompendium wiedzy na temat tribologicznych aspektów procesów kształtowania blach. Na wybranych przykładach dokonano analizy zjawisk towarzyszących konwencjonalnym i niekonwencjonalnym metodom obróbki najczęściej wykorzystywanych gatunków materiałów metalowych.
Książka przeznaczona jest dla szerokiego kręgu Czytelników, w szczególności dla studentów, doktorantów, słuchaczy studiów podyplomowych oraz inżynierów, zwłaszcza technologów opracowujących procesy kształtowania wyrobów powłokowych. Może stanowić również wartościową pomoc dla pracowników naukowych zainteresowanych problemami tarcia i smarowania w procesach kształtowana blach.
więcej..
