1.1 Lemezanyagok tulajdonságai és alakíthatóságuk

1

Lemezanyagok tulajdonságai és alakíthatóságuk

1.1 Lemezanyagok tulajdonságai és alakíthatóságuk A lemezalkatrész-gyártás anyagait részben a szakítóvizsgálatból részben szabványos technológiai próbákból kapott adatokkal jellemezhetjük. 1.1.1 Szakítóvizsgálattal meghatározható jellemzők. A szabványos szakítóvizsgálat (MSZ EN ISO 6892-1) eredményei lemezek esetén is jellemzik az anyagok alakíthatóságát. A határozott folyáshatár a kisebb Re/Rm viszony a nagyobb szakadási nyúlás és kontrakció a jobb alakíthatósára utal. Ezek a jellemzők azonban nincsenek közvetlen összefüggésben az egyes lemezalakító technológiákban elérhető alakváltozás mértékével. Normális irányú anizotrópia A lemezek mélyhúzásra való alkalmassága szempontjából igen fontos a normális (merőleges) anizotrópia. Ez is a lemez szakítóvizsgálatával határozható meg. A lemez próbatest méretei a 1.1. ábrán láthatók.

1.1. ábra. Próbatest lemez szakítóvizsgálatához

A lemez próbatest eredeti méretei (s0,b0, L0) a vizsgálat során megváltoznak. A mérési hossz (L0) növekszik, a vastagság és a szélesség (s0, b0) csökken. A normális irányú anizotrópia a megnyúlt próbatest szélességi és vastagsági irányú valódi alakváltozásának a hányadosa:

b0 b r s ln 0 s ln

(1.1)

Pontosabban mérhető hossz – ill. a szélesség irányú alakváltozás ezért – a térfogatállandóságon alapulva – az s0/s hányadost b0L0/b L hányadossal helyettesíthetjük:

Készítette: Kecskés Bertalan

[email protected]

2012

2


b0 b r b0  L0 ln bL ln

(1.2.)

Általában kb. 20%-nyi hosszváltozáshoz tartozó értékekből határozzuk meg a merőleges anizotrópia értékét. A hengerléssel előállított (finom) lemezek tulajdonságai így a normál irányú anizotrópiája is irányfüggő. A lemez a síkjában is anizotróp. Ezért a r-t is három irányban a hengerlés irányában (r0), a hengerléssel 45°-ot (r45) ill. 90°-ot (r90) bezáró irányban kell meghatározni.

1.2. ábra. A normális irányú anizotrópia irányától való függése

A különböző irányú próbatesteken mért r értékekről határozható meg az átlagos normál irányú anizotrópia, melyet a szakirodalom Lankford féle számnak nevez. r


r0  r90  2  r45 4

[email protected]

(1.3)

2012

3


Különböző lemezanyagok átlagos normális irányú anizotrópiáját mutatja a 1.1. táblázat. Átlagos normál irányú Anyag jelölés anizotrópia DC04 1,66 Lágyacél lemezanyagok

Növelt szilárdságú lemezanyagok

Nagy szilárdságú lemezanyagok

DC05

1,77

DC06

1,79

H220P

1,90

H260P

1,80

H300P

1,50

H260LA

1,20

H300LA

1,06

H340LA

1,00

H380LA

0,87

H420LA

0,85

DP500

0,75

DP600

0,79

CP900

0,89

1.1. táblázat.

Síkbeli anizotrópia Említettük már, hogy a normális irányú anizotrópia is irányfüggő. Ez az ún. síkbeli anizotrópia, mely a következő összefüggéssel határozható meg: r 

r0  r90  2  r45 2

(1.4)

A mélyhúzott darab fülesedését a síkbeli anizotrópia okozza. Fülesedett mélyhúzott edényt mutat az 1.3. ábra.

1.3. ábra. Fülesedett darab


[email protected]

2012

4


A fülesedés mértékét számszerűen az alábbi összefüggéssel jellemezzük:

f

H max  H min H min

(1.5.)

Ha a r közel nulla, a fülesedés mértéke kicsi. A f elérheti azonban a 0,1 – 0,15 értéket is. A teljesen izotróp anyagot r = 1 Lankford féle szám és r=0 síkbeli anizotrópia jellemezné. Mivel a fülesedés többlet kiinduló anyagot igényel és körülvágó műveletre van szükség, ezért mint káros jelenséget kell kezelnünk. Keményedési kitevő Ismert, hogy a gyakorlat számára fontos fémek és ötvözetek hidegalakítás közben különböző mértékben keményednek. A keményedő képességet a fémek, ötvözetek folyásgörbéjének meredeksége mutatja. (Akár a kf=Aön, akár a kf=A+B·ön alakú folyásgörbét log – log diagramban ábrázoljuk, egyeneseket kapunk és az egyenesek iránytangense éppen az n, a keményedési kitevő.) A lemezanyagok minősítése r és n ismeretében A lemezanyagok mélyhúzhatóságát, nyújthatóságát, azok átlagos normális irányú anizotrópiája (r) és keményedési kitevője (n) alapján a Lillet diagram jellemzi.

1.4.ábra. Lillet diagram

1.1.2 Nyújthatósági és mélyhúzhatósági technológiai vizsgálatok Láttuk, hogy a szakítóvizsgálattal meghatározható hagyományos jellemzők (Re, Rm, A11.3, Z) a Lankford szám és a keményedési kitevő összefüggésben van a lemezek alakíthatóságával. Léteznek azonban technológiai próbák is a lemezek nyújtással, mélyhúzással történő feldolgozhatóságának közvetlen meghatározására. Erichsen féle mélyítő próba (MSZ EN ISO 20482) A 1.5. ábrán látható Erichsen-féle mélyítő próba során a leszorító gyűrű megakadályozza a lemez elmozdulását. A szabványban meghatározott méretű, félgömbfejű bélyeg domborítja a lemezt, belenyomja a húzógyűrűbe, mindaddig, amíg a lemezen az első repedés megjelenik. Az ehhez tartozó bélyegelmozdulást mérjük, és mint az Erichsen-féle mélyítési számot (IE) adjuk, meg mint a mélyítő próba eredményét.


[email protected]

2012

5


1.5. ábra. Erichsen féle mélyítő próba

A vizsgálat nem ad a mélyhúzhatóságról közvetlen információt, hiszen a mélyítés során a feszültség és alakváltozási állapot eltér a mélyhúzásnál érvényestől. Ezért inkább a lemezek nyújtva húzhatóságát jellemzi. A vizsgálat eredményéből, pontosabban a szakadási vonal irányából, a felület narancs héjasságából, a szakadási él jellegéből következtetni lehet a lemez anizotrópiájára és szemcsefinomságára. Körvonal menti elvékonyodás, ill. szakadás kellően izotróp lemezre jellemző. Az erősen narancshéjas matt felület a lemezanyag durva szemcseszerkezetére utal. Csészehúzó vizsgálat A csészehúzó vizsgálatban a lemezanyagban ébredő feszültségi állapot és a fellépő alakváltozások megfelelnek a mélyhúzó műveletben fellépő viszonyoknak, tehát jól modellezi a mélyhúzást. A csészehúzó vizsgálatra kialakított berendezés aktív részeit mutatja a 1.6. ábra. A lemezanyagból 58-74(80) mm átmérőjű tárcsákat készítenek 2 mm-enkénti lépcsőzéssel. A tárcsákból 33 mm átmérőjű bélyeggel csészéket húznak. Az a legnagyobb tárcsaátmérő, mely még biztonságosan, a fenék leszakadása nélkül mélyhúzható jellemzi a lemezanyag mélyhúzhatóságát. Amennyiben a maximális kihúzható átmérő pl. 66 mm, ezt IG=66-ként adják meg. A mélyhúzó bélyeg lehet lapos (L), átmeneti (Á) és félgömb végű (F). A kísérlet során használt mélyhúzó bélyeg típusát az IG jelölés után alsó indexben jelölni kell, azaz a jelölés lehet IGL, IGÁ és IGF. A kísérlet technológiai és szerszámozási jellemzői (pl. a szabványban) előírtak, a mérés megismételhetősége érdekében. A csészehúzó próba eredménye valóban a mélyhúzhatóságot jellemzi, fontos azonban tudni, hogy a relatíve vékonyabb lemeznél (azaz ha a lemezvastagság/terítékátmérő viszony kisebb, mint a csészehúzó próbánál) az egy műveletben elérhető alakváltozás, terítékátmérő/mélyhúzott átmérő viszony kisebb lehet, mint az a csészehúzó próba során kapott húzási viszony.


[email protected]

2012

6


1.6. ábra. Csészehúzó próba


[email protected]

2012

1.1 Lemezanyagok tulajdonságai és alakíthatóságuk

Recommend Documents