Mélyhúzás

A mélyhúzás elve

A mélyhúzás olyan képlékeny alakító eljárás, amellyel sík lemezből üreges testet állítanak elő. Az egyik leggyakoribb és legfontosabb lemezalakító eljárás, melynek során sík lemezből üreges testeket állítanak elő.

A technológia áttekintése

Mélyhúzással készült alkatrészek

Mélyhúzáskor a kiinduló lemezt – a terítéket – húzószerszámban alakítják úgy, hogy húzótüskével átnyomják a húzószerszámon, általában több egymást követő fokozatban. Továbbhúzáskor az üreges előgyártmányt tolják át egyre csökkenő átmérőjű szerszámokon. A mélyhúzás során a teríték még nem alakított része megemelkedik, felhullámosodik, ezért ún. ráncfogóval leszorítják. Az alakítást általában hidegen végzik, csak ritkán alakítanak melegen. A súrlódás és a húzóerő csökkentése, valamint a darab könnyebb eltávolíthatósága érdekében a lemezt és a szerszámot kenni kell, bizonyos esetekben foszfátozhatják, rezezhetik is a lemez felületét.

A húzóerőt a húzóbélyeg fejti ki, amely mozgása közben behúzza a lemezt a húzószerszámba. A húzóbélyeg a lemezt először a húzógyűrű élére hajlítja, majd kiegyenesíti. A mélyhúzás egyik változata (falgyengítésés mélyhúzás) szerint olyan terméket is előállíthatnak, amelynél a csésze falvastagsága kisebb a fenékvastagságnál, azaz a falat vékonyítani kell. Ilyenkor több lépésben történik az alakítás, az első fokozat ráncfogóval, a további(ak) ráncfogó nélkül. A művelet végén a kész üreges darabot lehúzó vagy kitoló segítségével távolítják el.

A mélyhúzást általában mechanikus működtetésű sajtókon végzik, de használnak hidraulikus sajtókat is. A kettős működtetésű mechanikus sajtókon a ráncfogót excenter- vagy bütykös tárcsával, forgattyúval vagy könyökemelővel mozgatják. Egyszerű darab esetén használhatnak merev ráncfogót is. Az alakító gép megválasztásakor többféle szempontot kell figyelembe venni:

Elméleti alapok

A mélyhúzás során a lemez alapanyagot meglehetősen összetett igénybevétel terheli, amit leginkább a sík feszültségállapottal lehet elemezni. Az első vagy előhúzáskor a képlékeny alakváltozás a terítéknek arra a körgyűrű alakú részére korlátozódik, amely a húzószerszám és a ráncfogó közé esik, ahol radiális húzó- és tangenciális nyomófeszültség ébred. A mélyhúzás folyamán a lemezvastagság növekszik, ami a ráncfogóra ható erőt növelné, de ennek megfelelő kialakításával elérhető, hogy a ráncfogó erő állandó legyen.

A mélyhúzáskor fellépő alakító erő Sachs szerint:

F = h ⋅ d ⋅ π ⋅ σ h {\displaystyle F=h\cdot d\cdot \pi \cdot \sigma _{h}} ,

ahol:

h {\displaystyle h} : a kiinduló lemez vastagsága, σ h = σ h 0 + ψ ⋅ k f k ⋅ ln ⁡ D x d {\displaystyle \sigma _{h}=\sigma _{h0}+\psi \cdot k_{fk}\cdot \ln {\frac {D_{x}}{d}}} : az átlagos húzófeszültség, k f k {\displaystyle k_{fk}} : a közepes alakítási szilárdság, σ h 0 = 2 ⋅ F r d ⋅ π ⋅ h {\displaystyle \sigma _{h0}=2\cdot {\frac {F_{r}}{d\cdot \pi \cdot h}}} : a ráncfogó erő által kifejtett közepes súrlódási feszültség, F r {\displaystyle F_{r}} : a ráncfogó erő.

A húzóerő nagyságát több tényező is befolyásolja (geometriai viszonyok, anyagminőség, ráncfogó erő, kenés).

Fontos befolyásoló paraméter a húzószerszám (matricának is nevezik) élének a lekerekítési sugara. A lekerekítési sugárnak optimuma van, a nagyobb kedvezőbb, de a túl nagy sugár a ráncosodásra hat kedvezőtlenül. A lekerekítési sugár a lemezvastagság arányában: r s z / h {\displaystyle r_{sz}/h} = 5…10.

Egy másik geometriai tényező a húzórés, azaz a húzógyűrű és a húzóbélyeg közötti rés nagysága. Első közelítésben, feltételezve, hogy a lemezvastagság változatlan a húzás folyamán, a húzórés azonos a lemezvastagsággal. A lemez vastagságának növekedése miatt azonban annak 1,15…1,2-szeresével számolnak.

A mélyhúzás paramétereit úgy kell beállítani, hogy ne a húzott anyagrészben fellépő húzóerő ne okozzon szakadást. A megengedhető legnagyobb húzóerő:

F m e g = h ⋅ d ⋅ π ⋅ R m ⋅ ( D d − k ) {\displaystyle F_{meg}=h\cdot d\cdot \pi \cdot R_{m}\cdot \left({\frac {D}{d}}-k\right)} ,

ahol:

d {\displaystyle d} a húzott csésze belső átmérője, D {\displaystyle D} a teríték átmérője, k {\displaystyle k} a súrlódási viszonyoktól függő tényező.

Amennyiben több fokozatban történik a mélyhúzás, a továbbhúzás erőviszonyainak a tisztázására a csőhúzás elméleti ismereteit kell felhasználni.

További mélyhúzó eljárások

A mélyhúzás fentebb ismertetett módszerén kívül számos, más elvek szerinti eljárás is kialakult.

Források

Kapcsolódó szócikkek

Fémmegmunkálás
ForgácsolásEsztergálás • Fúrás • Fűrészelés • Gyalulás • Köszörülés • Marás • Szikraforgácsolás • Üregelés • Vízsugaras vágás • Vésés
Képlékeny alakításFolyatás • Hengerlés • Húzás • Kisajtolás • Kovácsolás • Mélyhúzás