Odbor technologie tváření kovů a plastů

 

Disertační práce - Ing. Kamil Podaný

PODANÝ, Kamil. Problematika mezní tvařitelnosti dílců z trubek. Brno, 2007. 79 s., CD. FSI VUT v Brně, Ústav strojírenské technologie, Odbor technologie tváření kovů a plastů. Vedoucí disertační práce Prof.Ing.Radko Samek, CSc.

Abstrakt

Práce se zaměřila na problematiku mezní tvařitelnosti tenkostěnných trubek. Cílem bylo ověřit tyto mezní podmínky u austenitické Cr-Ni oceli 17 240 (DIN 1.4301) v souvislosti s jejím chováním při zatěžování. Pro řešení bylo rozhodnuto využít poznatků z dvou okruhů - tahové zkoušky a technologické zkoušky tvářením prolisů Polyuretanem. Na tyto oblasti byl také zaměřen úvodní teoretický rozbor problematiky.

Tahová zkouška plechů a podélných výřezů z trubky umožnila bezproblémové stanovení materiálových charakteristik - exponentu zpevnění a materiálové konstanty. U vzorků celistvých tenkostěnných trubek f20/1 byla během postupného zatěžování pozorována nerovnoměrná deformace podél celé měrné délky zkoušeného vzorku (vznik dvojitého krčku). S uvážením biaxiálního stavu napjatosti, změny deformační sítě a rozborem výsledků zkoušek byl definován postup určení koeficientu zpevnění a materiálové konstanty.

Pro technologickou zkoušku tváření prolisů na tenkostěnné trubce byl navržen a vyroben speciální nástroj. Jako tvářecí médium byl použit váleček Polyuretanu. Po ověření jeho plastických vlastností byl analyzován i vliv jeho tvrdosti na změnu tloušťky stěny u prolisu a vznik trhliny. Vyhodnocením změn deformační sítě a teoretickou analýzou bylo definováno kritické efektivní přetvoření jef a ukazatel napjatosti s2/s1. Provedené experimenty prokázaly vhodnost Polyuretanu jako tvářecího média pro technologickou zkoušku trubek. Na základě získaných hodnot mezního přetvoření byl zkonstruován bod v diagramu mezní tvařitelnosti Keeler-Goodwina platný pro tuto technologickou zkoušku.

Abstract

The thesis is focused on limit formability problems of thin-walled tubes. The tubes are made of the 1.4301 austenitic steel. There are presented two approaches of solving the problem in this work. Tensile tests and forming tests of longitudinal bulges were investigated on thin-walled tubes. A theoretical analysis of involved processes is presented too.

Tensile tests of sheet metal and longitudinal strips of tube wall share a number of material properties, such as work hardening coefficient. The nonuniform straining along the overall sample length (double cone neck) is observed after reaching certain level of loading force during the tensile test of f20/1 tubes. Considering the biaxial stress state and applying the results of the strain grid changes measurements the work hardening coefficient and material constant were defined.

Bulging test of longitudinal ribs were carried out on a specific design tool. A cylindrical block of Polyurethane was used as a forming medium. The influence of Polyurethane hardness on tube thickness changes and crack generation in ribs was analyzed after verification of Polyurethane plastic behaviour. Applying strain grid changes evaluation and theoretical analysis there were defined values of critical effective strain jef and stress factor s2/s1. Test of bulged ribs using Polyurethane as a forming medium proved to be suitable as a technological test of tubes formability. Obtained results were plotted in Keeler-Goodwin forming limit diagram.