Hoofdstuk 4
Door omvormen kan de minder gunstige gietstructuur worden omgezet in een
meer fijnkristllijne structuur zonder gasholten. Omvormen is het op beheerste
wijze plastische veranderen van de vorm van de vast lichaam, zodanig dat de
materiaalsamenhang en dur ook de massa van het lichaam behouden blijft. Bij
het omvormen gaat het om een doelbewuste plastische deformatie om de
beoogde vorm van het werkstuk te verkrijgen.
Omvormbaarheid = de mate waarin een materiaal vervorming kan ondergaan
zonder de samenhang van het materiaal verstoord wordt, in combinatie met de
mate van inspanning en voorzorg , nodig om de gewenste plastische
vormverandering te bereiken. De benodigde kracht wordt niet alleen bepaald
door het materiaal, doch ook door de vorm van het product en vooral door de
wrijving van het werkstukmateriaal langs de oppervlakken van het gereedschap.
Omvormweerstand kw, de proceseigenschap omvormweerstand is dus altijd
groter dan de materiaaleigenschap effectieve spanning.
σ
Omvormrendement:
N k=
Kw
De grens van de benutbare vormverandering wordt bereikt wanneer plastische
instabiliteit optreedt. De meeste processen verlopen onder gecombineerde trek-
en drukbelastingen waardoor in het materiaal scheuren kunnen ontstaan.
Omvormprocessen onder trekbelasting bereiken snel de grens van plastische
instabiliteit, maar asl tijdens het proces versteviging optreedt wordt het bereiken
van plastische instabiliteit wat uitgesteld, dit is het geval wanneer het proces
koud wordt uitgevoerd.
De tempratuur, waarbij het omvormproces plaats vindt, heeft een grote invloed
op het materiaalgedrag. Tijdens het omvormen treedt versteviging op wanneer
het uitgangsmateriaal niet of nauwlijks verwarmd is: koudomvormen.
Halfwarm omvormen: verhoging van tempratuur zal in eerste instantie niet de
kristalstructuur van het materiaal veranderen maar zullen de dislocaties zich,
vanwege het hoger energieniveau gemakkelijker verplaatsen. Hierdoor neemt de
vormveranderingsweerstand af en de breekrek toe. Tempratuurgebied,
0.3XTsm<T<0,5XTsm, waarbij Tsm de smelttemperatuur in Kelvin.
Wanneer de tempratuur nog verder word verhoogd, zal bij een temperatuur
T=0,6XTsm rekrisallisatie beginnen op te treden. Boven een bepaalde
drempelwaarde in de deformatie zullen de gedeformeerde kristallen worden
omgezet in nieuwe kristallen, waarvan de eigenschappen ongeveer gelijk zijn aan
die van het niet-vervormde materiaal. Het effect van de versteviging zal dus door
rekristallisatie verdwijnen. Bij het omvormen boven de rekristallisatietemperatuur
(0.7XTsm<T<0,8XTsm) = warmomvormen, hierbij treedt dus geen versteviging
op waardoor de omvormkrachten lager zij en onder een drukbelasting grote
vervormingen kunnen worden gerealiseerd.
Massief omvormen wordt uitgegaan van staf-,draad-, buis-, of profielmateriaal
en kenmerkt het werstuk door een relatief kleine oppervlakte/volume verhouding.
Op basis van de vorm van eindproduct verder onderverdeling:
- Continu verlopende processen: walsen, extruderen en trekken, voor
het vervaardigen van halffabrikaten
- Cyclisch verlopende processen: smeden, voor de vervaardiging van
discrete (ruwe) eindproducten
Bij het omvormen van een plaat wordt uitgegaan van gewalste plaat en
kenmerkt het werkstuk zich door een zeer groot oppervlak in vergelijking tot het
volume.
Bij walsen kan er onderscheid gemaakt worden tussen langs- en schuinwalsen.
Bij het langswalsen beweegt het materiaal zich loodrecht op de as van de walsrol.
, Bij het schuinwalsen is er een rotatiebeweging van het materiaal en een
voedingsbeweging in de richting van de lengteas van het materiaal. Deze twee
groepen kunnen verder in het vlak- en profielwalsen worden onderverdeeld.
Door profielwalsen kunnen zowel massieve als holle profiellen worden
vervaardigd. Het proces kan zowel warm, halfwarm als koud verlopen. Het
basisproces is vlakwalsen, waarbij het gewalste product een plaat of folie is.
De deformatie, waardoor het verschil tussen begin- en eindsnelheid ontstaat,
wordt verwezenlijkt door wrijvingskrachten, die tussen de plaat en de walsrollen
optreden. Bij een verkleining van de walsroldiameter zal de walskracht afnemen.
Duo- en trio-walswerktuigen worden vooral voor warmwalsen in de beginfase
van het proces gebruikt. Kwarto- of vierlingwerktuigen en het walstuig in
trosopstelling geschikt voor koudwalsen. Schuinwalsen is geschikt voor het
reduceren van cilindrische profielen.
bij het extruderen wordt het uitgangsmateriaal met behulp van een stempel
door een matrijsopening geperst. Bij het basisproces, het meelopend
extruderen verplaats het materiaal zich in dezelfde richting als het stempel. De
voor extrusie benodigde kracht is afhankelijk van de sterkte van het
werkstukmateriaal, de doorsnedeverandering, de wrijving tussen het werkstuk en
de matrijs en van procesparameters zoals temperatuur en extrusiesnelheid.
Bij tegenlopend extruderen beweegt het materiaal zich tegen de
stempelbeweging in. Op deze wijze kunnen zowel massieve als holle profielen
worden gemaakt. Hulsextrusie is een vorm van tegenlopende extrusie waarbij
het niet-geëxtrudeerde restanten van de blenk de bodem van het product vormt.
Bij hydrostatische extrusie wordt de benodigde drukkracht door een vloeistof
op het blok overgebracht.
Een vergelijking tussen het walsen en het extruderen van profielen laat zien dat:
- bij het walsen grotere profieldoorsneden mogelijk
- bij extruderen is de vrijheid in vormgeving groter
- door het aanbrengen van uitsparingen in de walsrollen kan een gewalst profiel
van ribbels voorzien worden, zoals voor betonstaal
- een extrusiematrijs is aanzienlijk goedkoper dan een overeenkomstige set
walsrollen
trekken is een omvormproces, waarbij de dwarsdoorsnede van een massieve
staaf, draad of buis wordt gereduceerd en/of in vorm veranderd door het
uitgangsmateriaal door een matrijs of treksteen te trekken. Bij trekken is
versteviging essentieel voor een goed procesverloop, omdat de trekkracht in
feite op de kleinste materiaaldoorsnede wordt uitgeoefend en daarbij geen
draadbreuk mag optreden. Daarom kan trekken alleen koud worden uitgevoerd.
Smeden is de verzamelnaam van cyclisch verlopende omvormprocessen,
waarbij het werkstuk door drukkrachten wordt omgevormd. Afhankelijk van het
type gereedschap kunnen de smeedbewerkingen in twee hoofdgroepen worden
onderverdeeld:
- vrij smeden, waarbij de vorm van het werkstuk niet of slechts gedeeltijk is
vastgelegd in het gereedschap, en door manipuleren van het werkstuk ten
opzichte van het gereedschap moet worden verkregen
- matrijssmeden, waarbij alle benodigde geometrische informatie van het
smeedstuk in het gereedschap is vastgelegd
preciesmeden, hierbij wordt de hoeveelheid overtollig materiaal, die verwijderd
moet worden, minimaal.
Bij omvormen van een plaat kan de drukspanning in het vlak van de plaat tot
ongewenste plooivorming leiden. Ten aanzien van de eigenschappen van het
uitgansmateriaal spelen niet alleen de verstevigingsexponent en de
voordeformatie een belangerijke rol, maar ook de anisotropie. Een hoge waarde
Door omvormen kan de minder gunstige gietstructuur worden omgezet in een
meer fijnkristllijne structuur zonder gasholten. Omvormen is het op beheerste
wijze plastische veranderen van de vorm van de vast lichaam, zodanig dat de
materiaalsamenhang en dur ook de massa van het lichaam behouden blijft. Bij
het omvormen gaat het om een doelbewuste plastische deformatie om de
beoogde vorm van het werkstuk te verkrijgen.
Omvormbaarheid = de mate waarin een materiaal vervorming kan ondergaan
zonder de samenhang van het materiaal verstoord wordt, in combinatie met de
mate van inspanning en voorzorg , nodig om de gewenste plastische
vormverandering te bereiken. De benodigde kracht wordt niet alleen bepaald
door het materiaal, doch ook door de vorm van het product en vooral door de
wrijving van het werkstukmateriaal langs de oppervlakken van het gereedschap.
Omvormweerstand kw, de proceseigenschap omvormweerstand is dus altijd
groter dan de materiaaleigenschap effectieve spanning.
σ
Omvormrendement:
N k=
Kw
De grens van de benutbare vormverandering wordt bereikt wanneer plastische
instabiliteit optreedt. De meeste processen verlopen onder gecombineerde trek-
en drukbelastingen waardoor in het materiaal scheuren kunnen ontstaan.
Omvormprocessen onder trekbelasting bereiken snel de grens van plastische
instabiliteit, maar asl tijdens het proces versteviging optreedt wordt het bereiken
van plastische instabiliteit wat uitgesteld, dit is het geval wanneer het proces
koud wordt uitgevoerd.
De tempratuur, waarbij het omvormproces plaats vindt, heeft een grote invloed
op het materiaalgedrag. Tijdens het omvormen treedt versteviging op wanneer
het uitgangsmateriaal niet of nauwlijks verwarmd is: koudomvormen.
Halfwarm omvormen: verhoging van tempratuur zal in eerste instantie niet de
kristalstructuur van het materiaal veranderen maar zullen de dislocaties zich,
vanwege het hoger energieniveau gemakkelijker verplaatsen. Hierdoor neemt de
vormveranderingsweerstand af en de breekrek toe. Tempratuurgebied,
0.3XTsm<T<0,5XTsm, waarbij Tsm de smelttemperatuur in Kelvin.
Wanneer de tempratuur nog verder word verhoogd, zal bij een temperatuur
T=0,6XTsm rekrisallisatie beginnen op te treden. Boven een bepaalde
drempelwaarde in de deformatie zullen de gedeformeerde kristallen worden
omgezet in nieuwe kristallen, waarvan de eigenschappen ongeveer gelijk zijn aan
die van het niet-vervormde materiaal. Het effect van de versteviging zal dus door
rekristallisatie verdwijnen. Bij het omvormen boven de rekristallisatietemperatuur
(0.7XTsm<T<0,8XTsm) = warmomvormen, hierbij treedt dus geen versteviging
op waardoor de omvormkrachten lager zij en onder een drukbelasting grote
vervormingen kunnen worden gerealiseerd.
Massief omvormen wordt uitgegaan van staf-,draad-, buis-, of profielmateriaal
en kenmerkt het werstuk door een relatief kleine oppervlakte/volume verhouding.
Op basis van de vorm van eindproduct verder onderverdeling:
- Continu verlopende processen: walsen, extruderen en trekken, voor
het vervaardigen van halffabrikaten
- Cyclisch verlopende processen: smeden, voor de vervaardiging van
discrete (ruwe) eindproducten
Bij het omvormen van een plaat wordt uitgegaan van gewalste plaat en
kenmerkt het werkstuk zich door een zeer groot oppervlak in vergelijking tot het
volume.
Bij walsen kan er onderscheid gemaakt worden tussen langs- en schuinwalsen.
Bij het langswalsen beweegt het materiaal zich loodrecht op de as van de walsrol.
, Bij het schuinwalsen is er een rotatiebeweging van het materiaal en een
voedingsbeweging in de richting van de lengteas van het materiaal. Deze twee
groepen kunnen verder in het vlak- en profielwalsen worden onderverdeeld.
Door profielwalsen kunnen zowel massieve als holle profiellen worden
vervaardigd. Het proces kan zowel warm, halfwarm als koud verlopen. Het
basisproces is vlakwalsen, waarbij het gewalste product een plaat of folie is.
De deformatie, waardoor het verschil tussen begin- en eindsnelheid ontstaat,
wordt verwezenlijkt door wrijvingskrachten, die tussen de plaat en de walsrollen
optreden. Bij een verkleining van de walsroldiameter zal de walskracht afnemen.
Duo- en trio-walswerktuigen worden vooral voor warmwalsen in de beginfase
van het proces gebruikt. Kwarto- of vierlingwerktuigen en het walstuig in
trosopstelling geschikt voor koudwalsen. Schuinwalsen is geschikt voor het
reduceren van cilindrische profielen.
bij het extruderen wordt het uitgangsmateriaal met behulp van een stempel
door een matrijsopening geperst. Bij het basisproces, het meelopend
extruderen verplaats het materiaal zich in dezelfde richting als het stempel. De
voor extrusie benodigde kracht is afhankelijk van de sterkte van het
werkstukmateriaal, de doorsnedeverandering, de wrijving tussen het werkstuk en
de matrijs en van procesparameters zoals temperatuur en extrusiesnelheid.
Bij tegenlopend extruderen beweegt het materiaal zich tegen de
stempelbeweging in. Op deze wijze kunnen zowel massieve als holle profielen
worden gemaakt. Hulsextrusie is een vorm van tegenlopende extrusie waarbij
het niet-geëxtrudeerde restanten van de blenk de bodem van het product vormt.
Bij hydrostatische extrusie wordt de benodigde drukkracht door een vloeistof
op het blok overgebracht.
Een vergelijking tussen het walsen en het extruderen van profielen laat zien dat:
- bij het walsen grotere profieldoorsneden mogelijk
- bij extruderen is de vrijheid in vormgeving groter
- door het aanbrengen van uitsparingen in de walsrollen kan een gewalst profiel
van ribbels voorzien worden, zoals voor betonstaal
- een extrusiematrijs is aanzienlijk goedkoper dan een overeenkomstige set
walsrollen
trekken is een omvormproces, waarbij de dwarsdoorsnede van een massieve
staaf, draad of buis wordt gereduceerd en/of in vorm veranderd door het
uitgangsmateriaal door een matrijs of treksteen te trekken. Bij trekken is
versteviging essentieel voor een goed procesverloop, omdat de trekkracht in
feite op de kleinste materiaaldoorsnede wordt uitgeoefend en daarbij geen
draadbreuk mag optreden. Daarom kan trekken alleen koud worden uitgevoerd.
Smeden is de verzamelnaam van cyclisch verlopende omvormprocessen,
waarbij het werkstuk door drukkrachten wordt omgevormd. Afhankelijk van het
type gereedschap kunnen de smeedbewerkingen in twee hoofdgroepen worden
onderverdeeld:
- vrij smeden, waarbij de vorm van het werkstuk niet of slechts gedeeltijk is
vastgelegd in het gereedschap, en door manipuleren van het werkstuk ten
opzichte van het gereedschap moet worden verkregen
- matrijssmeden, waarbij alle benodigde geometrische informatie van het
smeedstuk in het gereedschap is vastgelegd
preciesmeden, hierbij wordt de hoeveelheid overtollig materiaal, die verwijderd
moet worden, minimaal.
Bij omvormen van een plaat kan de drukspanning in het vlak van de plaat tot
ongewenste plooivorming leiden. Ten aanzien van de eigenschappen van het
uitgansmateriaal spelen niet alleen de verstevigingsexponent en de
voordeformatie een belangerijke rol, maar ook de anisotropie. Een hoge waarde
