184404. lajstromszámú szabadalom • Betétes szerszám fémek, elsősorban réz- és alumíniumötvözetek forgács nélküli alakításához
1 184 104 2 A találmány tárgya betétes szerszám fémek hideg és meleg forgács nélküli alakításához, melynek új kialakítása folytán nagyobb szerszám élettartam, gazdaságosabb szerszámfelhasználás, nagyobb termelékenység és jobb termék minőség érhető el. A találmány szerinti befoglalással a szerszám a külső méretek és a betét — alakító munkát végző — belső profiljának szükség szerinti kiképzésével alkalmas fémek és egyéb anyagok mind hideg, mind meleg forgács nélküli alakítására. Már ismeretes egy hasonló típusú szerszám fémek, elsősorban réz- és alumínium ötvözetek meleg extrudálásához (176 898 lsz. magyar szabadalom). Az addig alkalmazott tömör vagy hagyományos zsugorkötéssel előfeszített betétes szerszámokhoz képest ennek lényegesen kedvezőbb az élettartama, nagyobb termelékenységet, jobb szerszámgazdálkodást és jobb felületi minőségű terméket eredményez. Ugyanakkor a 176898 lsz. szabadalom szerint szerszámnak előnyei mellett hiányosságai is vannak, melyek korlátot jelentenek az élettartam tekintetében és nem teszik lehetővé a betétek gyors és egyszerű cseréjét. A szabadalom szerinti szerszám a hidegalakítás hőmérsékletén nincs előfeszítve, gyakorlatilag csak meleg alakításnál alkalmazható. Elemeztük az említett hiányosságok okait és azt találtuk, hogy a hiányosságok a betétes szerszám befoglalási módjának megjavításával elkerülhetők. Találmányunkat ábrák segítségével magyarázzuk. Az 1. és a 2. ábra extrudáló szerszám betéténél szemlélteti az ismert és a találmány szerinti befoglalási mechanizmus közötti különbséget. A 3., 4. illetve 5. ábra szemlélteti — egyező befoglalás mellett — a dróthúzó, hidegfolyató, illetve mélyhúzó szerszám alakító nyílásának megfelelő kiképzését. A befoglalási mechanizmus jó követhetősége érdekében az 1. és a 2. ábránál szembeállítjuk egymással a technika állása szerinti, illetve a találmány szerinti szerszám — tükörszimmetriasíkban vett — egy-egy félmetszetét. Az 1. illetve 2. ábra bal oldalán (la, illetve 2a ábra) a technika állása szerinti szerszám bal oldali félmetszetét, a jobb oldalán (lb és 2b ábra) a találmány szerinti jobb oldali félmetszetet mutatjuk. Az 1. ábrán a szerkezeti jellemzők hivatkozási számait tüntetjük fel, a 2. ábrán az erőjáték komponenseit jelöljük, mimellett mindkét ábrán ugyanazt a szerszámot ábrázoljuk. A két félábrát középet lezáró eredményvonalak a szimmetriasíkot jelölik, valójában tehát a két eredményvonal — az alakító nyílás felezősíkjában — egybeesik. Az alakító nyílás d átmérőjét azért jelölhetjük a két félábrára kiterjedően, mert az eltérő befoglalás a betét alakjára csak más helyen hat ki, az alakító nyílás természetesen változatlan, az a szimmetriasík mindkét oldalán — tehát mind az ismert, mind az új kialakítás esetén — tükörszimmetrikusan egyező. Az 1. ábrán látható, hogy mind a technika állása szerinti, mind a találmány szerinti betétes szerszámnál a fémkeretbe — a fémkeret anyagától eltérő anyagból készült — 1', illetve 1 betét illeszkedik. Míg azonban az ismert szerszámnál a fémkeretet az összefüggő 4' köpeny alkotja, addig a találmány szerint a fémkeretet 2 betétgyűrű, 3 támasztógyűrű és 4 köpeny alkotja. A 4 köpeny belső fala három lépcsőfokból álló lépcsős hengerfelület, melynél az alsó 5 rész menetes átmérője a legnagyobb, a felső 6 rész átmérője a legkisebb, az alsó 5 részbe illeszkedik menetes kötéssel a 3 támasztógyűrű, a középső és felső 8, illetve 6 részbe illeszkedik a 2 betétgyűrű ; a 3 támasztógyűrű és a 2 betétgyűrű között 7 légrés van, a 2 betétgyűrű belső 9 palástfelülete a 3 támasztógyűrű irányába bővülő kúpfelület, melynek kúpfélszöge 10—45°, előnyösen 12,5—15° és az 1 betét a 3 támasztógyűrűre támaszkodva ehhez a kúpus 9 palástfelülethez illeszkedő alakú. A 2a ábrán látható, hogy a melegalakítás hőmérsékletén a nagyobb hőtágulású 4' foglalóköpeny belső 9' kúppalástja az 1' betét számára kedvezőtlenül torzulva tágul (a A torzulás mértéke legfeljebb 1—2 század mm), így az T betét kritikus d átmérője előfeszítés nélkül marad. Ugyanakkor a betét felületére az alakítandó fém által gyakorolt, egyenletesen elosztó P0 terhelés egy körgyűrűre vonatkoztatott, a szimmetria tengelytől a felületi egyenlőségből következően közel két harmad távolságra ható eredő Pc erő az eredő re karon egy, a keresztmetszetnek az alakítást végző szakaszán húzófeszültséget ébresztő nyomatékot hoz létre. Mivel az eredő Pe erő hatásvonala az adott keresztmetszet C súlypontján kívül esik (ha két egymásra merőleges tengely körül valamely keresztmetszet statikai nyomatéka egyenlő nullával, akkor ezeket a tengelyeket súlyponti tengelyeknek, keresztezési pontjukat súlypontoknak nevezzük: lásd V. I. Feodosev Soprotivlenie Materialov III. fejezet) így a Pe erő az r, karon további Mi nyomatékot hoz létre, amely szintén a keresztmetszetre merőlegesen ható húzófeszültséget ébreszt; így jön létre az ábrán jelölt, t irányú őt feszültség, melynek hatására a betét szétrepedhet. Folyamatos alakítás esetén a betét és a köpeny között a sugárirányú hajszálrepedések ellenére beállhat egy stabil állapot, s a szerszám addig üzemeltethető, amíg a termék felületén hosszirányú, a hajszálrepedések okozta karcok nem jelentkeznek. Rövid ideig tartó, de többszöri alkalmazás esetén a megrepedezett betét és a köpeny között az egyensúly nem tud beállni, mivel minden egyes lehűléskor a köpeny visszanyeri eredeti alakját, az újbóli felmelegítéskor a betét elvesztheti stabilitását és széteshet, vagy rosszminőségű, karcos terméket eredményez. A 2a ábrán egy további hiányosság is kivehető. Az eredő Pe erő hatásvonalán kívül eső betétrész, mely minden irányból ható nyomásnak van kitéve, merev testnek tekinthető. Ahol a 9' kúppalást mentén az 1' betét felfekvése megszűnik, attól az F palásttól a szimmetria tengely felé eső betétrész viszont csak egyirányú (az eredő Pe erő irányába ható) nyomásnak van kitéve. Mivel a betét e kritikus része a 7' légrés miatt a Pe erő irányával szemben nincs alátámasztva, így az 1' betét az F paláston nyírásra van igénybe véve. Az 1' betét anyaga általában rideg (pl. A1203), nyírószilárdsága lényegesen kisebb mint a nyomószilárdsága (r < 0,1—0,5 ót ahol J;aZ tengely irányában ható feszültség). Kedvezőtlen üzemi körülmények között (pl. nem elég meleg az alakítandó fém) a fellépő nagyobb terhelések hatására a betét idő előtt tönkremehet. Az említett foglalási mód harmadik hiányossága jelentkezik, ha az első két eset valamelyikének bekövetkezése miatt a betétet cserélni kell. A betétek rögzítése fix, a 11' rögzítőgyűrű (la ábra) csak forgácsolással távolítható el. Ebből következik, hogy a betétek cse-5 10 ‘5 20 25 no .15 40 45 50 55 50 65 2
