2. • KOVANJE
– Slobodno kovanje
– Kovanje u ukovnjima (otvoreni i zatvoreni ukovnji)
• PROVLAČENJE
– Provlačenje punog profila
– Provlačenje šupljeg profila
• DUBOKO VUČENJE
– Alat (žig, matrica, tlačni prsten)
– Greške (nabiranje, pucanje)
• EKSTRUZIJA (ISTISKIVANJE)
– Ekstruzija u toplom i hladnom stanju
• VALJANJE
• SAVIJANJE
• POSEBNI POSTUPCI oblikovanja deformiranjem
– Duboko utiskivanje, površinsko valjanje, utiskivanje navoja i ozubljenja,
tiskanje (pinning), oblikovanje eksplozijom, duboko vučenje
primjenom magnetskog polja…
2
3. KOVANJE
• Najstariji način obradbe metala.
• Postupak oblikovanja, najčešde u toplom stanju.
– Znatno veda deformabilnost materijala pri povišenim temperaturama
– Manje deformacijske sile i manji utrošak rada
– Utrošak energije za zagrijavanje
– Stvaranje obgora i oksida
• Onečišdenje površine materijala
• Skidanje oksida udarcem (krhak) -> maseni gubitak 2 – 5 %
• Mogude je oblikovanje obavljati i u hladnom stanju (sobne temperature).
• Do gotovog otkovka dolazi se postupno (približavanje konačnom obliku).
• Razlozi kovanja:
– Postizanje određenog oblika
– Postizanje određene kvalitete, kakvu je nemogude postidi drugim
tehnologijama (dinamička i izmjenična opteredenja – koljenasta vratila,
zupčanici, ventili, turbinske lopatice)
3
4. Slobodno kovanje
• Najstariji postupak
• Bez upotrebe kalupa
• Primjena kod najsitnijih do najkrupnijih otkovaka koji se zbog
malobrojnosti rade isključivo slobodnim kovanjem
• Osnovne i najvažnije operacije
– Sabijanje (redukcija visine u lateralnome smjeru i slobodno tečenje
materijala u transverzalnom smjeru
– Iskivanje i raskivanje (smanjivanje poprečnog presjeka (debljine)
materijala
4
5. Slobodno kovanje
– Probijanje (oblikovanje slijepe rupe i probijanje)
– Zasijecanje (redovito predoperacija iskivanja )
– Savijanje
• Kod otkovaka velikih masa (koljenasto vratilo) postupak
slobodnog kovanja je jedini način izradbe
6. Kovanje u ukovnjima
• Postupak kod kojeg metal, pod djelovanjem udarca malja kovačkog bata,
ili pod pritiskom pritiskivača preše, ispunjava profilirani prostor izrađen u
kovačkom alatu, tj. ukovnju.
• Suvremena masovna i serijska proizvodnja
• Postizanje odgovarajude kvalitete, odgovarajudeg oblika i ujednačenih
dimenzija gotovog izratka
• Razlikuje se
– Pripremno kovanje (preraspodjela mase)
– Završno kovanje (stvaranje vijenca)
7. Kovanje u ukovnjima
• Sve gravure, uključujudi i onu završnu, nalaze se u istom kalupu
– Brzina rada
– Jedno grijanje
• Kanal za vijenac prima višak materijala
– Kod korektnog kovanja ispunjenje 70 % i jednolika širina vijenca po
opsegu otkova
– 40 % ukupne energije troši se na formiranje vijenca
• Ukovnji
– Otvoreni
• Gubitak materijala do 25 % (vijenac, obgor, slijepe rupe…)
– Zatvoreni
• Precizno određivanje količine materijala sirovca
• Puno veda naprezanja
7
9. PROVLAČENJE
• Postupak kojim se proizvode najrazličitiji šipkasti materijali okruglih,
četvrtastih šesterokutnih i ostalih složenih oblika (žice od 0,008 – 6 mm,
cijevi promjera 1 – 360 mm, debljine stjenke 0,1 – 10 mm…)
• Valjani ili ekstrudirani profili redovito se poslije podvrgavaju provlačenju
(profili žica, valjani profili, šavne i bešavne cijevi…)
9
10. PROVLAČENJE
• Razlozi provlačenja:
– Promjena veličine i oblika
– Očvršdenje
• Tipična obradba materijala u hladnom stanju
• Izbjegavanje izvitoperenja i krivljena (posljedica zagrijavanja)
– Glačanje površine
• Glatkoda površine kao ni jednim drugim postupkom (poliranjem,
honovanjem ili lepovanjem)
– Kalibriranje (točne i jednolike dimenzije presjeka)
– Tehnološka opravdanost (nemogudnost izrade drugom tehnologijom)
10
11. DUBOKO VUČENJE
• Proizvodnja limene robe i preradba lima 0,02 – 50 mm debljine (posude,
kutije, čahure, automobilski rezervoari, limeni radijatori, automobilske
karoserije, sudoperi, dijelovi kudanskih aparata…)
• Tipična obradba u hladnom stanju za vedinu metalnih materijala (h=1mm)
• Kod limova debljine vede od 10 mm, obradba u toplom stanju
• Nema promjene debljine lima
• Načelno, alat se sastoji od tri dijela (žig, matrica, tlačni prsten)
– Tlačni prsten sprječava pojavu nabora na rubu rondele (posude)
– Bez tlačnog prstena ako je lim dovoljno debeo (tlačna naprezanja)
11
12. DUBOKO VUČENJE
• Lim namijenjen postupku vučenja
– mora biti vrlo istezljiv (sadržaj ugljika ispod 0,1 %)
– Kemijski obrađene površine – dekapirani lim (sloj fosfida)
• Proces koji se provodi kroz više faza i u nekoliko alata
– U svakoj fazi efekt očvršdenja
– Nakon 3-4 faze međufazno meko žarenje
• Greške pri postupku dubokog vučenja
– Pucanje lima na dnu posude
• Prevelik odnos vučenja ili prevelika sila tlačnog prstena
– Nejednolika visina posude
• Posljedica anizotropije (istezljivost veda u smjeru valjanja lima)
12
13. DUBOKO VUČENJE
– Raspucavanje ruba
• Ekscentritet žiga i matrice
• Nejednolika debljina lima
• Nedovoljno ili nejednoliko podmazivanje
• Istrošenje ruba matrice ili žiga
• Prevelika zračnost između žiga i matrice
• …
13
14. EKSTRUZIJA (ISTISKIVANJE)
• Postupak oblikovanja u hladnom, toplom ili polutoplom stanju
• Proizvodnja prvenstveno okruglih, četvrtastih i profililarnih šipki i cijevi,
najčešde iz obojenih i lakih metala i slitina (rijetko čelik – velike sile)
• Proizvodnja profila koji se drugačije ne bi mogli proizvesti
14
15. EKSTRUZIJA (ISTISKIVANJE)
• Trupac (sirovac) se lijeva posebnim postupkom tzv. kontinuiranog lijevanja
• Zahtjevi na trupac
– Nema šupljina, pukotina, nakupina troske (površinska obrada)
– Jednolika homogena struktura (postupak homogenizacije)
• Odgovarajuda mehanička svojstva postižu se dobrim stupanjem
prognječenja, 𝐴 𝑡𝑟/𝐴 𝑝𝑟 ≥ 7 (praksa 20-60)
• Istiskivanje do 90 % trupca zbog povedanja sila i eliminiranja škarta
• Previsoke temperature izazivaju lijepljenje
• Prevelike brzine istiskivanja povedavaju sile i izazivaju površinsko
raspucavanje i razdvajanje materijala
15
16. EKSTRUZIJA (ISTISKIVANJE)
• Nakon istiskivanja podvrgavanje postupku ravnanja
– Ravnalice (sistemi valjaka)
– Uređaji za natezanje (natezanje uz trzaj, deformacija ̴ 1 % )
• Mogude i protusmjerno istiskivanje
– Alat se giba u jednom smjeru, a materijal teče u suprotnome
– Redovito u hladnom stanju (udarno protusmjerno istiskivanje)
• Vrijeme udara žiga 0,01 – 0,07 sekundi
• Greške kod istiskivanja
– Izduživanje kristalnog zrna u smjeru deformiranja (različita svojstva u
uzdužnome i poprečnome smjeru)
– Ispucanost (prevelika brzina ili neadekvatno zagrijavanje materijala)
– krupno zrno (na kraju istiskivanja kada se temperatura spusti blizu
temperature rekristalizacije)
– oksidne uključine, šupljine
16
17. VALJANJE
• Najzastupljenija tehnologija
• Valjanje čeličnih ingota u poluproizvode (blum, slab, gredice), koji služe za
valjanje finalnih proizvoda (profili, tračnice, cijevi, limovi i trake)
• Materijal redovito prolazi nekoliko puta kroz suprotno rotirajude valjke
– Kontinuirano smanjenje debljine materijala
– Povedanje širine i dužine materijala
• Predmeti vedih presjeka valjaju se u toplom stanju
– Veda plastičnost
– Mogudnost puno vedih redukcija presjeka
– Manje deformacijske sile te manji utrošak rada
• Tanki limovi i trake valjaju se u hladnom stanju
– Glatkije površine
– Uže tolerancije
– Ekonomičnost (toplinski gubici zbog nepovoljnog odnosa površine i
mase)
17
18. VALJANJE
• Za prvi dio valjanja u toplome stanju dovoljan je jedan, dva ili najviše tri
para valjaka jer se ingot pušta nekoliko puta kroz iste valjke
• Zadnji stupnjevi valjanja u toplome stanju i vedi dio valjanja u hladnome
stanju vrše se na sistemima sa više valjaka
• Manji promjer valjka
– Manje trenje, manja snaga
– Manja krutost valjka (valjani materijal u sredini deblji)
• Bombiranje – korigiranje debljine materijala zadebljanjem centra
• Sistemi sa više valjaka – valjci poduprti s valjcima vede krutosti
– Do 12 valjaka
– Postizanje značajnih točnosti proizvoda
• Profil valjaka
– Glatki valjci (blum, slab, gredica, limovi i folije)
– Profilni valjci (različiti profili i tračnice)
19. VALJANJE
• Postizanje maksimalno mogude redukcije (smanjenje presjeka)
– Veda produktivnost
– Veda deformacija -> homogeniji materijal
• Valjanje cijevi
– Bešavne cijevi (odgovarajuda mehanička
svojstva i visok stupanj sigurnosti)
• Oblikovanje cijevnice
– Bušenje usijanog sirovca i
utiskivanje trna u usijani trupac
• Valjanje cijevnice
– Pilgerovanje
– Kontinuirani postupak valjanja
20. VALJANJE
– Šavne cijevi (transport fluida pod relativno niskim
pritiskom)
• Savijanje trake ili lima u oblik cijevi
– Za d>100 mm, spiralno namatanje oko trna
• Zavarivanje rubova (šavova)
– Plinski, elektrolučno, elektrootporno,
visokofrekventno ili indukcijski
• Ravnanje ili kalibriranje
– Po potrebi
21. SAVIJANJE
• Proizvodnja različite limene robe od tankog lima pa do plašteva teških
kotlova, bojlera, spremnika, rebrastog lima i sl.
• Također oblikovanje raznih profila i cijevi
• Pretežno u hladnom stanju
• Toplo stanje za teške profile, debele limove i cijevi velikih presjeka
• Razlikujemo dva načina savijanja
– Kružno savijanje (savijalice)
• Limovi, trake, cijevi i profili za izradbu kotlova, cisterni, rezervoara…
• Obično tri valjka
– dva donja su pogonjena, tredi se pomiče u vertikalnome
smjeru
– potrebno predsaviti krajeve
• Četiri valjka
– pogonjeni samo gornji valjak
– mogude obaviti i postupak predsavijanja
21
23. SAVIJANJE
– Oštro ili profilno kutno savijanje
• Oblikovanje cijevi, traka i limova debljine 2 mm i duljine 5 m
• Velike plastične deformacije (očvršdivanje materijala)
• Promjena poprečnog presjeka i debljine
stjenke uz premještanje neutralne površine
• Postupno savijanje (hidraulička ili koljenasta preša)
• Kontinuirano (valjci i valjački stanovi za profilno valjanje)
23
24. POSEBNI POSTUPCI
• Hladno duboko utiskivanje
• Površinsko valjanje
• Utiskivanje navoja i ozubljenja
24
28. BATOVI
• Najstariji i prvi strojevi za oblikovanje deformiranjem
• Podjela prema vrsti pogona
– Mehanički
– Pneumatski
– Parni
28
29. Mehanički batovi
• Česta izvedba polužnog bata s oprugom od čeličnih lamela (povoljniji
uvjeti plastičnog tečenja materijala)
– Pojačavanje djelovanja udarca
– Produljenje vremena kontakta malja i obratka
• Pogon redovito elektromotorom i ekscentrom (rotacijsko u pravocrtno)
• Mase maljeva 40 – 250 kg
• Broj udaraca 120 – 300 u minuti
• Na raspolaganju skromna energija
– Kovanje plitkih predmeta (noževi, turpije, dlijeta, alati za kudanstvo…)
• Česte izvedbe mehaničkih gravitacijskih batova, tj. batova sa
slobodnopadajudim maljem (s trakom, remenom, lancem, daskom…)
– S daskom -> masa 40 – 1000 kg, 900 – 1500 mm, energija 0,4 – 1,6 kJ
– S remenom -> masa 100 – 2500 kg, energija 1,6 – 40 kJ
• Jednostavna konstrukcija i lagano održavanja
• Mali broj udaraca
29
31. Zračni i parni batovi
• Jednoradni – podizanje malja
• Dvoradni – uz energiju padajudeg malja dodavanje i energije
komprimiranog zraka ili pare
– Za istu masu malja 35 – 40 % veda energija na raspolaganju
• Manja visina pada malja -> brži strojevi (kratkohodni batovi)
• Pogonski medij
– Pregrijana vodena para (9 bara)
– Komprimirani zrak (7 bara)
• Mase maljeva dvoradnih batova
– Uobičajeno 500 – 16000 kg
– Rijetko 16 – 30 tona
• Zahtijevaju posebne izvedbe konstrukcija koje moraju biti jako dobro
temeljene (opasnost prenašanja vibracija na okolinu)
31
32. Zračni i parni batovi
• Shema i konstrukcija dvoradnog bata s pogonom na komprimirani zrak ili
paru
32
34. Hidrauličke preše
• Za slobodno kovanje vedih i težih otkovaka, za kovanje u ukovnjima (kovanje
dubokih obradaka u obliku čahura), prešanje limenih otpresaka, tamo gdje se
zahtjeva postupak utiskivanja, ubadanja i vučenja sa relativno velikim hodovima
alata
• Male brzine alata
– Pogodne za oblikovanje teže deformabilnih materijala (materijali koji ne
podnose vede brzine deformacija)
• Mirni rad ovakvih presa
– Manji dodaci na obradu
– Vede dimenzijske točnosti
• Izuzetno velike sile
– 1000MN (100 000 t) – najsnažniji do sada izgrađeni strojevi
– Preše od 10MN -> otkovci do 8 tona mase
– Preše do 100MN -> otkovci do 250 tona mase
• Pritisci tlačnog medija od 180 – 240 bara (dalje problem brtvljenje)
• S obzirom na pogon razlikujemo:
– Pogon direktno od pumpi
– Rade s akumulatorom pritiska (niz čeličnih boca kapaciteta 8 m^3)
• Velike hidrauličke jedinice
• Dobava hidrauličkog medija 500 l u 5-10 sekundi
34
36. Vretenaste preše
• Tarne ili frikcijske preše
• Između kovačkih batova i koljenastih preša
– Izraženo udarno djelovanje (batovi)
– Pritisci žiga signifikantno manji nego kod koljenastih preša
• Tipična konstrukcija s dva vertikalna i jednim horizontalnim diskom
• Pogonski moment dobiva pomodu elektromotora
• Trapezni navoj omoguduje prijenos velikih sila i podnošenje velikih pritisaka
• Uobičajena izvedba sa silama 0,8 – 3,5 MN (posebni slučajevi 5 – 20 MN)
• Relativno mali broj udarca (podizanje i spuštanje malja)
– Pogodne za otkovke koji se kuju samo jednim udarcem
36
38. Koljenaste preše
• Sve se više koriste u masovnoj proizvodnji složenijih otkovaka u ukovnjima
i sve se češde koriste umjesto batova (veliki hodovi)
• Pogon se sa elektromotora preko reduktora i spojke prenosi na koljenastu
osovinu (pretvaranje rotacijskog u pravocrtno gibanje)
• Rad sa silama 5 – 100 MN
• Broj hodova 35 – 90 u jednoj minuti
• Pogodne za vrlo širok dijapazon kovanja, no skuplje od batova
38
39. HORIZNOTALNI KOVAČKI STROJEVI
• Kovanje sitnih dijelova u motornoj industriji
– Svornjaci, motke, poluge, cijevne spojnice…
– Dijelovi kod kojih je polazni materijal šipka ili šipkasti odrezak
• Sile sabijanja do 30 MN
• Veličina hoda 80 – 380 mm
39
