Wykrawanie jest procesem technologicznym, w którym kluczową rolę odgrywa specjalistyczny rodzaj obróbki blachy. Mimo że działanie to można wykonywać na zróżnicowanych tworzywach, to właśnie ona stanowi najczęściej stosowany materiał używany do obróbki. Na jakie parametry należy zwrócić uwagę realizując proces wykrawania?
Analizując wykrawanie w kontekście technologicznym należy niewątpliwie zwrócić uwagę na czynnik czasu. Proces ten charakteryzuje się bardzo dużą zmiennością wynikającą między innymi z coraz większych możliwości maszyn i urządzeń stosowanych przez firmy oferujące tego typu usługi. Prawdopodobnym scenariuszem jest więc sytuacja, w której metody i założenia dość szybko się deaktualizują lub przynajmniej częściowo są wypierane przez coraz nowsze rozwiązania.
Na czym polega wykrawanie?
Aby zrozumieć, jak ważne w tym procesie są odpowiednie parametry, należy wiedzieć czym właściwie jest wykrawanie. Proces ten zakłada wycięcie w gotowym materiale – tym najczęściej jest blacha, choć może być to również inna forma – oczekiwanego kształtu, którym jest wykrojnik. On z założenia musi być wykonany z materiału o szczególnej twardości i wytrzymałości. Będzie bowiem poddawany szczególnym siłom nacisku.
Proces wykrawania można więc sprowadzić do układu, w którym dochodzi do wycinania wymaganego kształtu na skutek działania wykrojników. One, wykorzystując dużo siły nacisku, wytwarzają element o wcześniej zaplanowanych wymiarach. Proces wykrawania jest więc ściśle uzależniony od rodzaju zastosowanej blachy oraz jej parametrów. Kluczowe znaczenie odgrywa w tym przypadku grubość i twardość obrabianego materiału. Widoczne będą bowiem duże różnice między wykrywaniem w blachach, które stworzone są ze stali nierdzewnej oraz aluminiowych, charakteryzujących się dużo większą miękkością.
Można przyjąć, że najważniejszymi parametrami kontekście wykrawania są takie czynniki jak:
- grubość blachy wyrażana w milimetrach
- obwód zewnętrzny stempla stosowanego w tym procesie wyrażone w milimetrach
- trwałość materiałów i ich wytrzymałość na efekt ścinania, które podaje się w kilogramach przypadających na milimetr kwadratowy.
Na wykrywanie należy jednak patrzeć jako na proces, który wymaga dużego zaawansowania zakresie wiedzy technicznej oraz doświadczenia. Tylko te cechy – w połączeniu z precyzją – zapewniają oczekiwany efekt wytwórczy. Może być bowiem tak, że choć operator zadbał o wysokie parametry tworzywa i wszelkich czynników wykrawania, to błędy ludzkie a nie materiałowe odpowiadają za kosztowne mankamenty w przygotowaniu wykrojnika.
Czytaj także: Sposoby cięcia metali
Jak obliczyć siłę przebicia?
Parametry wykrawania trudno oczywiście rozpatrywać bez odpowiedzi na to, czy można obliczyć niezbędną siłę do wycięcia określonego kształtu z danego materiału. Umożliwia to kalkulator siły wykrywania. W pierwszym etapie należy wybrać rodzaj stali. Może być to materiał niskowęglowy, stal konstrukcyjna, stal nierdzewna, aluminium lub miedź. Kolejny krok to podanie wartości wytrzymałości na rozciąganie, który można traktować alternatywnie wobec wyboru rodzaju stali. Wartość ta wyrażona jest w MPa.
Następnie kalkulator siły wykrawania wskazuje inny parametr – jest nim rodzaj otworu. Może być on na przykład okrągły, ale też kwadratowy, prostokątny, sześciokątny lub inny. Zakładając, że operator chce obliczyć siłę wykrawania, musi też podać grubość blachy wyrażoną w milimetrach. Mając te dane jest w stanie obliczyć jaki nacisk konieczny jest do wykrawania wybranego otworu.
Tak więc, pytanie od czego zależy siła cięcia w tym procesie, trudne jest do ujęcia w formie jednej odpowiedzi. Czynników wpływających na siłę wykrawania jest bowiem sporo. Należy również zwrócić uwagę na kwestię odprawy stempla i matrycy. Widoczny jest między nimi luz, który odpowiada za efektywność działania i może stanowić jeden z najważniejszych czynników w ogólnym procesie wykrawania. Jeśli tego rodzaju prześwit jest niewłaściwy nieodpowiednio dopasowany do grubości płyty i materiału, negatywnie wpłynie na żywotność matrycy.
Parametry wykrawania o fundamentalnym znaczeniu
Przykłady te pokazują, że na proces wykrawania nie można patrzeć jak na rozwiązanie uniwersalne i niezależne od innych czynników. Które parametry są najważniejsze? W pierwszej fazie procesu, którą można określić jako sprężystą plastyczną, siły wywierane na blachę przez zbliżające się do siebie krawędzie tnące są przesunięte, co przekłada się na powstanie momentu odpowiedzialnego za wybrzuszenie. Wyznaczyć je można na podstawie iloczynu siły i przesunięcia.
Drugą fazą jest okres plastycznego płynięcia, w której również najważniejszym czynnikiem jest odpowiedni dobór siły zapewniającej z jednej strony oczekiwany proces, a z drugiej – ograniczający ryzyko odkształceń. Towarzyszy temu wzrost naprężeń tnących, który w przypadku osiągnięcia wartości krytycznej doprowadzą do utraty spójności. W ten sposób materiał przechodzi w fazę pękania.
Oprócz wspomnianej kwestii siły oraz przesunięcia, należy uwzględnić też wpływ luzu na przebieg procesu cięcia. Powinien być postrzegany jako różnica między średnicą matrycy a średnicą stempla. Obrazuje ona luz bezwzględny, który jest przeciwieństwem różnicy odniesionej do grubości ciętego materiału. Ta nazwana jest luzem względnym. Wartość luzu optymalnego musi uwzględniać rodzaj i grubość ciętego materiału. Im grubszy i twardszy jest materiał bazowy, tym większy powinien być luz. Warto pamiętać, że nowoczesne narzędzia do wykrawania wykorzystują inny wariant, czyli tzw. luz normalny. Zapewnia on – ze względu na siłę i pracę wykrawania – optymalne warunki do cięcia podczas całego okresu działania narzędzia.
Czytaj także: Jak dobrać wiertło do gwintu
