capitolul 5dp

8/3/2019 capitolul 5dp

1/17

CAPITOLUL 5PRELUCRAREA PRIN FORJARE

5.1 Noiuni generale

Prin forjare se nelege procesul de deformare plastic ce se realizeaz sub aciunea unotensiuni de comprimare statice (forjarea la prese) sau dinamice (forjarea la ciocane), ntre dousuprafee plane (forjarea liber) sau profilate (forjarea n matrie matriarea).

Operaiile tehnologice de baz ce se efectueaz prin forjare sunt:- refularea, prin care corpului supus deformrii i se micoreaz nlimea iniial,

crescndu-i seciunea transversal (fig. 5.1.a). Gradul de deformare realizat prin refulare se poaexprima prin reducerea relativa a nlimii semifabricatului () i prin coeficientul de alungire( ), care, n cazul refulrii, poart i numele de coroiaj, simbolizndu-se cu C;

0

0 0

; ;n nh h S

h S = =

Fig. 5.1 Schemele operaiilor de forjare liber:a - refulare; b - ntindere; c - gurire deschis; d - gurire nchis; e - ndoire; f - rsucire.

- ntinderea, care se realizeaz printr-o succesiune de refulri pariale pe lungimeasemifabricatului, pe una sau dou direcii diametral opuse, n vederea reducerii seciunitransversale i creterii corespunztoare a lungimii sale (fig.5.1.b). Refularea efectuat n timpuntinderii se deosebete de. procesul propriu-zis de refulare prin faptul c semifabricatul supuntinderii prezint extremiti n afara zonei de deformare, care influeneaz desfurare procesului de prelucrare plastic din interiorul zonei de deformare;

- gurirea prin forjare, care se folosete n scopul obinerii unor semifabricate cu unorificiu cilindric strpuns sau nestrpuns cu dimensiuni mari.

Gurirea prin forjare poate fi deschis (fig.5.1.c) sau nchis (fig.5.1.d). La gurireadeschis pe lng obinerea orificiului se produce i o modificare a dimensiunilor iniiale alsemifabricatului (scade nlimea, iar diametrul exterior crete).


2/17

Gurirea nchis, care este caracteristic matririi, are ca efect o cretere a nlimiisemifabricatului, iar diametrul su exterior se mrete n msur relativ mic, pn la valoarediametrului matriei n care se execut gurirea;

- ndoirea prin forjare, care se efectueaz n vederea obinerii unor anumite unghiuri ntre fibra neutr a diferitelor zone ale semifabricatului i fibra sa neutr n stare nedeformatsub aciunea unui moment de ncovoiere (fig.5.1.e). Prin ndoire se modific de asemenea

forma seciunii transversale a semifabricatului n zona de deformare, difereniat deasupra i sufibra sa neutr;- rsucirea care reprezint operaia de forjare ce asigur, sub aciunea unui moment de

torsiune, rotirea seciunilor transversale ale semifabricatului cu un unghi direct proporional, cdistana dintre seciunea considerat i o seciune de origin (fig.5.1.f)

Aceste operaii specifice forjrii libere pot apare i la forjarea n matrie, dar nu n totvolumul corpului ci doar zonal.

5.2. Refularea prin forjare

La refulare tensiunea principal maxim ( 1) este asigurat de fora de deformare P ,genernd deformaia maxim1 n sensul micorrii nlimii semifabricatului, iar tensiunile principale medie i minim 2 i 3 apar n plan transversal datorit efectului forelor de frecarede pe suprafaa de contact, de frnare a deformaiilor 2 i 3, prin care se mrete seciuneatransversal a semifabricatului.

Ca urmare a faptului c tensiunile de frecare au valoarea maxim la nivelul suprafeelorde contact i scad pn la zero n seciunea corespunztoare jumtii nlimii semifabricatuluefectul lor de frnare a deformaiei scade pe nlimea corpului i n consecin deformaia prirefulare se obine neuniform aprnd convexitatea suprafeelor laterale ale semifabricatuludup deformare (bombarea semifabricatelor cilindrice).

Gradul de neuniformitate a deformaiei respectiv gradul de bombare a semifabricatuludepinde de condiiile de frecare de pe suprafaa de contact. Astfel, cu ct valoarea coeficientulude frecare este mai mare, cu att diferena dintre diametrul maxim (la mijlocul nlimisemifabricatului) i diametrul minim (la nivelul suprafeei de contact) va fi mai mare. Acest grade bombare depinde i de raportul dimensiunilor iniiale ale semifabricatului. Astfel, cu ct estmai mare raportul dintre diametrul i nlimea semifabricatului iniial, cu att va fi mai migradul de bombare (), iar valoarea sa maxim se va obine pentru grade de reducere mai mici.

Ca urmare a dependenei dintre gradul de bombare i valoarea coeficientului de frecarerefularea unei probe cilindrice ntre suprafee plane poate fi folosit ca o metod de determinara coeficientului de frecare folosindu-se urmtoarea relaie de calcul:

1,52

0

6,25( 2 )1

d f

h = +

(5.1)

Pentru calculul presiunii i respectiv a forei necesare pentru refulare, n literatura despecialitate se dau diferite relaii n funcie de forma seciunii transversale a semifabricatului, draportul dintre diametrul seciunii transversale i nlimea corpului supus refulrii, n funcie d

modul de variaie al tensiunii de frecare i al presiunii pe suprafaa de contact dintre scul corpul refulat etc.Astfel n cazul refulrii reale ( f 0) a unui corp cilindric n care distribuia tensiunilor pe

un element de volum infinit, mic este redat n figura 5.2, ecuaia de echilibru a proiecieforelor pe planul I-I va fi:

max min

min

D D

D

=


3/17

( )( )2 0 3 0 2 2 02 sin d d d 22 c x h h x x x h f

+ + + (5.2)

Admind c deformarea este simetric ( 2 = 3), unghiuleste foarte mic (sin /2= /2), tensiunea de frecare este constant pe suprafaa de contact ( = f 0 = ct.) i, neglijnd termenii infinitmici de gradul II, ecuaia (5.2) devine:

0

20

2d d f xh

= (5.3)

Integrndu-se aceast ecuaie diferenial rezult:

2

02

00 0

2 x f d dxh

=

sau0

20

2 f x C h = +

(5.4)Constanta de integrare C se determin din condiiile:

0

2d x=

i 2 0 =

obinndu-se0 0

0

, f d C h =

respectiv

0 0 02

0 0

2f d

f xh h

= +

.nlocuind n ecuaia simplificat a plasticitii valoarea lui 2 din expresia de mai sus

rezult urmtoarea relaie de repartiie a presiunii pe suprafaa de contact:

(5.5)

Din relaia (5.5) se obin urmtoarele valori minime i maxime ale presiunii (fig. 5.3):

- valoarea minim pentru min2 cd x p = = ;

- valoarea maxim pentru 0max0

0 1c fd x p h = = + .

Pentru a determina presiuni medii se va avea nvedere c zona triunghiular a diagramei de repartiie a presiuni pe suprafaa de contact are centrul de greutate la o

distana fa de baz egala cu13 din nlime. Deci, presiunea

medie va fi:0

med min max min min max

0

1 2 1 2 1( ) 1

3 3 3 3 3c c fd

p p p p p ph

= + = + = + +

sau

01 2

0

21

2c cd f

p xh

= = + = +

Fig. 5.2 Tensiunile ceacioneaz pe un elementde volum dintr-un cilindru

supus refulrii.

g. 5.3 Alura curbei de variaie aesiunii i tensiunii de frecare perafaa de contact a unui cilindru

supus refulrii.


4/17

n aceast ultim expresie, dat de Siebel, c reprezint limita de curgere a materialuluirefulat, la care se va ine cont de condiiile de temperatur i de viteza de deformaie cu care arloc refularea.

Cunoscndu-se presiunea medie de deformare, fora necesar pentru refularea de la cotainiial h0 la cota final hn va fi: med n P p S = , (5.7)

n care Sn este seciunea suprafeei de contact dup refularea la cota final hn.Din legea volumului constant rezult c , n funcie de care fora derefulare va fi:

(5.8)

La rndul, su lucrul mecanic necesar pentru refulareacu un grad absolut de reducere dh va fi:

z med med

z

V dL P dh S p dh p dhh

= = =. (5.9)

Integrndu-se relaia de mai sus i admind c presiunea medie este constant, rezult:

0 0 000

0

1 ln3

n

z n n

h h fd hdh L V p V p ln V med med h h h hh

= = = +

, (5.10)

n careV este volumul corpului refulat cu diametrul iniiald 0 i nlimea iniialh0..

5.3 ntinderea prin forjare

Deformarea plastic prin ntindere efectundu-se printr-o succesiune de refulri parialerezult urmtoarele :

- strile de tensiune i de deformaie sunt cele caracteristic refulrii;- presiunea medie, fora i lucrul mecanic necesare pentru efectuarea unei singure etape

din procesul de ntindere se vor putea calcula folosindu-se relaiile date pentru refulare (5.6; 5.85.10), n cared se va nlocui cu lungimea de prinderel 0, cu condiia ca (n cazulsemifabricatelor cu seciunea transversala dreptunghiular).

Lucrul mecanic total necesar pentru realizarea ntinderii nn etape va fi egal cu sumalucrurilor mecanice consumate la fiecare refulare parial:

0 0 2

1 1 1 2 3

ln ln ln ln ... ln n

ii med med

i

l h l l L L p V p V

h h h h = = = + +

sau

0 1 2 1

1 2 3 1

1 2 3

...ln ... ln

...n

med med nn

h l l l L p V p V

h h h h

= = (5.11)

n care:

1

11

;l h

=

22

2

...l h

=

11

1

nn

n

l h

=

.Din aceast relaie rezult c lucrul mecanic total necesar ntinderii prin forjare crete

foarte brusc, odat cu creterea numrului etapelor n care se execut operaia de ntindere.Pentru determinarea dimensiunilor semifabricatului dup operaia de ntindere prin

forjare, valoarea coroiajului (coeficientul de alungire) se va exprima cu relaia:

(5.12)( )

0 1

1 0

1

1 1

S LC

S L= = =

00n

n

hS S h

=

0 00 0

0

1n

h fd P S h h

= + +

0 2l h


5/17

n funcie de relaia (5.12), rezult urmtoarele dimensiuni ale semifabricatului obinut printindere :

- seciunea transversal: S1=S0[1-(1-)]- nlimea seciunii transversale: h1=h0(1-)

- limea seciunii transversale:

- lungimea semifabricatului:

n afara semifabricatelor cu seciune ptrat sau dreptunghiular deformate ntresuprafee plane, ntinderea se realizeaz i n cazulsemifabricatelor cu seciune circular (att ntrescule cu suprafee plan-paralele, ct i ntre sculecu suprafee profilate) sau cu seciune inelar(ntinderea pe dorn).

n cazul ntinderii semifabricatelor cuseciune circular ntre scule cu suprafee plan- paralele (fig.5.4.a) se consider c deformarea areloc cu grade de reducere mici, dup fiecare etapde deformare (lovitur de ciocan sau curs a presei) semifabricatul se rotete, iar forele defrecare fiind foarte mici, se neglijeaz. n acestecondiii fora de deformare se calculeaz curelaia:

22 12

b P K b l d

= + (5.13)ntinderea ntre scule profilate, crend stri de tensiune caracterizate de valori ridicate ale

presiunii hidrostatice, este recomandat n cazul materialelor metalice greu deformabile.La sculele profilate, cu ct unghiul de contact (fig. 5.4.b) este mai mare, cu att eforturile

de ntindere din seciunea transversal a semifabricatului (generatoare de fisuri) sunt mai mici. acelai timp ns, pe msur ce unghiul de contact crete, se mrete i valoarea forei dedeformare, conform expresiei :

22 13

l P K f l d d

= + (5.14)La ntinderea pe dorn pot exista urmtoarele variante:

- ntindere cu meninerea constant a diametrului interior (fig. 5.4.c) n scopul reduceridiametrului exterior i a grosimii peretelui i creterii corespunztoare a lungimii produsulutubular. Cnd grosimea peretelui tubului este mai mic dect raza dornului, se recomand cantinderea s se realizeze ntre scule profilate, cu lime mic ( B);

- ntinderea pieselor inelare n vederea creterii diametrului i reducerii grosimii peretelu(fig.5.4.d). n acest caz, se recomand ca limea sculei - B - s fie mai mare ca limea piesei,aceasta n vederea evitrii lirii i intensificrii curgerii materialului n direcia circular.

5.4. Gurirea prin forjare

Strile de tensiune i de deformaie n cazul operaiei de gurire deschis sunt diferite, nfuncie de zona din semifabricat luat n studiu. n general, se deosebesc dou zone caracteristici anume cea de sub scula de perforare A i zona inelar B din jurul dornului de gurire(fig. 5.5.a).

( )( )

( )011 0

1 0

1 1 1 11 1

S S b bh h

= = =

( )1 01

1 1 L L=

Fig. 5.4. Procedee de ntindere asemifabricatelor cu seciune circular (a i b)

i cu seciune inelar (c i d)


6/17

n zona A materialul se afl sub o stare de tensiune cu comprimri triaxiale datorit foreide gurire (care genereaz tensiunea 1), reaciunii materialului din zona B la apsareaexercitat de materialul din zona A i forelor de frecare (care genereaz tensiunile 2 i 3 din plan transversal).

n zona B starea de tensiune este plan cu tensiuni de comprimare n plan transversal,generate de forele de apsare a materialului din zona A i ale forelor de frecare de pe suprafaade contact. Aceste stri de tensiune dau natere n ambele zone la stri de deformare cucomprimri pe dou direcii i ntindere pe cea de-a treia.n cazul guririi nchise, specific n special matririi, zona de sub poanson estetensionat n mod similar cu zona A de la gurirea deschis, cu deosebirea c tensiunea radial 2nu produce deformarea zonei inelare Bci asigur deformarea zoneiC n sensul creterii nlimiisale (fig. 5.5.b).

n zona B, dac nu se ine cont de frecarea dintre material i scule, schema strii detensiune este plan (comprimare pe dou direcii), iar dac nu se neglijeaz frecarea dintrematri i material, schema strii de tensiune va fi de comprimare triaxial (stare spaial dtensiuni), ca i n cazul zonei A.

Fig. 5.5 Zonele caracteristice i schemele strilor de tensiune i de deformaien cazul guririi deschise (a) i a guririi nchise (b)

ZoneleC , att la gurirea deschis ct i la gurirea nchis se poate considera, din punctde vedere practic, c nu sunt supuse unor stri de tensiune.

innd cont de strile de tensiune ce acioneaz la gurirea nchis, caracterizate de valorde presiuni hidrostatice mult mai ridicate dect la gurirea deschis, asigurnd astfel o cretere plasticitii, acest procedeu de gurire se recomand a fi folosit n special n cazul materialelometalice greu deformabile, cu toate c fora necesar pentru gurire se mrete foarte mult.

Pentru calculul forei de gurire se recomand urmtoarele relaii- la gurirea deschis, fr frecare dintre poanson i corpul deformat:

4

)ln61

1(22d

d D

hd

k P ++= ; (5.15)

- la gurirea deschis cu frecare ntre poanson i corpul deformat:

4

4ln61

122d

d h H

f d D

hd

k P

+++= ; (5.16)

- la gurirea deschis cu poanson inelar: ( )22

4412 t e

t e

d d d d

l f k P

++=

, (5.17)

n care:d e i d i sunt diametrele exterior i interior al poansonului tubular;


7/17

- lungimea de ptrundere a poansonului n corpul deformat.- la gurirea nchis:

46

4222d

hd

d Dl

f k P

++= . (5.18)

5.6. ndoirea prin forjare

Operaia de ndoire prin forjare are loc printr-o deformaie plastic local caracterizat durmtoarele scheme de tensiune i deformaie.

- n partea interioar a zonei de curbur (I) starea de tensiune este de comprimaretriaxial, care genereaz o stare de deformare care asigur mrirea dimensiunilor pe cele doudirecii ale seciunii transversale i micorarea lungimii zonei de curbur;

- n partea exterioar a zonei de curbur (II) starea de tensiune este n general de traciuntriaxial, genernd o stare de deformare care asigur micorarea dimensiunilor pe cele doudirecii ale seciunii transversale i mrirea lungimii zonei de curbur. n unele cazuri ns, cumeste de exemplu la ndoirea unor bare cu lime mare ( B>3H ), starea de tensiune este dentindere pe dou axe, tensiunea de pe direcia radial fiind de comprimare, iar starea dedeformare este plan, ca urmare a faptului c deformaia pe limea semifabricatului este practineglijabil. De asemenea, la ncovoierea barelor foarte nguste starea de tensiune devine plantensiunea de pe direcia nlimii fiind practic nul, iar starea de deformare rezultat este dntindere pe dou direcii i comprimare dup cea de-a treia.

Fig. 5.6. Principiul ndoirii n matri i schemele strilor de tensiune i deformaie

Ca urmare a strilor de deformare care apar n zona curbat a semifabricatului, seciunesa transversal se denatureaz (seciunea ptrat trece n trapezoidal, iar cea rotund n elipticcu att mai pronunat cu ct raza de curburr este mai mic n raport cu grosimea, iar seciuneatransversal a semifabricatului este mai mare.

Schimbarea semnului dimensiunilor n cele dou pri caracteristice ale zonei de curburconduce la ideea existenei unei linii neutre la nivelul creia i tensiunile i deformaiile sunnule. Poziia acestei fibre neutre depinde de raza de curbur pe care se efectueaz ndoirea (r ) igrosimea semifabricatului. Astfel, raza dup care are loc curbarea fibrei neutre este dat dexpresia: = r + k H sau = r + k D,(5.19)n carek este un coeficient ce ine seama de grosimea H sau diametrul D al semifabricatuluindoit.

Cu o oarecare aproximaie raza a fibrei neutre se poate calcula i n funcie de razele lainteriorul (r ) i exteriorul ( R) zonei de curbur: = r R (5.20)


8/17

n cazul ndoirii n matri, n condiii de deformare plastic la cald, fora necesar pentrundoire va fi: P =1,555 H Bc (5.21)

Dac ndoirea are loc la rece, iar materialul se ecruiseaz, momentul necesar ndoirii secalculeaz cu relaia:

M = 1,55 B' 2

2( ) 1 4

4 2 3 3c D D R r r H R R r

R + +

(5.22)

n care:'

c este limita de curgere a materialului semifabricatului ndoit, care ine cont de gradulde ecruisare rezultat prin ndoire la rece:

'

c =

( )( )2

1 2

1

r r

; (5.23)

r este rezistena la rupere a materialului; r - striciunea n momentul gtuirii prin proba detraciune; - striciunea rezultat n urma deformrii prin ndoire; D - modulul de ecruisare,

calculat cu relaia: D =( )2

1

r

r

+ (5.24)

n cazul n care ndoirea se realizeaz dup un ablon de razr , ca o grind ncastrat laun capt i cu o for concentrat la cellalt capt (fig. 5.7), valoarea forei de ndoire este dat d

relaiile:

- pentru seciune transversal dreptunghiular: P =

2

4 12

c

B H H

r

+

; (5.24.a)

- pentru seciune transversal circular cu diametruld : P =

3

6 12

c

d d

r

+

. (5.24.b)

5.7. Rsucirea prin forjare

Pentru executarea operaiei dersucire este necesar ca n seciunilematerialului s apar tensiunitangeniale, care se vor repartiza diferitn funcie de comportarea materialuluin timpul deformrii. Astfel, n cazulrsucirii cu deformri plastice nntreaga seciune a corpului (rsucirela cald cu viteze reduse) tensiuniletangeniale sunt constante pe seciune

(fig. 5.7.a) pe cnd n cazul rsuciriiexecutat n condiii elastice n centrulacesteia (rsucire la rece sau la otemperatur inferioar celei derecristalizare a materialului) tensiuniletangeniale variaz de la zero n axacorpului i pn la valoarea maxim

( max) pe suprafaa exterioar (fig. 5.7.b).Indiferent de modul de comportare a materialului

metalic n timpul rsucirii, starea de tensiune n interiorulcorpului, generat de momentul de torsiune, este de traciune

triaxial, n timp ce pe suprafaa corpului apare o stare detensiune plan de tip P2 (fig. 5.8) cu tensiuni egale i de semncontrar, nclinate la 45 fa de axa de rsucire i egale n

Fig. 5.7. Schema operaiei de rsucire i modul de variaie atensiunilor tangeniale pe seciunea semifabricatului:

a n cazul deformrii plastice (fr ecruisare);b n cazuldeformrii plastice n zona periferic i elastice n zona central.

Fig.5.8. Schema tensiunilor ceacioneaz pe suprafaa

exterioar a unui semifabricatsupus torsionrii


9/17

acelai timp i cu tensiunile tangeniale ce iau natere n dou plane perpendiculare ntre eledintre care una coincide cu axa de rsucire a corpului.

La nceputul procesului de rsucire apar axial eforturi de comprimare, iar dup ctevarevoluii eforturile devin nule trecnd apoi n eforturi de traciune.

n timpul deformrii prin torsiune, particulele corpului se deplaseaz pe distane diferitn funcie de poziia lor fa de seciunea fix I-I i axa de rotaie a corpului. Dup cum seobserv din figura 5.8 punctele A, B i C se deplaseaz n punctele A, B i C, iar distanel

AA< BB< CC. Ca urmare, n corpul supus rsucirii apar stri de deformare diferite. Astfel zona periferic apare o deformare dup schema DIII, iar n zona axial deformarea are loc dupschema DI. Ca efect a acestor stri de tensiune i de deformare corpul supus rsucirii se scurteazcrescndu-i n acelai timp seciunea transversal. Aceast modificare a dimensiunilor corpulu prin rsucire depinde de natura materialului i de condiiile de deformare. Astfel, micorarelungimii unei probe supuse rsucirii va fi cu att mai pronunat cu ct numrul de evoluiefectuate este mai mare i temperatura de deformare este mai ridicat.

Pentru calculul micorrii lungimii (l) se recomand urmtoarea relaie:

2 d l , (5.25)

n cared este diametrul corpului supus rsucirii; - unghiul de rsucire exprimat n radiani; i - eforturile normale i tangeniale aprute n timpul rsucirii. Pentru cazul oeluluideformat prin rsucire ntr-un interval de temperatur 8001200C, raportul0...0,3

= .

Unghiul maxim de rsucire depinde caracteristicile plastice ale materialului, exprimate prin valoarea alungirii relative () admis i de dimensiunile corpului (diametruld i lungimeal )ce urmeaz a fi rsucit:

d l 6,2 . (5.26)

La rndul su, deformaia unghiular se poate exprima n funcie de unghiul de rsucire prin urmtoarea relaie:

l d =2

. (5.27)

n ceea ce privete valoarea tensiunii tangeniale rezultat n seciunea corpului rsucit cuun moment de torsiuneM t , n literatura de specialitate este recomand folosirea urmtoarei

relaii: 3312

4

3d M

M d

n t t

+= , (5.28)

n care:n reprezint termenult

t

M dM

d , cu valori cuprinse ntre 0,1.0,3.

5.8. ntocmirea tehnologiei de forjare liber.Stabilirea unei tehnologii de forjare

liber include n primul rnd cunoatereadesenului piesei finite funcionale. Tehnologiaforjrii cuprinde urmtoarele operaii principale:

a - ntocmirea desenului piesei brut forjate se face plecndu-se de la piesa finit pecare se adaug urmtoarele categorii deadaosuri: adaosurile pentru prelucrri mecanicei adaosurile tehnologice. Factorii careinflueneaz mrimea adaosurilor sunt mrimeai forma piesei. Modul de aplicare al lor este datn figura 5.9.a, n care: d - este dimensiunea piesei finite; D - dimensiunea nominal a pieseiforjate; Ad - adaosul de prelucrare; Dmin -

Fig. 5.9. Modul de aplicare al adaosurilor de prelucrare:a - cazul general;b - cazul unui inel;

c - cazul unei buce.


10/17

dimensiunea minim a piesei forjate; Td - abaterea limit la dimensiunea D; Dmax - dimensiuneamaxim a piesei forjate.

Modul de aezare al adaosurilor de prelucrare la cteva tipuri de piese forjate este dat nfigura 5.9; pentru inele (fig. 5.9.b) i pentru buce (fig. 5.9.c).

Tehnologia de forjare liber nu permite n toate cazurile executarea conturului pieseifinite numai cu adaosuri de prelucrare. Sunt situaii cnd pentru realizarea pieselor sunt necesar pe anumite tronsoane, i alte adaosuri obligatorii, care de cele mai multe ori conduc la

modificarea conturului piesei finite, numite adaosuri tehnologice. Astfel de adaosuri tehnologicsunt:- adaosuri tehnologice care conduc la simplificarea conturului piesei finite;- adaosuri tehnologice dintre tronsoanele nvecinate;- adaosuri tehnologice la tronsoanele conice;- adaosuri tehnologice provenite de la nclinri de debitare.Modul de amplasare al adaosurilor de prelucrare i tehnologice la cteva piese ntlnite n

practic este prezentat n figura 5.10.b - stabilirea dimensiunilor semifabricatului iniial se face pornind de la masa piesei

finite la care se adaug o serie de mase corespunztoare diferitelor pierderi din timpul procesulutehnologic:

(5.29)n care: msf este masa semifabricatuluiiniial;m p - masa piesei finite;md - masa pierderilor prin debitare;ma - masa pierderilor prin ardere:

ma = (1,02,5%)msf ;mc - masa capetelor de prindere;mg - masa pierderilor prin gurire;mteh - masa pierderilor prin adaosuritehnologice;map - masa pierderilor prin adaosuri de prelucrare.

Pe baza masei semifabricatului se determin n ordine: volumul semifabricatului i,impunnd o anumit form a seciunii, dimensiunile acesteia i lungimea semifabricatului.

ETAPE:- alegerea succesiunii logice a operaiilor i fazelor de forjare;- alegerea utilajului de lucru;- alegerea i stabilirea sculelor pentru forjare;- stabilirea regimului pentru nclzire i rcire;- stabilirea operaiilor suplimentare (control, prelucrri prin alte procedee etc.).

Pentru nelegerea modului de realizare a unui proces tehnologic de forjare princombinare prin combinarea logic a diferitelor operaii simple, se prezint exemplele din tabele5.1 i 5.2.

5.9. Forjarea n matri (matriarea)

n comparaie cu forjarea liber, matriarea prezint urmtoarele avantaje: productivitateridicat, calitate a suprafeei bun, precizie dimensional ridicat, permite obinerea unor piesde complexitate mare, consum redus de material, fapt ce a permis ca n ultimul timp procentul d piese executate prin matriare s creasc. Ea prezint ns i dezavantaje: mas limitat a pieselo

ce se pot matria (0,01 1000 kg), costul ridicat al matrielor, necesitatea dotrii atelierului dforj cu utilaje specializate etc.

Fig. 5.10. Modul de amplasare a adaosurilor de prelucrare itehnologice la:

a - arbore cilindric n drepte;b - arbore conic n trepte.

sf p d a c g teh apm m m m m m m m= + + + + + +


11/17

Alegerea modului de obinere a unei piese prin forjare liber sau prin forjare n matrieste condiionat n primul rnd de numrul de piese, un rol hotrtor avndu-l mrimea configuraia piesei.

Piesele de dimensiuni foarte mari se pot obine numai prin forjare liber; cele dedimensiuni medii i mici se pot obine fie prin matriare, fie prin forjare liber. La producia dserie mic sau unicate este economicoas forjarea liber.

Tabelul 5.1


12/17

Tabelul 5.2

Alegerea procedeului se va face pe baza calculului prealabil al costului prin cele dou procedee (fig. 5.11).

Fig. 5.11. Alegerea procedeului de forjare.

Schema de principiu amatririi. Matriarea are loc n cavitatea unei

scule, numit matri, alctuit, de obicei, dindou pri denumite semimatrie. n figura5.12 este reprezentat schema procesului dematriare. Semifabricatul brut1, debitat ladimensiunile necesare, nclzit la temperatura

optim de deformare (cazul matririi la cald)i apoi aezat n locaul de deformare dinsemimatria inferioar2, este lovit sau apsatcu o for mereu crescnd P , sub aciunea

Fig. 5.12. Schema matririi.


13/17

creia metalul se deformeaz, pn la umplerea locaului matriei. Semimatria superioar3 sefixeaz pe berbecul ciocanului cu ajutorul unei asamblri n coad de rndunic i al unor peneiar semimatria inferioar2 se fixeaz n abota ciocanului. n final, rezult piesa matriat brut4, prevzut cu o bavur5, n planul de separaieS-S , care se ndeprteaz ntr-o operaieulterioar, rezultnd piesa matriat finit6 .

Matriele pot fi deschise (fig. 5.12) i nchise (fig. 5.13), ultimele fiind utilizate lamatriarea pieselor fr bavuri. n figura 5.13.a se prezint o matri, nchis cu centrarea p

poriunea de lucru, ceea ce duce la o uzare prematur a acesteia, dezavantaj nlturat de matri prezentat n figura 5.13.b.n cazul obinuit al folosirii matrielor deschise, pentru a se obine o umplere complet a

locaului i o pies ct mai bine executat, volumul semifabricatului brut trebuie s fie ceva mamare dect volumul piesei finite, surplusul de metal fiind n canalul de bavur.Rolul bavurii la matriarea deschis este de a fora materialul ce se deformeaz s umplecavitile matriei, de a colecta surplusul de metal care curge i de a atenua loviturilesemimatriei superioare asupra celei inferioare.

Fig. 5.13. Matrie nchise: Fig. 5.14. Canale de bavur.1 semimatri superioar;2 semimatri inferioar; 3 poriune de centrare;4 spaiu de siguran.

n figura 5.14.a, b, c sunt prezentate cteva variante constructive ale canalului de bavurCea mai corect form din punctul de vedere al curgerii metalului este artat n figura 5.14.aMaterialul semifabricatului este strangulat la ieirea din locaul de matriare pentru ca s permiumplerea mai nti a acestuia i numai dup aceea este lsat s curg liber n canalul de bavurPentru a se evita spargerea matriei, trebuie ca surplusul de metal s nu umple dect 0,60,8 divolumul canalului de bavur.

Diferite moduri de matriare. n general, matriarea pe ciocane (prin lovire) i matriarea pe prese (prin presare) nu

difer esenial, totui, n ambele cazuri, apar o serie de particulariti rezultate din modul dfuncionare al utilajelor folosite la matriare. Astfel, la matriarea pe prese se pot executa n pluunele operaii ce nu pot fi realizate pe ciocane, ca de exemplu: extrudarea, perforarea precum unele operaii combinate. Matriarea pe prese n matrie deschise prezint o serie de avantaje fa

de matriarea pe ciocane i anume:- precizie mai mare datorit cursei rigide a berbecului;- nclinaii mai mici la pereii cavitii datorit prezenei extractoarelor;- posibilitatea mecanizrii sau automatizrii proceselor;- consum mai mic de energie;- zgomote i trepidaii mai mici;- posibilitatea realizrii unor operaii ce nu pot fi realizate prin matriarea pe ciocane;- deservire uoar i sigur;- productivitate ridicat.Matriarea prin perforare permite obinerea de piese cave.La matriare prin extrudare deformarea decurge la fel ca la extrudarea clasic. n figura

5.15 sunt prezentate fazele de obinere a unei supape (extrudare + refulare).n figura 5.16 se prezint fazele de obinere a unui ax planetar prin combinarea celordou metode prezentate.


14/17

Matriarea prin extrudare prezint multe avantaje n raport cu celelalte metode de prelucrare prin deformare i anume:

- se pot obine deformaii mari, n faze puine, asigurndu-se o productivitate ridicat amuncii;

- se pot obine piese cu o form foarte apropiat de cea final i cu o precizie ridicat;- permite obinerea de piese lungi, care pot fi pline sau gurite, piese de tipul flanelor cu

tija dreapt sau n trepte, piese cu bifurcaie etc.

Fig. 5.15. Obinerea unei supape prin matriare: Fig. 5.16. Obinerea unui ax planetar prin matriarea - semifabricat;b - extrudarea cozii;

c - refularea capului.

Tehnologia matririi.Pentru ca un semifabricat s treac de la forma iniial (laminatsau turnat) la cea final (piesa matriat), trebuie s se realizeze o serie de faze, care reprezintsuccesiune tehnologic. n vederea realizrii unei piese prin matriare sunt necesare urmtoareloperaii:- debitarea semifabricatelor prin achiere sau deformare plastic;- nclzirea semifabricatelor la temperatura optim de deformare;- matriarea propriu-zis, dintr-o singur operaie, sau dintr-o succesiune de operaii, n funcide mrimea i complexitatea piesei;- operaii complementare (debavurare, tratament termic, curire, ndreptare, calibrare, controtehnic etc.).

Obinerea unei piese finite cu calitate i precizie corespunztoare depinde de proiectareacorect a piesei pentru matriat. Pentru aceasta este bine s se respecte urmtoarele principii d proiectare:

1. ntocmirea desenului piesei matriatese face plecnd de la desenul piesei finite, lacare se consider adaosurile de prelucrare, adaosurile tehnologice, nclinrile necesare pentrscoaterea uoar a piesei din cavitatea matriei.

Stabilirea adaosurilor de prelucrare se face innd cont de calitatea suprafeelor, valorilefiind stabilite n funcie de dimensiunile principale H i Lsau D ale piesei matriate, precum i nfuncie de clasa de precizie.

La stabilirea nclinrilor de matriare trebuie s se aib n vedere c, cu ct unghiurile denclinare sunt mai mari, cu att mai uor se pot extrage piesele din cavitile matriei. Pe de alt parte ns, cu ct unghiurile de nclinare sunt mai mari, materialul urc mai greu n cavitiladnci, iar consumul de material se ridic. De obicei este valabil regula c nclinrile interioar(3 10) sunt mai mari dect cele exterioare (1 7), pentru a se evita blocarea piesei nmatri din cauza contraciei la rcire.

Razele de racordare se execut cu dou scopuri: s elimine muchiile ascuite i s ajute lacurgerea materialului n cavitile matrielor.Modul de reprezentare a adaosurilor n desenele semifabricatelor forjate este reprezentat figura 5.17.

2. Alegerea planului de separaie se face innd seama de urmtoarele principii debaz:

- pe ct posibil planul de separaie este bine s mpart piesa n pri simetrice i egale;


15/17


16/17

Dup modul de curgere al metalului, calibrarea poate fi plan sau n volum. Calibrarea plan acioneaz numai asupra unor anumite dimensiuni sau suprafee ale piesei matriate, timp ce calibrarea n volum (mai puin precis) asupra ntregii piese. n urma calibrrii se poforma mici bavuri care se polizeaz dup aceea.

Tabelul 5.3Fazele de ntocmire a desenului tehnologic al piesei matriate

La matriarea precis a bielei (fig. 5.19.a) simpla perforare nu este suficient (fig. 5.19.b)ci se execut i o calibrare a gurilor perforate cu ajutorul unor poansoane de calibrare (5.19.c).

Calibrarea se poate face la cald (pentru piese mari) sau la rece (pentru piese mici sau pentru obinerea unor dimensiuni mai precise).


17/17

Fig. 5.19. Calibrarea unei biele

- Curirea.n urma procesului de matriare-debavurare, dar mai ales n timpul nclzirii, piesele matriate rmn la suprafa cu arsuri i alte defecte superficiale, fapt pentru care ele ssupun curirii. Pentru aceasta se folosesc urmtoarele procedee de curiri:

- curirea n tob rotitoare - la piese mici i mijlocii;- sablarea, la piese de orice form i mrime, constnd din lovirea pieselor cu un jet de

nisip cuaros;- curirea cu jet de alice - la piese de orice form i mrime;

- decaparea chimic, pentru piese de orice form i mrime;- curirea cu perii rotitoare de oel - la piese cu perei subiri.Metode speciale de matriare.Alturi de metodele clasice de matriare, n prezent capt

o dezvoltare tot mai mare metode speciale, care s corespund mai bine dezideratelor calitative economice. Dintre aceste metode, cea mai larg aplicabilitate o au urmtoarele: matriareametalului lichid, matriarea prin rotaie, matriarea roilor dinate, matriarea n cmpurmagnetice impulsive, matriarea n cmp ultrasonic, matriarea electrohidraulic, matriarea priexplozie, matriarea orbital i matriarea prin electrorefulare.

capitolul 5dp

Documents