Prel.ambutisare1

8/18/2019 Prel.ambutisare1

1/30

121

7. AMBUTISAREA

7.1. Definiţii

Procedeul de deformare plastică prin care plecând de la semifabricateplane se realizează piese cave, sau plecând de la semifabricate cave se obţin piesecave mai adânci, fig.7.1.

Fig. 7.1. Semifabricatul plan şi piesa Fig. 7.2. Elementele active în procesulambutisată obţinută de ambutisare

Pentru a se obţine piese de forma dorită, semifabricatul este împins de un

poanson printr-o placă de ambutisare, fig.7.2.Semifabricatul este presat iniţial de placa de presiune. La apăsarea cupoansonul materialul este tras între poanson şi placa de ambutisare încât de la undiametru mai mare al semifabricatului se obţine un diametru egal cu cel almatriţei. Placa de presiune este necesară pentru a împiedică cutarea materialuluiflanşei de tragere (cutare, înseamnă flambare pe direcţie tangenţială).

În general o piesă ambutisată este rezultatul deformării semifabricatului într−o singură operaţie (fază) sau a mai multor operaţii (faze) succesive. Operaţiade ambutisare poate fi executată pentru anumite rapoarte D/d numite grade dedeformare, iar pentru altele nu este posibilă. Cu cât acest raport este mai mare, cuatât dificultăţile obţinerii piesei sunt mai mari, realizarea deformării f ăcându-se în

mai multe operaţii succesive.7.2. Procesul de ambutisare

Pentru realizarea unor piese cave, materialul suferă deformări plastice care în condiţiile unei plăci de presiune, eforturile unitare corespund unei stări plane dedeformare. Deformarea semifabricatului începe cu apăsarea poansonului asuprapărţii centrale a materialului, ce va constitui regiunea fundului piesei realizând


2/30

122

tragerea treptată a flanşei pentru formarea peretelui vertical. Deplasarea continuă aflanşei şi micşorarea diametrului ei este posibilă ca urmare a prezenţei unoreforturi unitare de tragere radială şi de compresiune tangenţială.

În felul acesta, se poate considera că, starea de eforturi la deformarea unuisemifabricat plan, în procesul de ambutisare, este o stare plană de eforturi unitare,prezentându-se ca în fig. 7.3.

7.2.1. Eforturile unitare care apar în flanşă la ambutisare

Sistemul de coordonate ales pentru analiza stării de eforturi unitare este unsistem de coordonate polare ρ şi θ, după care sunt orientate eforturile unitare σρ şiσθ, care constituie în acelaşi timp eforturile unitare principale.

Asupra stării de eforturi unitare la ambutisare a unui semifabricat într-opiesă cilindrică influenţează fenomenul de modificare continuă a poziţiei şidimensiunilor flanşei semifabricatului în vederea transformării ei în peretevertical. Toate aceste efecte influenţează asupra efortului unitar de tragere radială σρt:

σρt=(σρ+σf )eµα+σi (7.1)

în care: σρt este efortul unitar radial total;

σρ − efortul unitar radial care caracterizează

transformarea treptată a dimensiunilor flanşei plane asemifabricatului;

σf − efortul unitar radial provenit din frecarea între semifabricat şi elementele active ;

σi − efortul unitar radial provenit din îndoirea − desdoirea materialului la intrarea−ieşirea pe porţiunearacordată a plăcii de ambutisare.

Frecarea pe porţiunea racordată este luată înconsiderare prin asimilare cu frecarea produsă la

înf ăşurarea unei curele pe o roată folosind relaţia lui

Euler. Unghiul α pe care se consideră frecarea pepartea racordată în cazurile obişnuite este π/2.

Fig. 7.3. Solicitările din flanşă în procesul deambutisare

Vom lua un element de volum din flanşă, fig.7.3 în coordonate polare.Considerăm că semifabricatul urmează să fie tras complet prin placa de


3/30

123

ambutisare, piesa complet cavă, elementul θ ρ d d , trebuie să ajungă la raza “r”.Pentru a ajunge la această rază, suprafaţa lui rămânând constantă, acesta trebuie să se lungească după ρ d şi să se îngusteze după θ d .

Elementele componente ale efortului unitar radial total pot fi determinateanalitic. Pe direcţie radială, de întindere, se pleacă de la ecuaţia de echilibrupentru o stare de solicitare axial-simetrică şi se foloseşte şi o ecuaţie deplasticitate :

ρdσρ /dρ+σρ-σθ = 0 (7.2)σρ-σθ = σc

Rezolvând sistemul format din cele două ecuaţii se obţine :

ρ σ σ ρ

RC ln= (7.3)

max ρ σ se obţine pentru ρ = r

maxln ρ ρ σ σ σ ==r

RC apare în zona “rm”. (7.4)

Tot pe direcţie radială mai apare un efort radial în flanşă provocat deforţele de frecare în flanşă cu placa de presiune şi placa de ambutisare. Apar forţe

de frecare care se opun tragerii, creând efortul unitar de frecare şi deciinfluenţează negativ.Forţele de frecare sunt date de relaţia: F1= Q µ (7.5)

Aceste forţe vor da un efort max f σ , tot la diametrul d, mărimea acestuia se poate

exprima funcţie de diametrul d.

dh

Q

dh

F f

π

µ

π σ

22 1 == (7.6)

Mărimea Q = f(q….) şi alţi parametrii:

Q=q A unde: A= aria presare ; (7.7)

Q= [ ]22 )2()2(4 m

r hd Rq ++−π

(7.8)

Înlocuind în relatia 7.6 se obţine:

[ ]22 )2(44

2m f r hd Rq

dh++−=

π

µ σ (7.9)


4/30

124

[ ]22 )2(42 m f

r hd Rdh

q ++−= µ σ (7.10)

Această relaţie (7.10), arată că efortul unitar f σ depinde de mărimea”µq”.

Necesitatea utilizării elementului de apăsare se stabileşte în funcţie delăţimea şi grosimea flanşei semifabricatului folosind anumite relaţii empirice.Astfel, prima operaţie de ambutisare se poate face f ără element de apăsare dacă:D-d ≤ (18…22)h.

O altă componentă a efortului unitar σρt, din relaţia 7.1, rezultă la intrareaşi ieşirea materialului de pe partea racordată a plăcii de ambutisare, fig.7.5.

7.2.2 Eforturile unitare care apar în zona de tragere (zona rm amatriţei)

La tragerea pe raza rm a matriţei, materialul suferă o dublă îndoire. Mai întâi este îndoit, apoi este îndreptat.

La această îndoire, un elementde volum după intrarea pe partea curbă a plăcii de ambutisare capătă forma dinfig.7.5, la care lungimea fibrei medii nuse modifică.Lungimea fibrei medii:

L1=(rm+h/2)dϕ (7.11)La aceste solicitări apare efortul

radial de întindere σρ sub influenţacăruia se poate produce rupereamaterialului în zona periculoasă.

Fig.7.5. Deformarea unui element pe partea racordată

Pentru aceasta, vom scrie lucrul mecanic pentru încovoiere şi lucrul mecanicpentru deplasarea elementului din poziţia I în poziţia II.

ϕ d hr F L mt

+= 2

(7.12)

bhdAF iit σ σ == (7.13)

dacă b=1, obţinem:

d h

r h L midepl

+=

2σ ϕ (7.14)


5/30

125

ϕ σ ϕ σ ϕ d bh

d W d M L C C pliinc 4

2=== (7.15)

dacă b=1, obţinem:

ϕ σ d h

L C 4

2

= (7.16)

cele două lucruri mecanice fiind egale, egalăm relaţiile (7.14) şi (7.16) şi obţinem:

ϕ σ ϕ σ d h

d h

r h C mi 4)

2(

2

=+ ;

+

=

24

hr

h

m

C

i

σ σ (7.17)

(7.18)

La trecerea pe porţiunea dreaptă când are loc dezdoirea, se consumă unlucru mecanic egal cu cel ce a produs îndoirea la intrarea pe partea curbă a plăciiactive, astfel încât valoarea efortului unitar calculat cu relaţia (7.18) trebuiedublată, obţinându-se relaţia (7.20).

iσ σ 2= (7.19)

h

r m

C

2

1

max

+

= σ

σ (7.20)

Valoarea maxσ depinde deci de

proprietăţile fizicomecanice ale

materialului şi de raportulh

r m .

Fig.7.6. Variaţia forţei de ambutisare funcţie deraza de racordare a plăcii de ambutisare

Cu cât raza rm a plăcii active este mai mare, cu atât efortul unitar va fi mai micşi forţa P este mai mică.

Practic s-a constatat că această dependenţă nu este uniformă, având aluragraficului de mai sus, fig.7.6.

7.2.3. Efortul unitar care apare pe direcţie tangenţială

Stareade deformare la ambutisare poate fi studiată pe baza efectelor cerezultă din starea de eforturi unitare. În acest caz însă starea de deformare este ostare spaţială, deformarea având loc după direcţiile radială ερ, tangenţială εθ şi

24 +=

h

r m

C i

σ σ


6/30

126

normală εz ( pe grosime). Dintre aceste deformaţii cea mai intensă este deformaţiatangenţială εθ. Astfel, orice element aflat la o rază ρ pe flanşa semifabricatuluitrebuie să ajungă în poziţia corespunzătoare punctului vertical al piesei ambutisatede rază r


7/30

127

P

Cursa

Pmax

~rm+rp+h

Fig. 7.7. Variaţia forţei de ambutisare pe lungimea unei curseSe observă că forţa P creşte de la valoarea zero la contactul poansonului cu

materialul şi atinge valoarea maximă după 15…20% din cursa de lucru, fig.7.7,după care începe să scadă, când diametrul flanşei semifabricatului se micşorează

în mod evident.Pentru cazurile practice se foloseşte o expresie simplificată:P= dhK r π σ (7.30)

în care: σr este rezistenţa convenţională de rupere, în daN/mm

2 ; d − diametrul piesei, în mm ; h − grosimea semifabricatului, în mm ; K − coeficient ce depinde de coeficientul de ambutisare şi este dat tabelar.Expresia (7.30) este valabilă pentru piese de revoluţie. Pentru piese

dreptunghiulare şi pătrate se foloseşte o relaţie similară, numai că în acest caz,coeficientul K şi diametrul d se calculează în alt mod şi anume:

dechivalent = dy = K1 yF (7.31)

în care: K1 este un coeficient, de obicei K1=1,13;Fy− aria fundului piesei ambutisate;dy− diametrul convenţional al piesei.Pentru calculul coeficientului de ambutisare se utilizează o valoare

convenţională determinată astfel:my = Fy /F0 − coeficient echivalent de ambutisare ; (7.32)F0 −aria semifabricatului plan.


8/30


9/30

129

Ss= ∑5

1

2

4 iS

d π ; S5= ( ) 2241222

21 )2(4

r d S d H S d d −++++− π π (7.34)

Suprafeţele S2 şi S4 sunt date tabelar în literatura de specialitate.7.4.2. Forma şi dimensiunile semifabricatelor pentru piese de forma

cutiilorAtât forma cât şi dimensiunile acestor semifabricate sunt determinate de

trei factori:a) raportul H/B; H-adâncimea cutiei; B-lăţimea cutiei;b) raportul A/B; A-lungimea cutiei;c) razele de racordare a pereţilor cu fundul cutiei sau între ei.

Pentru porţiunile din afara razei de racordare se consideră că piesa provinedintr-o îndoire pură, iar pentru porţiunea de racordare se consideră că piesa serealizează printr-o ambutisare.

7.4.2.1. Forma şi dimensiunile semifabricatelor pentru cutiile scundecu H/B≤0,6 şi cu raze mici de racordare la colţuri

Semifabricatele pentru aceste categorii de piese se stabilesc după ometodologie prezentată în cele ce urmează:

1. Având dimensiunile cutiei din desen, fig.7.10, se calculează lungimeapărţii îndoite a peretelui rectiliniu:

l =H+0,57 rd (7.39) în care: H este înălţimea cutiei (inclusiv adaosul de tundere) ;

rd − raza de racordare a peretelui cu fundulpiesei.

2. Colţurile cutiei racordate cu raza rc,se consideră a fi obţinute prin ambutisarea înaceste locuri a câte unui sfert de cilindru cudiametrul dc=2rc. Pentru obţinerea acestuia estenecesar la fiecare colţ câte un sfert de disccircular cu raza R=f(rc,H), pentru cazul în carerc= rd şi R =f (rc,H,rd) pentru cazul în care rc≠rd,raze a căror valori se calculează cu formule

existente în literatura de specialitate.3. Din centrul O se ducperpendicularele OA şi OB pe laturile rectiliniiale cutiei până intersectează paralelele la laturitrasate la distanţa l.

Fig. 7.10. Determinarea formei şi dimensiunilor cutiilor scunde


10/30

130

3.

Cu centrul în O se trasează un sfert de cerc cu raza R, din care seobţine colţul racordat al cutiei.

Dacă s−ar putea obţine separat colţul cutiei prin ambutisare iar pereţiirectilinii prin îndoire, conturul semifabricatului în vecinătatea unui colţ ar fireprezentat de linia A′A A″B″B B′.

În realitate există o influenţă reciprocă între cele două zone. Dinsprepereţii laterali, materialul este tras către zona de ambutisare. Deci semifabricatulnu poate fi în trepte. Pentru a realiza forma care să permită obţinerea unei piese cumargini egale, se racordează cu raza RS pereţii laterali, lăsând în afară o arie egală aproximativ cu cea care se introduce.

5. Pentru aceasta se împart segmentele AA″ şi BB″ în jumătate şi prinpunctele a şi b obţinute se duc tangente la cercul de rază R. Colţurile rezultate laintersecţia tangentelor cu marginile semifbricatului se racordează de asemenea curaza R. Se consideră în acest mod că datorită fenomenului de deformare asemifabricatului materialului în surplus f 2 prevăzut la partea din care rezultă colţulracordat se deplasează înspre peretele lateral completând matrialul înlăturat f 1 ( alecăror arii sunt sensibil egale ).

Semifabricatul necesar este cel trasat cu linie groasă, construcţiareprezentându−se pentru celelalte trei colţuri..

Când se prevede tunderea marginilor se poate folosi ca semifabricat oformă patrată sau dreptunghiulară, cu colţurile tăiate drept.

7.4.2.2. Forma şi dimensiunilesemifabricatelor pentru cutiile înalte cuH/B>0,6

Având în vedere faptul că materialul este puternic tras către zona deambutisare se poate folosi un semifabricat circular pentru cutii pătrate, fig.7.11 şioval pentru cele dreptunghiulare. Dimensiunile semifabricatelor se calculează dincondiţia de egalitate a ariei acestora cu aria pieselor ambutisate. Diametruldiscului D pentru piesele pătrate, fig.7.11.a, este dat în literatura de specialitate.

Cutiile dreptunghiulare se obţin din semifabricate ovale având în vedere că acestea sunt alcătuite din două jumătăţi de cutie pătrată despărţite de o porţiune

îndoită în U de lungime A−B. Pentru trasarea semifabricatului se procedează astfel, fig.7.11.b: 1. Se desenează vederea în plan a cutiei dreptunghiulare.2. La distanţa B/2 de capetele cutiei se trasează două semicercuri cu raza

R, rază dată în literatura de specialitate.3. Cele două semicercuri ar trebui unite cu două drepte paralele cu

laturile mari ale cutiei, însă datorită deplasării metalului de la colţurispre pereţii laterali, aceştia vor rezulta la mijloc cu o înălţime mai mică


11/30

131

decât la capete. Din această cauză este nevoie de un adaos de materialcare să descrească spre colţuri pentru a rezulta o piesă de înălţimeaproximativ uniformă.

În acest caz lăţimea semifabricatului trebuie să fie mai mare decâtdiametrul D, iar mărimea aceasta K se calculează cu o relaţie dată în literatură.

a b

Fig. 7.11. Determinarea dimensiunilor semifabricatelorcutiilor pătrate şi dreptunghiulare

4. Având calculată lăţimea semifabricatului oval, se trece la corectareacapetelor prin racordare cu o rază R′>R a cărei valoare este egală cuK/2. Lungimea semifabricatului oval, astfel construit este:

L=D+(A−B) (7.40)

7.4.3. Forma şi dimesiunile semifabricatelor pentru piesele de formă complexă asimetrică

Pentru piesele complexe nu există o metodă riguroasă care să permită stabilirea semifabricatului necesar prin faptul că modul de deformare almaterialului nu poate fi stabilit riguros, acest mod de deformare fiind influenţat defaptul că prezintă sau nu forme simetrice, de grosime, şi chiar de însăşi formasemifabricatului folosit.

Din această categorie de piese fac parte piesele de caroserie la care nucontează precizia dimensională.Pentru determinarea aproximativă se procedează astfel:- se calculează desf ăşuratele părţilor care se consideră a fi indoite ;


12/30

132

-

se calculează părţile ce provin din ambutisare ;- se trasează un contur lin, prin tăierea şi adăugarea de material, în scopul unor

pereţi de înălţime uniformă ; - se trasează şi se taie manual un asemenea semifabricat, care este apoi supus

ambutisării; - după executare se studiază piesa rezultată. Rezultă eventualele modificări ce

trebuiesc f ăcute semifabricatului pentru corectarea piesei. La unele piesetunderea este inevitabilă.O altă posibilitate orientativă de stabilire a semifabricatului plan se bazează pe

studiul unui mulaj luat după un model al piesei ambutisate. Pentru aceasta seconstruieşte un model al piesei la o scară convenabilă după care se ia un mulaj de2…3 milimetri grosime cu ajutorul unui tifon înmuiat în ceară.

După răcire se scoate după model şi se întinde treptat şi uniform până ajungela starea plană. Forma conturului exterior astfel obţinut este asemănătoare cu asemifabricatului plan necesar; în plus formele intermediare obţinute la întindereconstituie indici importanţi pentru forma piesei la etapele succesive la ambutisarea

în mai multe operaţii.Pe un asemenea mulaj se pot face şi unele observaţii legate de mecanismul

deformării materialului în procesul de ambutisare.


13/30

133

7.7. Dimensiunile elementelor active

Dimensiunile elementelor active pentru operaţia de ambutisare se stabilesc în funcţie de dimensiunea interioară sau exterioară impusă prin desenul deexecuţie al piesei.

În cazul când se cere respectarea dimensiunii exterioare a piesei cutoleranţa T, dispunerea câmpurilor de toleranţă este prezentată în fig.7.12 a, dincare se deduce:

a) b)Fig. 7.12. Schema determinării dimensiunilor elementelor active la ambutisare cu

respectarea dimensiunilor exterioare sau interioare ale piesei

Dm= (D−T)+Tm; (7.48)

dp=(D−T− j)−Tp , (7.49) în care:

Dm, Dp sunt dimensiunile plăcii active şi poansonului; D −dimensiunea nominală a piesei ;


14/30

134

T −toleranţa piesei; Tm, Tp −toleranţele de execuţie ale poansonului şi plăcii.Asemănător se stabilesc dimensiunile elementelor active când se cere

respectarea dimensiunii interioare a piesei, pentru care dispunerea câmpurilor detoleranţe este arătată în fig.7.12 b.

Din desen rezultă: Dm=(d+ j)

+Tm; (7.50)dp=d−Tp (7.51)Cu ajutorul relaţiilor 7.48÷7.51 se stabilesc dimensiunile poansoanelor şi

plăcilor active având date diametrul şi toleranţa sa.

7.8. Precizia pieselor ambutisate

Precizia pieselor obţinute prin ambutisare depinde de o serie de factori şianume:

- precizia elementelor active realizate; - gradul de uzură a elementelor active şi mai ales a plăcii de ambutisare; - jocul între elementele active; - revenirea elastică a materialului; - abaterile la grosimea materialului; - geometria elementelor active, în mod deosebit raza de racordare a plăcii

de ambutisare; - utilizarea elementului de apăsare şi presiunea de apăsare asupra acestuia; - folosirea şi calitatea lubrifianţilor; - precizia de aşezare a semifabricatului în matriţă la ambutisarea dinsemifabricate individuale.Precizia pieselor ambutisate depinde în acelaşi timp de proprietăţile de

anizotropie, din care cauză pot apare ovalităţi şi neuniformităţi ale înălţimii.Influenţa revenirii elastice şi a anizotropiei sunt mai pregnante în cazul pieselorf ără flanşă având în vedere rigiditatea mai scăzută a acestora în raport cu pieselecu flanşă.

În mod curent la ambutisare se obţin piese în treptele 8÷10 de precizie, iarpentru a obţine o precizie mai ridicată (treptele 6÷7) este necesară o operaţie decalibrare. De asemeni, în cazul unei precizii ridicate pe înălţime este necesară ooperaţie de tundere a marginilor.

La ambutisare apar o serie de defecte şi rebuturi, din care mai frecventesunt:

−variaţiile grosimii pereţilor; −urme şi zgârieturi pe suprafaţa piesei;


15/30

135

−fisuri şi ruperi; −ondulaţii şi cute; − înălţime neuniformă a piesei; −ovalităţi etc.

7.9. Ungerea la operaţiile de ambutisare

Pentru micşorarea frecărilor la tragerea semifabricatelor la ambutisare,suprafeţele dintre semifabricat şi placa de ambutisare şi a elementului de apăsarese ung cu diverşi lubrifianţi.

Prin micşorarea frecărilor se evită creşterea eforturilor în material, deciapariţia unor fisuri, astfel că suprafaţa piesei se obţine f ără ciupituri şi f ără zgârieturi.

Substanţele lubrifiante pentru a corespunde operaţiei de ambutisare trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

1. să formeze o peliculă uniformă pe suprafaţa tablei care să fie rezistentă la presiuni ridicate ;

2. să nu se evapore la temperaturile ce iau naştere în timpul lucrului; 3. să aibă o bună aderenţă la suprafaţa semifabricatului; 4. să nu atace chimic suprafeţele sculelor sau ale piesei, să nu fie nocive; 5. să poată fi uşor îndepărtat de pe piesele ambutisate.

Dintre aceste proprietăţi capacitatea portantă a lubrifiantului este cea maiimportantă deoarece funcţie de aceasta se asigură sau nu continuitatea peliculei delubrifiant. Cercetările experimentale au arătat că viteza de deformare influenţează comportarea stratului de lubrifiant. Ungerea în vederea ambutisării trebuie f ăcută pe suprafeţele semifabricatului ce vin în contact cu placa de ambutisare şielementul de apăsare. Partea în contact cu poansonul trebuie să rămână neunsă pentru a nu favoriza alunecarea şi întinderea piesei, însă acest lucru este greu def ăcut. Ungerea se poate face în mai multe feluri, şi anume:

1. ungerea cu pensula a suprafeţelor active ale plăcii de ambutisare şi aleplăcii de presiune, evitând ungerea poansonului;

2. ungerea semifabricatelor numai pe o faţă, cea către placa de ambutisare; 3.

ungerea prin cufundarea semifabricatelor în lubrifiant; 4. ungerea cu o rolă îmbibată în lubrifiant, utilizată la ambutisarea pieselor

din benzi.Lubrifianţii utilizaţi pentru ungerea pieselor la ambutisare trebuie feriţi de

pătrunderea prafului, oxizilor etc., care ar putea forma un mediu abraziv şi arproduce un proces accelerat de uzură a elementelor active.


16/30

136

7.10. Tratamentul termic la ambutisare

La ambutisarea pieselor, ca urmare a deformării plastice a materialului, prineforturile unitare care iau naştere în timpul procesului se produce ecruisareamaterialului în diverse zone. Ecruisarea presupune o creştere a proprietăţilor derezistenţă şi de scădere a celor de plasticitate. Gradul de ecruisare al unei piesedepinde de o serie de factori, cum sunt:

−proprietăţile fizico−mecanice ale materialului semifabricatului şi starea încare acesta se află, mărimea grăunţilor cristalini etc.;

−gradul de deformare realizat anterior operaţiei de deformare, şi gradul dedeformare obţinut la ambutisare;

−geometria elementelor active şi în special razele de racordare; −folosirea agenţilor de ungere şi calitatea acestora etc.Atunci când o piesă ambutisată se obţine prin mai multe operaţii succesive

apare ecruisarea materialului. La metalele cu o capacitate înaltă de ecruisare,ecruisarea apare după 1−2 operaţii, iar continuarea procesului de deformare poateconduce la ruperea materialului.

Pentru refacerea proprietăţilor de plasticitate ale materialului, după un numărde operaţii, semifabricatele sunt supuse unui tratament termic de recoacere derecristalizare, ce se face local sau total prin încălzire la temperaturicorespunzătoare materialului şi gradului de ecruisare a acestuia. În urma acestor

tratamente se restabilesc proprietăţile plastice. Tratamentul local este preferatcelui total deoarece înlătură ecruisarea numai la materialul flanşei, păstrândridicate proprietăţile de rezistenţă ale peretelui piesei, în special în zonapericuloasă de racordare a peretelui cu fundul piesei unde s−a produs dejasubţierea materialului.

La ambutisarea în mai multe operaţii succesive şi în special din bandă estepreferabilă mărirea numărului de operaţii succesive în locul unor operaţii detratament termic greu sau imposibil de intercalat în succesiunea operaţiilor dedeformare.

Pentru continuarea ambutisării, după tratamentul termic de recristalizare,oxizii formaţi pe semifabricat se îndepărtează prin decapare în băi ce corespund

materialului semifabricatului.

7.11. Ambutisarea cu subţierea voită a grosimii materialului

Prin acest procedeu, plecând de la un semifabricat ambutisat în modobişnuit, se realizează piese cave prin subţierea pereţilor, obţinându-se o creştere a


17/30

137

înălţimii mai mult pe baza subţierii decât pe seama micşorării diametrului,fig.7.13 a.

α α1

α

a. b. c.Fig. 7.13. Ambutisarea cu subţierea grosimii pereţilor pieselor

Avantajul este că se poate realiza o deformare mai mare a materialului, însensul că se poate obţine un coeficient de ambutisare mai mic decât laambutisarea obişnuită, ceea ce duce la realizarea unor piese mai înalte la acelaşidiametru. Dezavantajul este că fundul rămâne mai gros decât pereţii pieselor.

Ambutisarea se face în matriţe cu plăci de ambutisare cu simplă sau cu

dublă conicitate, fig. 7.13 b, sau cu o placă cu un singur con, fig. 7.13 c.Condiţiile optime de ambutisare sunt atunci când α1=5

o. La acesteunghiuri se obţine o placă înaltă urmărind ca diametrul Do sa fie redus la Dm.Pentru a nu rezulta plăci foarte înalte, se ia α1=8…18

o, iar pentru realizarea unor înălţimi ale plăcii acceptabile se utilizează plăci cu con dublu, fig.7.13 c, αi având45o (unghi de intrare), iar α1= 8…18

0. În acest mod se reduce înălţimea plăcii.

7.12. Procedee speciale de ambutisare

Datorită particularităţilor de deformare a materialului sunt mai multe

procedee de ambutisare care uneori sunt mai avantajoase pentru realizareaanumitor piese şi anume:- ambutisarea cu încălzirea flanşei pieselor ambutisate ;- ambutisarea cu ajutorul cauciucului;- ambutisarea hidraulică.

7.12.1. Ambutisarea cu încălzirea flanşei pieselor


18/30

138

Constă în aceea că flanşa piesei este încălzită în diverse moduri pestetemperatura de recristalizare, aceasta aducându-se într-o stare plastică carepermite o ambutisare cu grad avansat, permiţând realizarea piesei cu înălţimea depeste două ori ca la ambutisarea normală. Dezavantajul este că nu poate fi aplicat

la grosimi mai mari de 2 mmpentru că durata de încălzire aflanşei creşte mult şi procedeulnu este rentabil. Pentru unelemateriale este unicul mod derealizare a ambutisării(materiale pe bază de Mn şi Ti).

Schema de principiu esteprezentată în fig. 7.14.

Fig. 7.14. Ambutisarea cu încălzirea flanşei pieselorLa acest procedeu semifabricatul este presat între placa de ambutisare 1 şi

placa de presiune 2, care prin inductoarele 4 încălzeşte flanşa semifabricatului latemperatura necesară. După încălzire se coboară poansonul 3 prin care circulă apaprintr-un circuit de apă 5 .

Având contact cu semifabricatul se răceşte materialul pe suprafaţa decontact şi se realizează ambutisarea simultan cu răcirea pereţilor pieselor, fapt ceconferă o rezistenţă ce-i împiedică subţierea prin întindere.

Prin construcţia plăcii de ambutisare trebuie ca contactul cu piesa să fie câtmai mic pentru a permite acestuia răcirea prin poanson.

7.12.2. Ambutisarea cu ajutorul cauciucului

Este aplicată la producţia de serie foarte mică pentru piese de adâncimemică, din aliaje cu o bună plasticitate şi rezistenţă mică la deformare (în specialtable de aluminiu de grosime mică ). Sculele în cadrul acestui procedeu sunt foarte

simple, fiind confecţionate din lemn, sau aliaje de zinc.Ambutisarea se poate face cu placă activă din cauciuc, fig. 7.15, sau cupoanson din cauciuc.


19/30

139

Fig. 7.15. Ambutisarea cu ajutorul cauciucului

Cauciucul 2 dintr-o cavitate se comportă ca un mediu hidrostatic care

presează semifabricatul obligându-l să se muleze pe poansonul 1 sau pe matriţă,dacă poansonul ar fi din cauciuc.

Pentru că se face la presiune constantă gradul de deformare al materialuluipoate fi mai mare decât la ambutisările obişnuite.

7.12.3. Ambutisarea hidraulică

Se aplică cu avantaje mari la piese sferice, parabolice, conice, la careambutisarea se realizează într-o singura operaţie. Problema mare este aceea aetanşării camerei în care este introdus lichidul care realizează deformarea prinfaptul că presiunile sunt de 50…750 atmosfere.

La acest procedeu semifabricatul este presat în forma plăcii de ambutisaresau pe poanson, fig.7.16, piesele rezultând prin mularea acestora. Etanşareacamerei hidrostatice poate fi f ăcută printr-o diafragmă în cazul ambutisării cuplacă de ambutisare şi prin garnituri în cazul ambutisării pe poanson.

a. b.Fig. 7.16. Ambutisarea hidraulică


20/30

140

7.12.3.1. Ambutisarea cu placă de ambutisare

Piesa se obţine prin presarea materialului prin intermediul cauciucului înforma creată în placă (fig.7.16 a.). Semifabricatul aşezat pe placa de ambutisareeste presat cu ajutorul diafragmei din cauciuc, asupra acesteia acţionând presiuneahidrostatică exercitată de un lichid (ulei).

Poansonul are în cap o diafragmă din cauciuc susţinută pe capulpoansonului cu ajutorul unor piese. Pentru că nu există frecare între membrană şisemifabricat, materialul este întins şi subţiat mai ales în zona din centru..

7.12.3.2. Ambutisarea pe poanson

Aceasta este cea mai bună metodă care poate merge la presiuni mult mairidicate asigurând o presare mai uniformă pe poanson, evitând întinderea deoareceapare frecare între poanson şi semifabricat.Semifabricatul 1, fig. 7.16 b, aşezat peste placa de ambutisare 2 este deformat subacţiunea poansonului 4. Cavitatea din placa de ambutisare este etanşată pringarniturile 6 apăsate de elementul 3. Din rezervor prin intermediul pompei, seintroduce presiune prin supapa de siguranţă la o presiune corespunzătoare pompeicare poate fi mult mai mică decât presiunea de lucru.

La apăsarea poansonului 4 în cameră, presiunea creşte fixând materialulpiesei pe poanson. Presiunea de presare se citeşte la un manometru şi este reglată de un regulator de presiune, pompa fiind scoasă din funcţiune de către supapa desiguranţă .

8. PRELUCRĂRI PRIN FASONARE

8.1. Caracterizare generală

Prelucrarea prin fasonare cuprinde o grupă de procedee de deformareplastică la rece care constau în modificarea locală a formei semifabricatului,

însoţită de o modificare a grosimii acestuia.

Principalele procedee de prelucrare prin fasonare sunt:1. Reliefarea;2. Răsfrângerea marginilor;3. Bordurarea;4.Gâtuirea;5.Lărgirea;6.Îndreptarea ( planarea );7.Procedee speciale de fasonare.


21/30

141

8.2. Reliefarea

Este un procedeu de deformare locală a materialului prin care asuprapieselor se realizează nervuri de rigidizare, inscripţii şi alte reliefuri cu diversefuncţionalităţi.

Deformarea se face pe seama întinderii semifabricatului, şi din acesteconsiderente este necesară stabilirea corectă a dimensiunilor proeminenţelor şinervurilor pentru a nu se depăşi rezistenţa admisibilă a materialului.

Datorită faptului că reliefarea este foarte puţin adâncă şi materialul estedeformat numai local ( materialul fiind tras ) se deosebeşte de ambutisare.

Relieful se realizează dintr-o singură operaţie pentru piese la care alungirea

relativă ε < 15 … 20 %, şi din mai multe operaţii, atunci când alungirea relativă ε > 20 %. În acest din urmă caz, pentru realizarea reliefului se fac mai multeoperaţii succesive, între acestea efectuându-se tratamentul termic de recoacere, învederea restabilirii proprietăţilor de plasticitate.Se recomandă ca dimensiunile proeminenţelor să fie alese astfel:

- pentru forme tronconice, fig.8..1a;H ≤ (1,5…2)h; r =(1…1,5)h; D ≥ 3H; α =150…200.- pentru forme sferice, fig.8.1.b;H


22/30

142

Forţa necesară realizării operaţiei de reliefare pentru piese mici cu grosimeah ≤ 1,5mm , se poate calcula cu relaţia:

k qF P ⋅⋅= ( 8.1 ) în care:F – suprafaţa reliefului imprimat, în mm2;q – presiunea de reliefare ( q = 10 ... 20daN/mm2 pentru piese din

aluminiu, 20 ... 25daN/mm2 pentru alamă , 30...40daN/mm2 pentru oţel )k – coeficient având valoarea 0,7 şi 0,8 pentru materiale cu h < 1 mm

şi 1...1,6 pentru h = 1…1,5 mm.Pentru imprimarea nervurilor pieselor cu grosime mare ( h > 1,5 mm ) –

nervuri de rigidizare , forţa necesară se calculează cu relaţia :

r h Lk P σ ⋅⋅⋅= (8.2) în care:L – lungimea nervurii imprimate, mm;h – grosimea materialului, în mm;σr – rezistenţa la rupere a materialului, daN/mm

2 ;k – coeficient care ţine seama de lăţimea nervurii ( k = 0,7 ...1 ).

8.3. Răsfrângere marginilor

Răsfrângerea marginilor pieselor se poate face atât la conturul interior câtşi la conturul exterior al acestora.

a

Operaţia de răsfrângerea marginilor găurilor(conturului interior) sedeosebeşte de operaţiade răsfrângere amarginilor conturuluiexterior, prin starea detensiune, caracteruldeformaţiilor şi scopulprelucrării.Operaţia de răsfrângerea marginilor găurilorconstă în formarea unorbosaje în jurul găurilor,fig.8.2a, sau înprelungirea pereţilor


23/30

143

b

Fig. 8.2. Răsfrângerea marginilor

piesei cave, fig.8.2b.Prin această operaţiedatorită întinderiimaterialului, lamarginea lui se produceun puternic fenomen desubţiere.

Grosimea h1 se poate determina cu relaţia:

11

d

d hh = (8.1)

Răsfrângerea marginilor găurilor se aplică în următoarele cazuri:- pentru formarea unor bosaje pe suprafaţa pieselor din tablă, necesare

filetării în vederea asamblării cu alte piese, prin şuruburi, sau sudării cualte piese;

- în scopul simplificării procesului tehnologic de prelucrare a pieselorcilindrice cu flanşă mare, înlocuind operaţiile de ambutisare şi perforare a

fundului cu operaţii de perforare şi răsfrângere a marginilor găurilor;- pentru obţinerea, în combinare cu operaţiile de ambutisare, a unor piese

cilindrice mai înalte cu sau f ără flanşă;- pentru asamblarea anumitor piese.

Valoarea maximă a diametrului bosajului d1 (fig. 8.2 a) este limitată devalorile maxime ale deformaţiilor materialului pentru care fisurareasemifabricatului la marginea bosajului nu trebuie să apară.

În cazul răsfrângerii, materialul este tras, iar creşterea de diametru de la d lad1, se realizează numai pe seama subţierii materialului, fig.8.2 a.

⋅+

+⋅−=

+

+⋅

−= 1111 2242

22 h

hr d h

hr

d d π

π

(8.2)

)72,043,0(21 hr H d d ⋅−⋅−−= (8.3)


24/30

144

Înălţimea H se obţine similar ca la îndoire din egalitatea ariilor, după fibra

neutră, neglijând un sfert de tor.

44

222

21 h R Rh

d d H

⋅−⋅−⋅+⋅+

−=

π π (8.4)

h Rd d

H ⋅+⋅+−

= 21,143,02

1 (8.5)

Diametrul mediu al bosajului d1, raza de racordare r şi înălţimea acestuia Hse dau conform desenului de execuţie al piesei.

Înălţimea H este limitată, deoarece întinderea materialului de la d la d1 estelimitată. Această întindere este specifică fiecărui material, dar depinde şi deprocedeul de relizare precum şi de forma poansonului.

Mărimea înălţimii H se determină practic la limită, cu ajutorul coeficientuluide răsfrângere m:

1d

d m = (8.6)

Funcţie de tipul materialului şi de modul de obţinere a găurii,

7,062,0


25/30

145

- grosimea relativă a semifabricatului ( 100d h );

- geometria părţii active a poansonului;- caracteristicile mecanice ale materialului semifabricatului.

Grosimea relativă a semifabricatului influenţează valoarea coeficientuluide răsfrângere astfel: cu creşterea grosimii semifabricatului scade mărimeacoeficientului de răsfrângere.

8.4. Bordurarea

Prin bordurare pe piese de obicei ambutisate se obţine rotunjirea marginilor în scopul creşterii rigidităţii pieselor şi totodată evitarea accidentărilor lamanipulare.

Bordurarea se execută atât la exterior cât şi la interior. În practică,bordurarea se execută aproape în exclusivitate, spre exteriorul piesei.

Bordurarea ce se formează la marginea pieselor poate avea formă semitoroidală, fig.8.4.a, sau toroidală, fig.8.4. b.

Bordura semitoroidală se obţine în general simplu, pe matriţe simple, fig.8.5,pe când cea toroidală (închisă) se execută, de obicei pe strunguri sau la maşinispeciale de bordurare.

Fig. 8.4. Forme de bordurare la marginea Fig.8.5. Matriţă de borduratpieselor

La bordurarea executată cu matriţa din fig.8.5, piesa de prelucrat se centreză pe inelul 1 şi se aşează pe placa de bază 2. La coborârea berbecului presei,marginea piesei se rulează pe suprafaţa semitoroidală a poansonului 3, obţinându-se bordura dorită. Forţa necesară realizării operaţiei de bordurare se calculează ca

în cazul răsfrângerii marginilor.


26/30

146

8.5. Gâtuirea

Prin gâtuire se realizează o micşorare a diametrului unor piese cave după diverse profile pe lungini mai mici decât lungimea totală a piesei respective.

Se pot obţine astfel de piese, plecând de la piese cilindrice închise saudeschise (ţevi).

În urma deformării piesa poate deveni conică, conică prelungită cu o partecilindrică, sferică fig.8.6.

Fig. 8.6. Variante de operaţii de gâtuire

Deformarea se produce ca urmare a unei compresiuni tangenţiale puternice,materialul îngroşându-se la margini.

Creşterea grosimii matrialului se determină cu relaţia:

d

Dhh ⋅=1 (8.8)

în care:D – este diametrul înainte de deformare;d – diametrul după deformare.Gradul maxim de deformare se determină cu ajutorul coeficientului de

gâtuire conform relaţiei:

D

d

m = (8.9)ale cărui valori pentru diferite materiale sunt date tabelar în literatura de

specialitate.Pentru valori mai mari sau egale cu cele date tabelor, gă îtuirea se face dintr-

o singură operaţie, iar pentru valori mai mici ale coficientului de gâtuire suntnecesare mai multe operaţii de gâtuire.

Numărul operaţiilor de gâtuire se calculează cu relaţia:


27/30

147

D

d

d

d

d

d

D

d n 1

3

2

1

−⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅= (8.10)

în care:D – este diametrul iniţial al piesei;d1 – este diametrul realizat la prima operaţie.Dar:m1=m2=…. =mn=m

n

m D

d

= (8.11)

m

Dd n

Dd mn

⋅

⋅−⋅=

⋅−⋅=⋅⋅

log

loglog

logloglog

(8.12)

n – se rotunjeşte imediat superior.După 2÷3 operaţii de gâtuire, se face un tratament termic de recoacere de

recristalizare.Forţa necesară efectuării operaţiei de gâtuire se poate determina aproximativ

cu relaţia:

ch DP σ π ⋅⋅⋅= (8.13)Asupra procesului de deformare la gâtuire influenţează parmetrii geometrici

ai piesei, proprietăţile fizico-mecanice ale materialului semifabricatului,construcţia şi tipul matriţei şi geometria părţi de lucru, frecarea între semifabricatşi suprafeţele active ale sculei.

8.6. Lărgirea

Este operaţia de fasonare prin care se măreşte diametrul unor piese plecândde la forme cave cilindrice şi obţinerea de piese prin lărgire în general profilatedupă generatoare, fig.8.8. Aceste piese se obţin prin presarea materialului dininterior spre exterior, iar operaţia de lărgire mai este cunoscută şi sub denumireade umflare.


28/30

148

Fig.8.8. Forme de piese prelucrate prin umflare

Lărgirea (umflarea) are loc într-o matriţă demontabilă pentru a putea scoatepiesa după deformare.

Din cauza deformării locale cu întinderea materialului are loc subţiereamaterialului a cărui grosime se calculează din considerentul că volumul iniţial să fie egal cu cel final, cu relaţia:

Deci :d

Dhh =1 (8.14 )

în care: D, d sunt dimensiunile transversale înainte şi, respectiv, după deformare.

Forţa pentru deformare se determină cu relaţia :- pentru deformarea cu poanson metalic extensibil :

r h Lk P σ π .2 ⋅⋅⋅⋅= (8.15)- pentru deformarea cu cauciuc:

r DhP σ π ⋅⋅⋅⋅= 50 (8.16) în care : L este lungimea generatoarei piesei ;

h – grosimea materialului ;D – diametrul semifabricatului ;

σr – rezistenţa de rupere a piesei.Coeficientul k ţine seama de unghiul conului cu care elementele extensibilevin în contact, şi se determină cu relaţia :

α µ α µ α

α α

cossincos

cossin2−−

+=k (8.17)

în care:µ este coeficientul de frecare al elementelor extensibile pe con.


29/30

149

8.7. Îndreptarea tablelor

Atât tablele laminate, benzile dupaă tăiere cât şi piesele ştanţate pot fideformate. Pentru utilizarea acestora în cutinuare este necesară îndepărtarea lor.

Cauzele deformării incorecte sunt diferite dintre acestea, se amintesc :- tăierea la foarfece cu cuţite uzate sau cu unghiul de înclinare al cuţutului

mobil prea mare;- construcţia necorespunzătoare a ştanţei;- uzura excesivă a presei;- jocul dintre cuţitele foarfecelui sau dintre sculele ştanţei mare, etc.

Metodele de îndreptare a pieselor depind de doi factori, şi anume :

-

dimensiunile piesei ;- volumul de producţie.

Pentru piese de dimensiuni mari, în producţia de unicate şi de serie foartemică se utilizează îndreptarea manuală. Pentru îndreptare, piesa se aşează pe oplacă plană din fontă după care se loveşte cu ciocanul.

Ciocanul folosit este confecţionat dintr-un metal moale, Cu sau Pb, sau dinlemn de esenţă tare, fag sau cireş.

Loviturile pentru îndreptarea piesei se încep de la marginea zonei deformateşi se continuă treptat, spre mijlocul acesteia.

Când este necesară îndreptarea unei benzi, curbate pe muchie, loviturile sevor aplica în zona interioară a porţiunii curbate.

La producţia de serie mare, tablele se îndreaptă la maşini cu valţuri, îndreptarea cu ajutorul valţurilor este un proces continuu, foarte productiv, careasigură şi o calitate superioară a semifabricatelor îndreptate.

Semifabricatele (sau piesele) de dimensiuni mici se îndreaptă cu ajutorulmatriţelor pe prese sau la agregate speciale.

Matriţele de îndreptare sunt de trei feluri :1. matriţe cu plăci active netede, utilizazte pentru piese subţiri şi din

materiale moi, fig.8.11.a;2. matriţe cu zimţi ascuţiţi (matriţe cu plăci active în puncte), utilizate pentru

piese mai groase atunci când se admit pe piesă striaţii, fig.8.11.b;

3.

matriţe cu zimţi cu pas mărit (matriţe cu plăci active în fagure), utilizatepentru materiale mai groase, atunci când nu se admit pe piesă striaţii,fig.8.11.c.


30/30

150

Fig.8.11. Matriţe de îndreptare

În scopul asigurării poziţiei relative corecte a dinţilor celor două plăci active,atât matriţele cu zimţi ascuţiţi cât şi cele cu zimţi cu pas mărit se vor construi cucoloane de ghidare.

Forţa necesară îndreptării tablelor cu matriţe, se calculează cu relaţia :

q AP ⋅= (8.18) în care:A – aria semifabricatului de îndreptat ;q – presiunea necesară la îndreptare.

Prel.ambutisare1

Documents

Transcript of Prel.ambutisare1