02.forjare_intinderea

1

ÎNTINDEREA

2

3.5.2. ÎNTINDEREA

Operaţia de întindere prin forjare se execută atât pentru modificarea formei şi dimensiunilor lingourilor sau semifabricatelor, cât şi pentru îmbunătăţirea proprietăţilor mecanice şi tehnologice ale materialelor metalice. În cele mai multe cazuri scopul principal al efectuării operaţiei de întindere îl constituie îmbunătăţirea proprietăţilor mecanice şi tehnologice ale produselor, piese sau semifabricate, obţinute prin deformare plastică la cald. Calitatea produselor obţinute, productivitatea şi preţul de cost sunt sensibil influenţate de: forma sculelor folosite şi parametrii termomecanici de forjare. Din punctul de vedere al formei sculele, adică berbecul şi nicovala, acestea pot fi: plane, profilate sau mixte.

3

3.5.2.1. ÎNTINDEREA ÎNTRE SCULE PLANE

La întinderea prin forjare sculele de formă plană se folosesc atât pentru modificarea formei şi dimensiunilor lingoului sau semifabricatului, cât şi pentru îmbunătăţirea proprietăţilor mecanice şi tehnologice ale produselor obţinute.

Ca domeniu de aplicabilitate sculele plane pot fi folosite în toate cazurile, indiferent de forma piesei sau a secţiunii transversale a semifabricatului, pătrată, poligonală sau rotundă. Spre deosebire de sculele plane cele profilate sau mixte se folosesc numai la forjarea semifabricatelor cu secţiunea transversală rotundă. În schimb, în cazul forjării semifabricatelor cu secţiunea transversală rotundă, productivitatea obţinută cu scule profilate sau mixte este mai mare decât cea obţinută cu scule plane.

4

3.5.2.1.1. MODIFICĂRI DIMENSIONALE Modificările dimensionale se referă la evoluţia dimensiunilor secţiunii

transversale a lingourilor şi semifabricatelor în timpul forjării şi reprezintă principalul factor de influenţă asupra calităţii şi productivităţii, realizabile la forjarea cu acelaşi utilaj.

a. Lăţimea medie. În cazul forjării pe o latură lăţirea semifabricatului se produce inegal, mai mult la mijlocul porţiunii prinse între scule, planul II, şi mai puţin la capetele porţiunii, planurile I şi III, figura 3.95.

Fig. 3.95. Modificarea dimensiunilor semifabricatului în timpul forjării.

5

Întrucât curba de variaţie a lăţirii este asimetrică lăţimea medie nu

este egală cu semisuma valorilor maxime şi minime. Din această

cauză lăţimea medie se stabileşte pe baza constanţei volumelor.

Notând cu n numărul de prinderi ale semifabricatului între scule şi

cu V volumul total al semifabricatului, volumul V ‘ al porţiunii

care se deformează la o lovitură de ciocan, sau o cursă de presă,

este dat de relaţia:

'

VV

n (3.53)

3.5.2.1.1. Modificări dimensionale

După deformarea plastică volumul V', cuprins între scule, este

dat de relaţia V΄ = l1 · b1 · h1, de unde rezultă că:

11

1lh

'Vb (3.54)

În relaţia (3.54) b1 reprezintă lăţimea medie, iar h1 şi l1 înălţimea şi

lungimea semifabricatului cuprins între scule, după forjarea pe o

latură. Valoarea dimensiunilor h1 şi l1 se determină prin măsurare.

6

b. Suprafaţa transversală. În timpul forjării între scule plane

simultan cu lăţirea semifabricatului are loc şi alungirea, fapt

pentru care suprafaţa transversală după forjarea pe o latură

este mai mică decât suprafaţa iniţială, adică A1<A0. Folosind

notaţiile din figura 3.96 inegalitatea A1<A0 se transformă în AI

+ AIII + AIV < AI + AII, de unde:

IIIVIII AAA

III IV IIA A A

sau

(3.55)


Fig. 3.96. Dimensiunile secţiunii

transversale înainte şi după forjarea pe o

latură.

7

Valoarea coeficientului din relaţia (3.55) poate fi scrisă sub

forma:

1 1 0

0 0 1

III IV

II

h b bA A

A b h h

(3.56)

Din ecuaţia (3.56) rezultă că în cazul în care b1=b0, adică deformarea

plastică se produce fără lăţire, coeficientul β este egal cu zero, iar

când alungirea este nulă, β = 1,0 întrucât, AII = AIII + AIV.

Ţinând seama că A0 = b0h0 şi A1 = b1h1 şi efectuând înlocuirile

necesare în ecuaţia (3.56) se obţine: .

Înmulţind ultimii doi termeni din partea dreaptă cu

h0/h0 rezultă:

011001 bhhbAA

0 0 1 1 0 0 1 11 0 0 0 0

0 0 0 0

h b h hb h h hA A A A A

h h h h ,sau

1 11 0

0 0

h hA A

h h

(3.57)


8

Cunoscând că de unde şi înlocuind raportul

h1/h0 în ecuaţia (3.57) se obţine:


0

10

h

hh

0

11h

h

1101 AA

1 0 1 1A A

sau

(3.58)

Pentru determinarea coeficientului de lăţire se poate folosi

relaţia (3.59) sau nomograma din figura 3.97.

2

0 0

0 0

0,14 0,36 0,054l l

b b

(3.59)

9

De remarcat că în relaţia (3.59) şi figura 3.97 singurul

parametru de influenţă asupra coeficientului de lăţire îl

reprezintă raportul l0/b0. În realitate valoarea coeficientului de

lăţire este influenţată şi de raportul dintre înălţimea h0 şi

lăţimea b0 a secţiunii iniţiale. Pe măsura creşterii acestui raport,

în limitele 1,0-2,0 coeficientul de lăţire se micşorează cu 8-12%.


Fig. 3.97. Variaţia coeficientului în

funcţie

de raportul l0/b0.

10

c. Alungirea. Ca şi în cazul altor procedee de deformare plastică

prin întindere şi în cazul forjării alungirea Δl este dată de

relaţia:


1 0l l l

în care reprezintă lungimea de prindere a semifabricatului

între scule, adică lungimea iniţială, iar - lungimea obţinută

după forjarea pe o latură.

0l

1l

Pentru stabilirea alungirii se recurge la legea constanţei

volumelor, din care rezultă că:

0 01

1

l Al

A (3.61)

11

Înlocuind pe A1 cu valoarea sa din ecuaţia (3.58) ecuaţia (3.61)

se transformă în:


0 0

1

0 1 1

A ll

A

0

11 1

ll

sau

(3.62)

Introducând lungimea l1 din ecuaţia (3.62) în ecuaţia (3.60)

rezultă:

0

01 1

ll l

0

1

1 1l l

adică

(3.63)

12

Din ecuaţia (3.63) s-ar părea că alungirea creşte odată cu creşterea lungimii de prindere şi a gradului de deformare plastică. Această concluzie este valabilă numai pentru valoarea absolută a alungirii, nu şi pentru valoarea relativă, adică pentru raportul dintre alungire şi lăţire, întrucât acest raport se micşorează cu creşterea lungimii de prindere. Micşorarea raportului dintre alungire şi lăţire, pe măsura creşterii lungimii de prindere, rezultă şi din figura 3.98.

În figura 3.98 se prezintă două epruvete, de secţiune prismatică şi de aceleaşi dimensiuni, forjate pe o latură cu acelaşi grad de deformare plastică şi cu lungimi de prindere diferite.

Fig. 3.98. Alungirea şi lăţirea la

forjarea între scule plane cu

lungimi de prindere diferite:

a- l0/b0=0,75; b- l0/b0=1,5.


13

Micşorarea alungirii, inclusiv a raportului l1/b1, în cazul măririi

lungimii de prindere, se datorează legii minimei rezistenţe, figura

3.99.

Fig. 3.99. Curgerea materialului

în timpul forjării cu lungimi de

prindere diferite.


Din figura 3.99. se observă că pe măsura creşterii lungimii de

prindere scade ponderea volumului de material care se deplasează în

direcţia alungirii, micşorându-se în mod corespunzător şi alungirea.

14

d. Lăţirea. În cazul întinderii prin forjare între scule plane

lăţirea, exprimată prin relaţia Δb=b1–b0, este dependentă de:

coeficientul de lăţire β , gradul de deformare plastică ε şi

raportul , adică raportul dintre lungimea de prindere a

semifabricatului între scule şi grosimea acestuia.

0

0

h

l

Pentru determinarea lăţimii b1, după forjarea pe o latură, se

foloseşte relaţia , în care A1 şi h1 reprezintă aria şi

înălţimea secţiunii transversale a semifabricatului la o lungime

de prindere.

Înlocuind valoarea ariei A1 cu valoarea sa din relaţia (3.58)

rezultă:

1

11

h

Ab


0

1

1

1 1Ab

h

0 0

1

1

1 1b hb

h

sau (3.64)

15

Introducând valoarea lăţimii b1 în relaţia lăţirii Δb=b1–b0 se

obţine:


0 0

1 0 0

1

1 1b hb b b b

h

sau

00

1

1 1 1h

b bh

(3.65)

Cunoscând că şi înlocuind raportul cu

ecuaţia (3.65) devine:

1

1

1

0

h

h

1

0

h

h

1

1

1111

10

bb

de unde

01

b b

(3.66)

16

Având în vedere că gradul de deformare plastică şi valoarea

absolută a lăţimii influenţează în acelaşi sens atât lăţirea cât şi

alungirea rezultă că dintre cei trei factori de influenţă din

relaţia (3.66), singurul care acţionează asupra lăţirii în

detrimentul alungirii, adică cel care măreşte raportul , este

coeficientul de lăţire β.

În vederea simplificării calculelor, în figura 3.100 se prezintă

nomograma pentru stabilirea alungirii şi lăţirii în funcţie de

raportul l0/b0 şi gradul de deformare plastică.


l

b

17

Din figura 3.100, în care alungirea şi lăţirea sunt exprimate prin

rapoartele l1/l0 şi b1/b0, iar gradul de deformare plastică prin raportul

h0/h1, rezultă că în cazul forjării unui semifabricat cu gradul de

deformare plastică h0/h1=1,18 şi raportul l0/b0=0,8, alungirea este

dată de raportul l1/l0=1,105, iar lăţirea de raportul b1/b0=1,065.


Fig. 3.100. Alungirea şi lăţirea

în funcţie de raportul l0/b0 şi

gradul de deformare plastică.

18

Întrucât în timpul forjării semifabricatul trebuie rotit cu 900, astfel

încât lăţimea devine înălţime şi invers, este posibil ca după rotire

semifabricatul să flambeze. Pentru a evita flambarea (curbarea) este

necesar ca la forjarea pe o latură raportul dintre lăţimea şi înălţimea

secţiunii transversale a semifabricatului, numit şi coeficient de

flambaj, să nu depăşească valoarea de 2,5. Notând cu φ acest raport

ecuaţia coeficientului de flambaj poate fi scrisă sub forma:

3.5.2.1.2. Coeficientul de flambaj

1

1

b

h

în care b1 şi h1 reprezintă dimensiunile secţiunii transversale ale

semifabricatului înainte de rotire.

Înlocuind pe b1 din ecuaţia (3.67) cu valoarea sa din ecuaţia (3.64) se

obţine: 0 0

2

1

1 1b h

h

(3.67)

(3.68)

19

Având în vedere că din ecuaţia gradului de deformare plastică

rezultă că h1 = h0 (1 - ε) şi înlocuind pe h1 în ecuaţia

(3.68) aceasta se transformă în:

3.5.2.1.2. Coeficientul de flambaj

0

10

h

hh

22

0

00

1

11

h

hb

0

0

11

1 1

b

h

de unde

(3.69)

În cazul în care din formula (3.69) rezultă că φ > 2,5 se

micşorează gradul de deformare plastică.

20

3.5.2.1.3. DOMENIUL DEFORMĂRILOR ADMISE

Pentru simplificarea calculelor la întocmirea proceselor

tehnologice de forjare, în cazul automatizării acestor procese,

gradul admis de deformare plastică poate fi stabilit şi cu ajutorul

nomogramelor.

Cunoscând că şi înlocuind pe h1 cu raportul b1 / φ,

rezultat din ecuaţia (3.67), se obţine ecuaţia de interdependenţă

dintre gradul de deformare şi coeficientul de flambaj, adică:

0

1

0

10 1h

h

h

hh

1

0

1b

h

Intervalul în care gradul de deformare plastică poate varia fără ca

semifabricatul să flambeze rezultă din cazurile extreme, adică din

cazurile în care se forjează fie cu alungire nulă, fie cu lăţire nulă.

(3.70)

21


a. Alungirea este nulă, adică l1 = l0 şi AII = AIII + AIV, v. figura 3.96. În

acest caz din ecuaţia constanţei volumelor rezultă:

0 01

1

b hb

h

Înlocuind raportul cu valoarea sa din ecuaţia gradului de deformare

plastică, adică , ecuaţia (3.71) se transformă în:

1

0

h

h

1

1

1

0

h

h

(3.71)

01

1

bb

(3.72)

Introducând valoarea lăţimii b1 în ecuaţia (3.70) se obţine:

11

0

0

h

b

0

0

1b

h

de unde

(3.73)

22


b. Lăţirea este nulă, adică b1 = b0. În acest caz ecuaţia (3.70) devine:

0

0

1b

h

(3.74)

Dacă în ecuaţiile (3.73) şi (3.74), care se referă la cazurile extreme de

forjare, se înlocuieşte cu valoarea dorită, în limitele 1,5...2,5, se obţine

graficul de variaţie a deformărilor admise în funcţie de raportul ,

figura 3.101. 0

0

b

h

Fig. 3.101. Nomogramă pentru stabilirea

gradului de deformare admisă.

23


În figura 3.101, curba 1 se referă la cazul în care alungirea este nulă, iar curba 2 - la cazul în care lăţirea este nulă. De aceea în domeniul I deformarea plastică este admisă, indiferent de raportul dintre alungire şi lăţire, iar în domeniul III deformarea plastică depăşeşte valorile admise. Domeniul II, situat între cele două curbe, reprezintă domeniul de trecere. În acest domeniu deformarea plastică poate fi admisă dacă raportul l0/b0 are valori reduse, adică alungirea se produce cu intensitate mai mare decât lăţirea .

De reţinut că în figura 3.101. curbele 1 şi 2 se referă la cazul în care φ = 2,5. În cazurile în care pentru coeficientul de flambaj se adoptă o valoare mai mică decât 2,5, alura curbelor 1 şi 2 rămâne aproximativ aceeaşi, dar valoarea gradelor de deformare admisă se micşorează.

24

3.5.2.1.4. COROIAJUL

Proprietăţile mecanice şi tehnologice ale produselor obţinute prin forjare sunt sensibil influenţate de mărimea gradului de deformare plastică. Din această cauză, în cazul forjării, cunoaşterea mărimii gradului de deformare plastică este imperios necesară. În pofida acestei necesităţi, datorită rotirii semifabricatului în timpul forjării şi a schimbării direcţiilor de curgere a materialului metalic în timpul deformării plastice, formulele uzuale de exprimare a gradului de deformare plastică, ca de exemplu: sau şi altele asemănătoare, nu

pot fi folosite şi în cazul întinderii prin forjare. De aceea pentru evaluarea gradului de deformare plastică, în cazul întinderii prin forjare, se foloseşte noţiunea de coroiaj exprimată prin formulele:

0

10

h

hh

1

0lnh

h

0

1

AC

A i

f

AC

Asau (3.75) (3.76)

25


În formulele (3.75) şi (3.76), A0 şi A1 reprezintă aria secţiunilor transversale ale lingoului sau semifabricatului înainte şi după întinderea prin forjare, fără a se ţine seama dacă forjarea s-a terminat sau nu, iar Ai şi Af reprezintă aria secţiunii lingoului şi a piesei forjate. Cu alte cuvinte raportul A0/A1 se referă la un coroiaj oarecare, iar raportul Ai/Af reprezintă coroiajul total.

Având în vedere că volumul semifabricatului este constant rezultă că A0/A1 = L1/L0, ceea ce înseamnă că prin coroiaj se înţelege nu numai raportul dintre secţiunile transversale ci şi raportul dintre lungimi.

În cazul forjării în etape, sau în trepte, se foloseşte şi noţiunea de coroiaj parţial. La rândul său coroiajul parţial se calculează pe baza secţiunilor intermediare obţinute pentru diversele trepte de forjare, figura 3.102.

26


În figura 3.102 se prezintă treptele de forjare necesare întinderii semifabricatului de la secţiunea A0 la secţiunea Az cu respectarea coeficientului de flambaj.

Prima treaptă o constituie forjarea de la A0 la A1, iar coroiajul parţial, în acest caz, este dat de relaţia C1 = A0/A1. În mod similar pentru următoarele trepte de forjare coroiajele parţiale pot fi exprimate sub forma: C2 = A1/A2, C3 = A2/A3 etc. Întrucât adică

C1·C2·C3..Cz = C, rezultă că produsul coroiajelor parţiale este egal cu coroiajul total.

,.. 01

3

2

2

1

1

0

zz

z

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

Fig. 3.102. Forma şi dimensiunile secţiunii transversale a semifabricatului

la forjarea în trepte.

a b c d e

27


Interdependenţa dintre valorile coroiajului total şi ale coroiajelor parţiale, precum şi posibilitatea evaluării gradului de deformare plastică în cazurile în care se schimbă direcţiile de curgere a materialului metalic, reprezintă principalele avantaje ale noţiunii de coroiaj. În schimb între valorile coroiajului, calculat numai pe baza raportului dintre cele două secţiuni, şi valorile gradului de deformare plastică pot să apară nepotriviri. Astfel în cazul forjării fără alungire, când Δl = 0 şi A1 = A0, valorile coroiajului obţinute cu relaţiile C = A0/A1 sau Ai/Af se menţin tot timpul egale cu unu, indiferent de valorile gradului de deformare plastică. Dacă dimpotrivă lăţirea este nulă şi alungirea este maximă, la acelaşi grad de deformare plastică, valorile coroiajului sunt mai mari decât în celelalte cazuri.

Când prin forjare se produce atât alungirea cât şi lăţirea valorile coroiajului, pentru acelaşi grad de deformare plastică, se modifică în funcţie de valorile raportului dintre alungire şi lăţire.

Cu alte cuvinte dacă nu se ţine seama de raportul dintre alungire şi lăţire la aceeaşi valoare a gradului de deformare plastică se pot obţine mai multe valori pentru coroiaj şi invers, la acelaşi coroiaj pot fi realizate mai multe valori ale gradului de deformare plastică.

28


Din această cauză în literatura de specialitate se întâlnesc numeroase confuzii şi contradicţii cu privire la influenţa coroiajului asupra proprietăţilor mecanice ale produselor obţinute prin forjare, sau asupra coroiajului necesar obţinerii anumitor valori ale proprietăţilor mecanice ale pieselor forjate.

Pentru eliminarea acestor neajunsuri au fost propuse noţiunile de coroiaj convenţional şi coroiaj echivalent. Prin coroiaj convenţional se înţelege coroiajul care se calculează numai pe baza secţiunilor transversale ale produselor forjate, înainte şi după forjare. În acest fel noţiunea de coroiaj a fost înlocuită cu cea de coroiaj convenţional. Prin coroiaj echivalent se înţelege produsul dintre coroiajul convenţional şi un coeficient de corecţie care ţine seama de raportul dintre alungire şi lăţire. Acest coroiaj se calculează cu formula:

Ce = K·C (3.77)

în care C şi Ce reprezintă coroiajele convenţionale şi echivalente, iar K – coeficientul de corecţie.

29


Valoarea coeficientului de corecţie, în funcţie de intensitatea alungirii,

intensitate condiţionată de raportul l0/b0, v. figura 3.98, rezultă din

figura 3.103.

Din figura 3.103. se observă că valoarea coeficientului de corecţie creşte

cu creşterea raportului l0/b0 , adică a raportului dintre lăţire şi alungire.

În cazul forjării între scule profilate sau mixte, adică în cazul în care

lăţirea este nulă şi coroiajul creşte cu intensitate maximă, coeficientul de

corecţie K este egal cu unu.

Fig. 3.103. Interdependenţa dintre

raportul l0/b0 şi coeficientul K.

30

3.5.2.1.5. TREPTELE DE FORJARE

La forjarea lingourilor şi semifabricatelor cu coroiaje mai mari decât 1,4-

1,7 forjarea se execută în trepte. Prin treaptă de forjare se înţelege forjarea

pe două laturi opuse, cu o rotire de 90o. Pentru automatizarea operaţiilor

de forjare cunoaşterea numărului treptelor de forjare este obligatorie. La

rândul său numărul treptelor de forjare pentru întinderea de la secţiunea

iniţială A0 la secţiunea finală Az, v. figura 3.102, se calculează pe baza

interdependenţei dintre coroiajul total şi coroiajele parţiale, adică:

z

ppppp

z

z

z

CCCCCA

A

A

A

A

A

A

A

A

AC

z .....

321

1

3

2

2

1

1

00

de unde: zp AACZ lglglg 0sau

0lg lg

lg

z

p

A AZ

C

În ecuaţia (3.78), Z reprezintă numărul treptelor de forjare, A0 şi Az –

aria secţiunilor transversale, iniţială şi finală, iar Cp – coroiajul parţial,

care se adoptă în limitele 1,4 - 1,7.

(3.78)

31

3.5.2.1.6. STAREA DE TENSIUNE

Printre factorii de influenţă asupra calităţii produselor forjate se înscrie şi starea

de tensiune care se creează în timpul forjării. În cazul folosirii sculelor plane starea de tensiune este influenţată în principal de felul secţiunii transversale a semifabricatului, pătrată sau rotundă, şi într-o mai mică măsură de parametrii de forjare.

a. Forjarea semifabricatelor pătrate. La întinderea prin forjare a semifabricatelor pătrate sau dreptunghiulare, ca şi la refulare, sub acţiunea forţei de deformare plastică P şi a celor de frecare exterioară T, se crează stările de tensiune S1 şi S3, figura 3.104.

La prima semitreaptă de forjare, figura 3.104, a şi b, se formează zonele A în care starea de tensiune este S1 iar deformarea plastică se produce cu intensitate minimă, şi zona B, în care starea de tensiune este S3 şi deformarea plastică se produce cu intensitate maximă. În timpul deformării plastice, până la rotirea semifabricatului cu 90o, adică până la întoarcerea pe cant, zonele A se măresc şi zona B se micşorează, iar la un moment dat zona B se despică. După rotirea semifabricatului, la cea de a doua semitreaptă, figura 3.104, c şi d, zonele A şi B îşi schimbă locul, iar în timpul deformării plastice se dezvoltă în sens invers.

32


În continuare alternanţa schimbărilor de poziţie a celor două zone şi a celor două stări de tensiune, inclusiv a intensităţii deformării plastice şi a sensurilor de deplasare a particulelor de material din aproprierea planelor celor două diagonale, se repetă la fiecare rotire a semifabricatului. Rezultă că în interiorul zonelor A şi B, respectiv în interiorul semifabricatului, acţionează alternativ atât tensiuni de comprimare cât şi tensiuni de întindere. Pe lângă aceste tensiuni, care acţionează în sensul deformării plastice, în zonele din apropierea planelor care se formează de-a lungul celor două diagonale se creează tensiuni de întindere cu efect de forfecare. Aceste tensiuni se datorează schimbării sensului de deplasare a particulelor de material din zonele învecinate cu planele formate de cele două diagonale, figura 3.104.

33


Din figura 3.104 se observă că în aproprierea planelor diagonalelor

sensul de deplasare a particulelor de material, de la interior spre

exterior şi invers, se schimbă la fiecare rotire a semifabricatului.

Fig. 3.104. Forţele care acţionează şi stările de

tensiune care se creează în timpul întinderii prin forjare

a b c d

34


Schimbarea alternativă a sensului de deplasare a particulelor de material favorizează apariţia fisurilor şi crăpăturilor din zona diagonalelor, figura 3.105.

Fig. 3.105. Aspectul fisurilor în secţiunea transversală a

unui semifabricat din oţel mediu aliat.

35

Pe suprafaţa lustruită şi atacată fisurile şi crăpăturile care apar

în timpul forjării semifabricatelor pătrate sunt similare cu cele din

figura 3.106.


Fig. 3.106. Fisuri şi crăpături apărute în timpul forjării

semifabricatelor pătrate.

36


Având în vedere că distanţa de deplasare în sens invers a două particule de material din vecinătatea planelor diagonalelor este proporţională cu gradul de deformare unitară, adică gradul de deformare plastică realizat cu o lovitură de ciocan sau o cursă de presă, şi cu raportul dintre lăţire şi alungire, rezultă că pentru reducerea tendinţei de fisurare sau crăpare a semifabricatului în timpul forjării este necesar ca forjarea să se execute cu valori cât mai reduse, atât pentru gradul de deformare unitară, cât şi pentru lăţire. Prima condiţie poate fi realizată prin micşorarea energiei de lovire a ciocanului, respectiv micşorarea forţei de apăsare a presei. Pentru cea de a doua condiţie este necesară micşorarea raportului l0/b0, adică a raportului dintre lungimea de prindere a semifabricatului între scule şi grosimea acestuia, raport de care depinde intensitatea lăţirii. La rândul său raportul l0/b0 nu poate fi micşorat sub 0,45-0,5 întrucât în acest caz apar tensiuni de întindere longitudinală în zona centrală, tensiuni care pot conduce la apariţia fisurilor transversale.

37


În figura 3.107 se prezintă variaţia deformării locale pe înălţime εl,

în zona centrală a semifabricatelor, în funcţie de gradul de

deformare generală εg şi raportul dintre lungimea de prindere l0 şi

grosimea semifabricatului pe înălţime h0.

Fig. 3.107. Variaţia deformării

plastice locale în funcţie de

raportul şi gradul de

deformare generală

38


Din figura 3.107 se observă că, indiferent de valorile deformării generale εg, calculate pe baza dimensiunilor exterioare ale secţiunii semifabricatului, în domeniul I, la valori ale raportului l0/h0 ≥ 0,45, deformarea plastică locală din zona centrală se menţine la valori mai ridicate decât deformarea generală. Cu alte cuvinte la l0/h0 ≥ 0,45 zona centrală se deformează plastic sub acţiunea tensiunilor predominant de comprimare. Domeniul II reprezintă domeniul de trecere între I şi III, iar în domeniul III, la l0/h0 0,28, raportul εl/εg devine subunitar, ceea ce înseamnă că în acest domeniu deformarea plastică din zona centrală se produce sub acţiunea tensiunilor de întindere. În consecinţă la întinderea prin forjare raportul dintre lungimea de prindere şi grosimea semifabricatului sau a lingoului trebuie sa fie mai mare sau cel puţin egal cu 0,45-0,50.

39


Un alt mijloc de reducere a tendinţei de fisurare sau crăpare în

planul diagonalelor îl constituie repătratizarea, adică rotirea

semifabricatului cu 450 şi formarea unui al doilea pătrat, decalat

faţă de primul cu acelaşi unghi şi evident cu alte diagonale, figura

3.108.

Fig. 3.108. Schema repătratizării.

40


Deoarece după repătratizare noile diagonale se găsesc în zone care n-au mai fost solicitate la întindere, în sensuri diferite şi repetate, capacitatea materialului metalic de a suporta asemenea solicitări creşte cu până la dublu. Pe lângă micşorarea tendinţei de fisurare sau crăpare, în zona diagonalelor, forjarea cu repătratizare contribuie şi la micşorarea neuniformităţii deformaţiei şi îmbunătăţirea proprietăţilor mecanice şi tehnologice ale produselor obţinute prin forjare.

Ridicarea temperaturii de forjare, în limitele intervalului admis pentru temperatura de deformare plastică la cald a materialului metalic, măreşte plasticitatea şi reduce tendinţa de fisurare sau crăpare din cauza tensiunilor de întindere.

41


b. Forjarea semifabricatelor rotunde. La întinderea semifabricatelor rotunde între scule plane în stadiul iniţial suprafeţele de contact dintre semifabricat şi scule sunt foarte mici, practic neglijabile şi confundabile cu câte o linie. Pe măsura creşterii gradului unitar de deformare plastică se creează şi cele două suprafeţe de contact. Sub influenţa forţei de deformare plastică P şi a forţelor de frecare exterioară T, în aproprierea celor două suprafeţe de contact, se formează zonele de deformare îngreunată şi zonele de deformare maximă. Primele sunt delimitate de triunghiurile ABC şi A’B’C’, iar ultimele de conturul ACBD şi A'C'B'D', figura 3.109.

Fig. 3.109. Zonele de deformare plastică

la forjarea semifabricatelor rotunde

42

Mărimea zonelor de deformare îngreunată şi a celor de deformare maximă este

proporţională cu gradul de deformare unitară şi poate fi stabilită fie pe cale

experimentală, fie cu ajutorul regulii lui Prandtl. Conform regulii lui Prandtl,

vârfurile D si D’, din figura 3.109, ajung în axa semifabricatului la εu=3% şi se

întrepătrund la εu > 3%. La εu < 3% între cele două vârfuri există o distanţă

dependentă de gradul unitar de deformare plastică. În figura 3.109 această

distanţă este egală cu raza OD, respectiv OD', şi arată existenţa şi mărimea celei

de a treia zone.

Ca şi în cazul refulării, starea de tensiune este S1 în interiorul zonelor ABC şi

A’B’C’ şi S3 în interiorul zonelor ACBD şi A’C’B’D’. Prin rotirea

semifabricatului în timpul forjării zonele ABC şi A’B’C’ închid inelul I, iar zonele

ACBD şi A’C’B’D’ închid inelele I şi II formând o singură zonă, zona periferică.

Delimitarea dintre zona periferică şi zona centrală este dată de mărimea razelor

OD, respectiv OD’, figura 3.109.

3.5.2.1.6. Starea de tensiune

43

Sub influenţa forţei P şi a tensiunilor de comprimare şi întindere, aferente stărilor de tensiune S1 şi S3, zona periferică se alungeşte şi trage după sine zona centrală care tinde să-şi menţină dimensiunile iniţiale, figura 3.110.

În figura 3.110 se prezintă aspectul unor semifabricate rotunde forjate, cu grade mici de deformare unitară, între scule plane.

Fig. 3.110. Aspectul suprafeţei frontale a semifabricatelor

rotunde forjate cu grade mici de deformare unitară


44

Din figura 3.110. se observă că sub influenţa tensiunilor de

întindere şi comprimare, din zonele ABC şi ACBD reprezentate în

figura 3.109, zona periferică se alungeşte şi antrenează cu sine şi

zona centrală, zonă care în acest caz se deformează plastic numai

sub influenţa tensiunilor de întindere. Datorită tensiunilor de

întindere în zona centrală, plasticitatea materialului scade foarte

mult, iar în cazurile în care aceste tensiuni sunt mai mari decât

limita de curgere a materialului metalic, semifabricatul îşi distruge

integritatea, fie în direcţie longitudinală, fie în direcţie radială, în

funcţie de direcţia tensiunilor predominante.


45

În figura 3.111 se prezintă aspectul rupturii, care a fost pusă în

evidenţă la strunjirea unui semifabricat cu secţiunea rotundă,

precum şi al şaibei care a fost decupată din apropierea rupturii.


a b

Fig. 3.111. Aspectul rupturii şi al şaibei decupate

46

Din figura 3.111 se observă că fisurile care au apărut în timpul forjării, din cauza tensiunilor de întindere longitudinală create în zona centrală, s-au dezvoltat până în zona periferică şi au ajuns chiar şi în stratul de material prevăzut pentru prelucrările prin aşchiere.

În cazurile în care predominante sunt tensiunile de întindere radială fisurile care se formează sunt orientate longitudinal şi pot să apară numai pe anumite porţiuni sau pe întreaga lungime a semifabricatului.

În figura 3.112 se prezintă două discuri din oţel în care au fost introduse patru ştifturi, tot din oţel, şi care după forjare cu coroiaje diferite şi cu grade mici de deformare unitară au fost secţionate longitudinal .


47

Din figura 3.112 se observă că după forjarea cu grade mici de deformare unitară discurile s-au alungit numai în zona periferică, iar diferenţa de lungime între zona periferică şi zona centrală este cu atât mai mare cu cât a fost mai mare coroiajul. De asemenea se mai observă că pe măsura creşterii coroiajului în zona periferică găurile şi diametrul ştifturilor s-au micşorat, iar în zona axială gaura s-a mărit şi ştiftul a ieşit liber, fară a-şi modifica dimensiunile.

Fig. 3.112. Desenul de execuţie

şi aspectul discurilor în

secţiune longitudinală


48

Mărirea diametrului găurii din zona axială atestă faptul că în

această zonă, în timpul forjării, acţionează tensiuni de întindere în

direcţie radială, deşi forţa P acţionează în sens invers. Menţinerea

lungimii iniţiale a zonei axiale arată că în cazul semifabricatelor

monobloc, cu lungimi mai mari decât diametrul, alungirea acestei

zone se produce sub influenţa tensiunilor de întindere în direcţie

longitudinală.

Din cele de mai sus rezultă că la forjarea semifabricatelor rotunde

cu grade mici de deformare unitară zona centrală se deformează

plastic sub acţiunea tensiunilor de întindere, atât în direcţie

longitudinală, cât şi în direcţie radială.


49

Modul de formare a tensiunilor de întindere în direcţie radială, din

zona centrală a semifabricatului, rezultă din figura 3.113, în care

se prezintă descompunerea şi compunerea forţelor care acţionează

în timpul forjării semifabricatelor rotunde.


Fig. 3.113. Forţele care acţionează şi tensiunile care se creează

în timpul forjării semifabricatelor rotunde.

50

Datorită stării de tensiune S1 din triunghiurile ABC si A’B’C’, figura 3.113, în interiorul celor două triunghiuri, numite şi zone de deformare îngreunată, rezistenţa la deformarea plastică este mai mare decât în restul semifabricatului. Din această cauză forţa P se transmite în interiorul semifabricatului prin intermediul componentelor Pn şi Pn΄ şi al tensiunilor de întindere în direcţie radială şi ' , tensiuni care se formează prin compunerea celor două componente. Prin rotirea semifabricatului în timpul forjării triunghiurile ABC şi A'B'C' închid inelul periferic de rază interioară OC, adică zona I din figura 3.109, iar tensiunile de întindere şi ' din zona axială de rază OD îşi schimbă direcţia de la Ox la Oy extinzându-şi acţiunea pe două direcţii în întreaga zonă axială. În acelaşi timp zonele ABCD şi A'B'C'D', în care acţionează tensiuni de comprimare şi întindere, închid şi ele zona periferică formată din inelele I şi II, v. figura 3.109. Rezultă că în acest caz, adică la forjarea cu grade mici de deformare unitară, εu ≤ 3,0% , în zona periferică, inelele I şi II, acţionează tensiuni de comprimare şi întindere, iar în zona centrală de rază OD– numai tensiuni de întindere.


51

Datorită tensiunilor de întindere plasticitatea materialului metalic din zona centrală scade foarte mult, crescând în mod corespunzător tendinţa semifabricatului de a-şi distruge integritatea chiar în timpul deformării plastice. Influenţa gradului de deformare unitară asupra mărimii şi ponderii zonelor de deformare plastică şi asupra tendinţei materialului metalic de a-şi distruge integritatea în timpul forjării, rezultă din figura 3.114.

Din figura 3.114. se observă că pe măsura creşterii gradului de deformare unitară creşte ponderea zonelor I şi II, în detrimentul zonei III, v. şi figura 3.109. În acelaşi timp pe măsura creşterii gradului de deformare unitară scade ponderea tensiunilor de întindere în favoarea celor de comprimare, micşorându-se în mod corespunzător şi tendinţa materialului metalic de a-şi distruge integritatea în timpul deformării plastice.


52


Fig. 3.114. Zonele de deformare plastică şi epura tensiunilor

53

La grade mici de deformare unitară, sub 3 %, în direcţie verticală, direcţia Oy, acţionează tensiuni de comprimare cu valori descrescătoare de la periferia semifabricatului spre centrul acestuia. În punctele D şi D’ tensiunile de comprimare devin egale cu limita de curgere a materialului metalic şi influenţa lor asupra deformării plastice se anulează. În direcţie orizontală, direcţia Ox, acţionează tensiuni de întindere cu valori minime la periferia semifabricatului şi maxime în zona centrală. Rezultă că la εu < 3% zona centrală se deformează plastic numai sub influenţa tensiunilor de întindere, iar în zona periferică predomină tensiunile de comprimare. Din această cauză, la εu < 3% , tendinţa materialului metalic de a-şi distruge integritatea, în timpul deformării plastice, în zona centrală, este maximă. La εu = 3% , prin mărirea zonelor I şi II, în detrimentul zonei III, vârfurile D şi D’ ajung în axa semifabricatului, iar zona III se anulează. În acest caz deformarea plastică se produce sub influenţa simultană a tensiunilor de comprimare şi întindere, în întreaga secţiune a semifabricatului, cu menţiunea că în zona periferică predominante sunt tensiunile de comprimare, iar în zona centrală – cele de întindere. Predominanţa tensiunilor de întindere în zona centrală, comparativ cu tensiunile de comprimare, micşorează plasticitatea materialului metalic şi conduce la apariţia fisurilor longitudinale, figura 3.115.


54

În figura 3.115. se prezintă aspectul macroscopic al unor fisuri

longitudinale, apărute în timpul forjării semifabricatelor rotunde

între scule plane, cu grade mici de deformare unitară.


Fig. 3.115. Fisuri apărute în timpul

forjării.

55

La valori mai mari ale gradului de deformare unitară, εu > 3% , zona III fiind anulată, raportul dintre zonele periferică şi centrală se schimbă în favoarea zonei periferice, iar ponderea tensiunilor de comprimare, în direcţie radială, creşte în detrimentul celor de întindere. Până la εu = 11% în zona centrală şi îndeosebi în zona din imediata vecinătate cu axa semifabricatului, în pofida creşterii tensiunilor de comprimare, predominante sunt tensiunile de întindere. La εu = 11% în axa semifabricatului cele două feluri de tensiuni devin egale, iar la εu > 11% tensiunile de comprimare predomină în întreaga secţiune. Cu alte cuvinte la εu > 11% deformarea plastică se produce predominant sub influenţa tensiunilor de comprimare în întreaga secţiune a semifabricatului, iar tendinţa materialului metalic de a-şi distruge integritatea în timpul deformării plastice se reduce până la anulare. În cazurile în care predominante sunt tensiunile de întindere radială, fisurile care se formează sunt orientate longitudinal şi pot să apară numai pe anumite porţiuni sau pe întreaga lungime a semifabricatului.

Se observă că în comparaţie cu semifabricatele pătrate la care, pentru reducerea tendinţei de fisurare sau crăpare în timpul forjării, gradul de deformare unitară trebuie micşorat, la semifabricatele rotunde, dimpotrivă, gradul de deformare unitară trebuie mărit. Pentru semifabricatele rotunde, din materiale metalice cu plasticitate redusă, se recomandă folosirea sulelor profilate sau mixte.


56

3.5.2.1.7. MĂRIMEA UTILAJULUI

a. Mărimea presei. În cazul preselor, de regulă prese hidraulice, forţa necesară deformării plastice este dată de ecuaţia generală a forţei, adică P = p · A , în care p şi A reprezintă presiunea şi suprafaţa.

Valoarea presiunii de deformare plastică la întinderea prin forjare se determină cu formula (3.79) asemănătoare cu cea de la refulare:

în care: σ’c reprezintă limita de curgere a materialului metalic la temperatura de forjare; µ - coeficientul de frecare exterioară (µ =0,25-0,35); l1 şi h1- lungimea semifabricatului şi înălţimea secţiunii acestuia în porţiunea de prindere între scule, după forjarea pe o latură.

1

1

11,15 ' 1

2c

lp

h

(3.79)

57


Introducând valoarea presiunii în formula P = p · A , se obţine:

Pentru semifabricatele pătrate sau dreptunghiulare, la care A=

l1·b1 , lungimea l1 şi lăţimea b1 a suprafeţei de contact dintre scule şi

semifabricat se calculează cu relaţiile (3.62) şi (3.64) sau se

determină cu ajutorul nomogramei din figura 3.100. De asemenea

lungimea l1 poate fi considerată a fi egală cu lăţimea B a nicovalei.

În cazul semifabricatelor rotunde suprafaţa A reprezintă

suprafaţa zonelor de deformare îngreunată la contactul dintre berbec

şi semifabricat, cu condiţia ca gradul de deformare unitară luat în

calcul să fie mai mare de 8 % pentru sculele profilate şi peste 10%

pentru sculele plane sau mixte.

1

1

11,15 ' 1

2c

lP A

h

(3.80)

58


La forjarea oţelurilor nealiate şi

slab sau mediu aliate valorile forţei

necesare deformării plastice, în

funcţie de diametrul lingoului sau

semifabricatului, pot fi stabilite şi cu

ajutorul nomogramei din figura

3.116.

În figura 3.116, curba 1 se referă

la oţelurile nealiate, inclusiv aliajele

neferoase cu rezistenţa medie la

deformarea plastică, iar curba 2 – la

oţelurile slab şi mediu aliate.

59


b. Mărimea ciocanului. Ca şi la refulare şi în cazul

întinderii mărimea ciocanului se determină pe baza

egalităţii dintre energia de lovire a ciocanului şi lucrul

mecanic necesar deformării plastice, adică:

Introducând în relaţia (3.81) valoarea presiunii din

relaţia (3.79) rezultă:

uc LE 2

'2

m u

Gvp V

g , de unde sau

2

2'm u

gG p V

v

(3.81)

1

1

2

12,3 ' 1 '

2c u

lg V

hG

v

(3.82)

60


În ecuaţia (3.82), V’ reprezintă volumul semifabricatului cuprins între scule, în cm3, η - randamentul ciocanului în limitele 0,8-0,9 şi εu- gradul de deformare unitară adoptat, iar restul notaţiilor au aceeaşi semnificaţie ca şi în ecuaţia (3.79).

Pentru eliminarea calculelor în tabelul 3.13. se prezintă valorile orientative ale mărimii ciocanelor, exprimată prin greutatea părţii căzătoare, în funcţie de diametrul iniţial al semifabricatului. Aceste valori sunt valabile numai pentru forjarea oţelurilor nealiate şi slab sau mediu aliate.

61


În cazul forjării materialelor metalice cu rezistenţa la deformarea plastică la cald diferită de a oţelurilor nealiate şi slab sau mediu aliate, cum sunt de exemplu aliajele de aluminiu sau oţelurile rapide, la aceleaşi dimensiuni ale semifabricatelor, mărimea ciocanelor indicată în tabelul 3.13 se corectează în funcţie de rezistenţa la deformarea plastică a materialului metalic analizat.

Diametrul

semifabricatului,

mm

100 200 250 300 400 500 600 800

Greutatea părții

căzătoare, daN

750 1000 2000 3000 4000 5000 7000 10000

Tabelul 3.13. Valorile orientative ale mărimii ciocanelor în

funcţie de diametrul iniţial al semifabricatului

62

3.5.2.2. ÎNTINDEREA ÎNTRE SCULE PROFILATE

În comparaţie cu sculele plane sculele profilate prezintă

avantajul măririi productivităţii şi al reducerii tendinţei de fisurare în

timpul forjării semifabricatelor rotunde. În schimb domeniul de

aplicabilitate al acestor scule se restrânge numai la forjarea pieselor

simple şi a semifabricatelor rotunde.

La forjarea semifabricatelor rotunde între scule profilate în V

forţa P, necesară deformării plastice, se transmite semifabricatului

prin intermediul a patru suprafeţe de contact, figura 3.117. În acest fel

componentele normale care acţionează pe suprafeţele de contact

dintre semifabricat şi scule se reduc la ½ P, reducându-se în mod

corespunzător şi tensiunile de întindere din zona centrală a

semifabricatului.

63


Pe lângă gradul de deformare unitară, în cazul forjării cu

scule profilate, valoarea tensiunilor de întindere din zona axială

a semifabricatului depinde şi de mărimea unghiului de profilare

a sculelor, unghiul α din figura 3.117. Pe măsura creşterii acestui

unghi, în limitele 90...180o, creşte şi valoarea tensiunilor de

întindere din zona axială a semifabricatului. Sub 90o unghiul α

nu poate fi micşorat întrucât în acest caz semifabricatul se

roteşte liber între scule, fără a putea fi deformat, iar la α =180o

sculele profilate se transformă în scule plane.

În cazul în care α = 90o , figura 3.117, a, componentele ½ Pn

şi ½ P’n, egale şi de sens contrar, se anulează reciproc şi nu pot

da naştere unor tensiuni de întindere.

64


Din această cauză, la prima vedere, s-ar părea că în acest

caz tensiunile de întindere din zona centrală a semifabricatului

lipsesc, indiferent de valoarea gradului de deformare unitară.

În realitate, aşa cum s-a arătat mai sus, v. şi figura 3.110, la

εu≤3% sub acţiunea tensiunilor de comprimare şi întindere se

deformează plastic numai zona periferică, iar prin alungire

această zonă antrenează cu sine şi zona centrală, pe care o

supune unor tensiuni de întindere. De aceea pentru reducerea

şi chiar anularea tensiunilor de întindere şi a tendinţei de

fisurare a semifabricatului, în timpul forjării, gradul de

deformare unitară trebuie să fie mai mare de 3%, indiferent de

valoarea unghiului de profilare.

65


66


La α > 90o, figura 3.117, b, prin compunerea componentelor ½ Pn şi ½ P’n se formează rezultatele R şi R' care dau naştere tensiunilor de întindere radială, tensiuni care, la acelaşi grad de deformare unitară, sunt cu atât mai mari cu cât este mai mare unghiul de profilare a sculelor. În general unghiul α se adoptă între 110 şi 135o. La valori mai mici de 110o scade gama dimensională a semifabricatelor ce pot fi forjate cu aceleaşi scule, iar peste 135o se măreşte nejustificat valoarea tensiunilor de întindere în zona centrală a semifabricatului. Comparativ cu forjarea semifabricatelor rotunde între scule plane, la forjarea între scule profilate tensiunile de întindere din zona centrală a semifabricatului se reduc cu peste 50%, reducându-se în mod corespunzător şi tendinţa semifabricatului de a fisura în timpul forjării.

67

3.5.2.3. ÎNTINDEREA ÎNTRE SCULE MIXTE

În cazul folosirii sculelor mixte, adică berbecul plan şi

nicovala profilată, contactul dintre scule şi semifabricat se realizează

prin intermediul a trei suprafeţe. În acest fel pe suprafaţa de contact

dintre berbec şi semifabricat acţionează forţa P, egală cu forţa

necesară deformării plastice, iar pe suprafeţele de contact dintre

semifabricat şi nicovală forţa P se reduce la jumătate, figura 3.118.

Ca şi în cazul sculelor plane sau profilate şi în acest caz, sub

influenţa forţelor de frecare exterioară T, se formează triunghiurile

de deformare îngreunată. Din această cauză forţele de deformare

plastică P şi 1/2P acţionează asupra semifabricatului prin

componentele Pn şi 1/2Pn, normale pe feţele laterale ale celor două

triunghiuri, cu unghiul la vârf de 90o. Prin compunerea normalelor

Pn şi 1/2Pn se obţin rezultantele R şi R'. Aceste rezultante, cu

punctul de aplicaţie în O’, figura 3.118, b, dau naştere tensiunilor de

comprimare şi de întindere σ2 şi σ’2.

68


69


La rotirea semifabricatului, în timpul forjării, punctul O’ se

deplasează pe o spirală, iar în zona acestei spirale, sub influenţa

tensiunilor de întindere σ2 şi σ’2 , materialul metalic este solicitat la

întindere. Când valoarea tensiunilor de întindere din zona spiralei,

formată de rotirea punctului O’, depăşeşte valoarea limitei de

curgere a materialului metalic în semifabricat apar fisuri de forma

celor din figura 3.119.

70


Comparativ cu forjarea între scule plane, la forjarea între scule mixte, tensiunile de întindere şi tendinţa de fisurare a semifabricatului în timpul forjării sunt mult mai mici. În comparaţie cu sculele profilate la forjarea cu scule mixte tensiunile de întindere sunt mai mari, dar tendinţa de fisurare a semifabricatului în timpul forjării este aproximativ aceeaşi. Reducerea tendinţei de fisurare, comparativ cu valoarea tensiunilor de întindere, în cazul folosirii sculelor mixte, se datorează schimbării poziţiei punctului O’şi a zonelor în care acţionează tensiunile de întindere, schimbare care se produce la rotirea semifabricatului în timpul forjării. La aceeaşi tendinţă de fisurare a semifabricatului forjarea între scule mixte, comparativ cu sculele profilate, prezintă şi avantajul reducerii manoperei de schimbare a sculelor la trecerea de la semifabricatele rotunde la cele pătrate şi invers.

71

3.5.2.4. ÎNTINDEREA PE DORN

În funcţie de felul piesei, inelară sau tubulară, întinderea pe dorn se execută cu sau fără modificarea diametrului interior.

Întinderea pe dorn cu modificarea ambelor diametre se execută în cazul pieselor inelare, adică al pieselor la care lungimea este mai mică decât diametrul, figura 3.120.

Din figura 3.120. se observă ca la întinderea pe dorn a pieselor de formă inelară alungirea se produce atât în direcţia şi sensul măririi celor două diametre, cât şi în direcţia şi sensul măririi lungimii piesei.

Întrucât în cele mai multe cazuri,

la forjarea pieselor inelare, alungirea

în direcţia axială este nedorită, pentru

micşorarea alungirii în această

direcţie este necesar ca lăţimea B a

berbecului, v. figura 3.120, să fie cât

mai mare.

72


Alungirea celor două diametre, inclusiv productivitatea,

fiind condiţionate şi de diametrul dornului necesită ca dornul să

fie cât mai subţire. Pe de altă parte pe măsura micşorării

raportului dintre diametrul dornului şi diametrul interior al piesei

creşte tendinţa de formare a suprapunerilor de material în timpul

forjării. Din această cauză la stabilirea diametrului dornului

trebuie ţinut seama pe de o parte de rezistenţa acestuia la flambaj

şi intensitatea alungirii celor două diametre, iar pe de altă parte

de tendinţa de formare a suprapunerilor de material.

Diametrul minim, care să asigure rezistenţa dornului la

solicitările de flambaj şi care să corespundă şi din punctul de

vedere al intensificării alungirii celor două diametre ale piesei

forjate, poate fi stabilit fie prin calcule de rezistenţă, fie cu

ajutorul nomogramelor.

73


În figura 3.121 se prezintă nomograma de interdependenţă

dintre lungimea piesei inelare şi diametrul dornului.

Curba 1 din figura 3.121 se referă la forjarea pieselor cu

pereţi groşi, iar curba 2 la piesele cu pereţi subţiri. În general

se poate aprecia că diametrul dornului, în funcţie de lungimea

piesei, se situează în domeniul cuprins între cele două curbe.

Dacă diametrul dornului, obţinut prin calcule de rezistenţă la

flambaj sau cu ajutorul nomogramelor, este mult prea mic, faţă

de diametrul interior al piesei, ceea ce creează riscul apariţiei

suprapunerilor de material, pentru a nu se mări în mod excesiv

diametrul dornului şi al suportului, se recomandă folosirea

unor bucşe intermediare figura 3.122.

74


75


O altă condiţie de care trebuie ţinut seama la forjarea pieselor

inelare se referă la dimensionarea semifabricatului refulat şi găurit,

deoarece dimensionarea incorectă a acestui semifabricat poate

conduce fie la micşorarea productivităţii şi mărirea consumurilor

energetice şi a preţului de cost, fie la rebutarea piesei. Astfel dacă în

timpul forjării alungirea piesei în direcţie axială este mai mare decât

alungirea diametrelor piesa trebuie întoarsă pe cant şi refulată. După

refulare urmează întinderea pe dorn până la obţinerea dimensiunilor

dorite. Uneori pentru obţinerea dimensiunilor cerute refularea se

repetă. Întrucât fiecare refulare necesită schimbarea sculelor şi

reîncălzirea semifabricatului se înţelege că în acest caz manopera de

forjare, consumurile energetice şi preţul de cost sunt proporţionale cu

numărul de refulării. Dacă, dimpotrivă unul din cele două diametre a

ajuns la cotele finale, iar lungimea piesei este mai mică decât cea

necesară, forjarea nu mai poate fi continuată şi piesa se rebutează.

76


Pentru stabilirea orientativă a dimensiunilor semifabricatului

refulat şi găurit în vederea întinderii pe dorn se poate folosi

relaţia:

h = KL, (3.83)

în care h reprezintă înălţimea semifabricatului după refulare şi

găurire, iar L - lungimea piesei după întinderea pe dorn.

Valoarea coeficientului K în funcţie de raportul Di/d, adică

raportul dintre diametrul interior al piesei şi diametrul dornului de

găurire, precum şi de raportul L/De dintre lungimea piesei şi

diametrul exterior al acesteia poate fi stabilită pe baza

nomogramei din figura 3.123.

77


Din figura 3.123 rezultă că

pentru o piesă cu raportul L/De

< 0,3 şi un dorn de găurire cu

raportul Di/d = 3,2 coeficientul

K = 0,88. În consecinţă

înălţimea semifabricatului

refulat şi găurit va trebui să fie

cu 12% mai mică decât

lungimea piesei forjate.

78


În cazul în care numărul de piese este suficient de mare se

recomandă ca forjarea să se execute la două utilaje. La primul utilaj

se execută refularea şi găurirea semifabricatului, iar la cel de al doilea

utilaj se execută întinderea piesei pe dorn. În acest fel numărul de

încălziri poate fi redus de la două la una.

În cazul pieselor tubulare, adică al pieselor la care lungimea este

mai mare decât diametrul interior, la întinderea pe dorn diametrul

interior se menţine constant. În funcţie de grosimea pereţilor pieselor,

în afara dornului, sculele folosite, în acest caz, pot fi profilate sau

mixte.

79


Forjarea între scule mixte, figura 3.124, se recomandă numai în cazul în

care grosimea peretelui piesei g, respectiv diferenţa dintre cele două

diametre, este mai mare decât diametrul dornului. În cazul pieselor tubulare

cu pereţii mai subţiri întinderea pe dorn se execută între scule profilate.

Forjarea între scule mixte, figura 3.124, se recomandă numai în cazul în

care grosimea peretelui piesei g, respectiv diferenţa dintre cele două

diametre, este mai mare decât diametrul dornului. În cazul pieselor tubulare

cu pereţii mai subţiri întinderea pe dorn se execută între scule profilate.

80


Indiferent de sculele folosite, profilate sau mixte, pentru extragerea

piesei dornul trebuie să aibă o conicitate de 1/100-1/150, şi să fie

prevăzut cu o şaibă la capătul porţiunii cu diametrul mai mare, figura

3.125.

81


Pentru menţinerea contactului între dorn şi semifabricat, astfel

încât dornul să nu se rotească liber în interiorul semifabricatului,

după introducerea semifabricatului pe dorn, până la contactul cu

flanşa, forjarea grobă se începe de lângă flanşă şi se continuă până

la capătul opus. Forjarea de netezire, care se execută la ultima

trecere, se începe de la capătul opus şi se termină la capătul de

lângă flanşă. În acest fel la ultima trecere semifabricatul se

desprinde de pe dorn, aproape în întregime, rămânând fixat numai

la capătul de lângă flanşă, ceea ce uşurează extragerea dornului.

Tot în scopul uşurării extragerii dornului se recomandă folosirea

unui lubrifiant rezistent la temperatura de forjare.

82


În cazul pieselor cu o ştrangulare în interior, de regulă la unul

din capete, forjarea se execută între scule profilate cu un adaos

tehnologic la diametrul exterior, în zona de ştrangulare, figura 3.126.

83


După realizarea lungimii dorite şi a diametrului interior

se retrage dornul din zona de ştrangulare şi forjarea

continuă în această zonă până la cotele finale ale

diametrului exterior. Pentru ca, după prelucrarea prin

aşchiere, ştrangularea să aibă cotele indicate în desenul de

piesă finită este necesar ca lungimea adaosului tehnologic

să fie cu cca 20% mai mare decât lungimea ştrangulării, iar

volumul acestui adaos să fie cu 40-50 % mai mare decât

volumul ştrangulării

84

3.5.2.5. MĂRIMEA UTILAJULUI

În cazurile în care cele trei operaţii necesare întinderii pe dorn, adică refularea, găurirea şi întinderea, se execută la acelaşi utilaj, mărimea utilajului se stabileşte pe baza forţei necesare operaţiei de refulare. Dacă întinderea pe dorn se execută la utilaje diferite, mărimea utilajului se stabileşte pentru fiecare operaţie, fie prin calculele aferente fiecărei operaţii, fie cu ajutorul nomogramelor.

85

3.5.2.5. MĂRIMEA UTILAJULUI

În figura 3.127. se

prezintă nomograma pentru

stabilirea utilajului la întinderea

pe dorn a pieselor inelare.

Valorile rezultate din figura

3.127. sunt valabile şi pentru

piesele tubulare, cu condiţia ca

lungimea L din nomogramă să fie

înlocuită cu lăţimea berbecului,

notată cu B în figura 3.124.

02.forjare_intinderea

Documents