ambutisarea 1-3 pag

5/26/2018 Ambutisarea 1-3 Pag

1/32

7. AMBUTISAREA

7.1. Definiii

Ambutisarea este procedeul de deformare plasticprin care plecnd de lasemifabricate plane se realizeazpiese cave, sau plecnd de la semifabricate cavese obin piese cave mai adnci, fig. 7.1.

Fig. 7.1. Semifabricatul plan i piesa Fig. 7.2. Elementele active n procesulambutisatobinut de ambutisare

Pentru a se obine piese de forma dorit, semifabricatul este mpins de unpoanson printr-o placde ambutisare, fig. 7.2.

Semifabricatul este presat iniial de placa de presiune. La apsarea cupoansonul materialul este tras ntre poanson i placa de ambutisare nct de la undiametru mai mare al semifabricatului se obine un diametru egal cu cel almatriei. Placa de presiune este necesarpentru a mpiediccutarea materialuluiflanei de tragere (cutare, nseamnflambare pe direcie tangenial).

Prin ambutisare se pot obine piese de forme i dimensiuni diferitencepnd cu cele mai simple de formcilindricde nlime mici terminnd cucele de formcomplexasimetric.

n general o pies ambutisat este rezultatul deformrii semifabricatului

ntro singuroperaie (faz) sau a mai multor operaii (faze) succesive. Operaiade ambutisare poate fi executat pentru anumite rapoarte D/d numite grade dedeformare, iar pentru altele nu este posibil.

Cu ct acest raport este mai mare, cu att dificultile obinerii piesei suntmai mari, realizarea deformrii fcndu-se n mai multe operaii succesive.

121


2/32

7.2. Procesul de ambutisare

Pentru realizarea unor piese cave, materialul suferdeformri plastice caren condiiile unei plci de presiune, eforturile unitare corespund unei stri plane dedeformare.

Deformarea semifabricatului ncepe cu apsarea poansonului asupra priicentrale a materialului, ce va constitui regiunea fundului piesei realiznd tragereatreptata flanei pentru formarea peretelui vertical.

Aceaststare de solicitare se concretizeazprin prezena unor eforturi detragere radial a materialului n spaiul dintre poanson i placa de ambutisare.Deplasarea continua flanei i micorarea diametrului ei este posibilca urmarea prezenei unor eforturi unitare de tragere radiali de compresiune tangenial.

n felul acesta, se poate considera c, starea de eforturi la deformarea unuisemifabricat plan, n procesul de ambutisare, este o stare plande eforturi unitare,

prezentndu-se ca n fig. 7.3.

7.2.1. Eforturile unitare care apar n flanla ambutisare

Sistemul decoordonate ales pentru analiza strii de eforturi unitare este unsistem de coordonate polare i , dupcare sunt orientate eforturile unitare i, care constituie n acelai timp eforturile unitare principale.

Asupra strii de eforturi unitare la ambutisare a unui semifabricat ntr-opies cilindric influeneaz fenomenul de modificare continu a poziiei idimensiunilor flanei semifabricatului n vederea transformrii ei n peretevertical, frecarea ntre semifabricat i elementele active, fenomenul de ndoire i

dezdoire a materialului la trecerea de pe suprafaa plana plcii de ambutisare pepartea racordat cu rm a acesteia i ieirea de pe partea racordat pe parteacilindric.

Toate aceste efecte influeneazasupra efortului unitar de tragere radialt, care poate fi scris sub forma:

122


3/32

t=(+f)e+i (7.1)n care:teste efortul unitar radial total; efortul unitar radial care caracterizeaz

transformarea treptata dimensiunilor flanei plane asemifabricatului;

fefortul unitar radial provenit din frecareantre semifabricat i elementele active ;

iefortul unitar radial provenit din ndoirea desdoirea materialului la intrareaieirea pe

poriunea racordata plcii de ambutisare.Frecarea pe poriunea racordat este luat n

considerare prin asimilare cu frecarea produs lanfurarea unei curele pe o roatfolosind relaia luiEuler. Unghiul pe care se consider frecarea pe

partea racordatn cazurile obinuite este /2.

Fig. 7.3. Solicitrile din flann procesul deambutisare

Vom lua un element de volum din flan, fig.7.3 n coordonate polare.Considerm c semifabricatul urmeaz s fie tras complet prin placa deambutisare, piesa complet cav, elementul dd , trebuie sajungla raza r.Pentru a ajunge la aceastraz, suprafaa lui rmnnd constant, acesta trebuie sse lungeascdup d i sse ngusteze dup d .

Elementele componente ale efortului unitar radial total pot fi determinateanalitic.

Pe direcie radial, de ntindere, se pleacde la ecuaia de echilibru pentruo stare de solicitare axial-simetrici se folosete i o ecuaie de plasticitate :

d/d+-= 0 (7.2)

- = cRezolvnd sistemul format din cele douecuaii se obine :

RC ln= (7.3)

max se obine pentru = r

123


4/32

maxln ==r

RC apare n zona rm. (7.4)

Tot pe direcie radial mai apare un efort radial n flan provocat deforele de frecare n flancu placa de presiune i placa de ambutisare. Apar forede frecare care se opun tragerii, crend efortul unitar de frecare i deciinflueneaznegativ.

Forele de frecare sunt date de relaia: F1= Q (7.5)

Aceste fore vor da un efort maxf , tot la diametrul d, mrimea acestuia se poate

exprima funcie de diametrul d.

dh

Q

dh

Ff

22 1 == (7.6)

Mrimea Q = f(q.) i ali parametrii:

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

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

rhdRq ++ ] (7.8)

nlocuind n relatia 7.6 se obine:

[ 22 )2(442 mf rhdRqdh

++= ]

(7.9)

[ 22 )2(42 mf

rhdRdh

q++= ] (7.10)

Aceast relaie (7.10), arat c efortul unitar f depinde de mrimeaq.

Problema determinrii presiunii de apsare este ns deosebit de complicat iarrelaiile de calcul sunt foarte laborioase, practic greu de folosit.Pentru aceasta experimental s-a determinat dependenele dintre P i q, fig.7.4.

Pentru: qqoptim - P crete deoarece crescforele de frecare.

Fig.7.4. Variaia forei laambutisare

124


5/32

Necesitatea utilizrii elementului de apsare se stabilete n funcie delimea i grosimea flanei semifabricatului folosind anumite relaii empirice.Astfel, prima operaie de ambutisare se poate face frelement de apsare dac:D-d (1822)h.

O altcomponenta efortului unitar t, din relaia 7.1, rezultla intrareai ieirea materialului de pe partea racordata plcii de ambutisare, fig.7.5.

7.2.2 Eforturile unitare care apar n zona de tragere (zona rm a

matriei)

La tragerea pe raza rm a matriei, materialul sufer o dubl ndoire. Mainti este ndoit, apoi este ndreptat.

La aceast ndoire, un elementde volum dupintrarea pe partea curba plcii de ambutisare captforma dinfig.7.5, la care lungimea fibrei medii nuse modific.Lungimea fibrei medii:

L1=(rm+h/2)d (7.11)La aceste solicitri apare efortul

radial de ntindere sub influenacruia se poate produce rupereamaterialului n zona periculoas.

Fig.7.5. Deformarea unui element pe partea racordat

Pentru aceasta, vom scrie lucrul mecanic pentru ncovoiere i lucrul mecanicpentru deplasarea elementului din poziia I n poziia II.

dh

rFLmt

+=2

(7.12)

bhdAF iit == (7.13)

dacb=1, obinem:

dh

rhL midepl

+=2

(7.14)

dbh

dWdML CCpliinc 4

2

=== (7.15)

125


6/32

dacb=1, obinem:

dh

L C4

2

= (7.16)

cele doulucruri mecanice fiind egale, egalm relaiile (7.14) i (7.16) i obinem:

dh

dh

rh Cmi 4)

2(

2

=+ ;

+=

24

hr

h

m

C

i

(7.17)

(7.18)

La trecerea pe poriunea dreapt cnd are loc dezdoirea, se consum unlucru mecanic egal cu cel ce a produs ndoirea la intrarea pe partea curba plciiactive, astfel nct valoarea efortului unitar calculat cu relaia (7.18) trebuiedublat, obinndu-se relaia (7.20).

24 +=

h

rm

Ci

i 2= (7.19)

h

rm

C

21

max

+=

(7.20)

Valoarea max depinde deci de

proprietile fizicomecanice ale

materialului i de raportulh

rm .

Fig.7.6. Variaia forei de ambutisare funcie deraza de racordare a plcii de ambutisare

Cu ct raza rma plcii active este mai mare, cu att efortul unitar va fi mai mici fora P este mai mic.

Practic s-a constatat caceast dependennu este uniform, avnd alura

graficului de mai sus, fig.7.6.La nceput fora descrete dup care apare o cretere, pentru csemifabricatul rmne pe o poriune mare frsfie presat, permind cutarea luin zona razei i provocnd ngroarea materialului. Acest raport rm/h este dattabelar n literatura de specialitate.

126


7/32

7.2.3. Efortul unitar care apare pe direcie tangenial

Stareade deformare la ambutisare poate fi studiat pe baza efectelor cerezultdin starea de eforturi unitare. n acest caz nsstarea de deformare este ostare spaial, deformarea avnd loc dup direciile radial , tangenial inormalz( pe grosime). Dintre aceste deformaii cea mai intenseste deformaiatangenial . Astfel, orice element aflat la o raz pe flana semifabricatuluitrebuie sajungn poziia corespunztoare punctului vertical al piesei ambutisatede razr


8/32

Pentru c tot este o expresie complicat, este dificil de aplicat npractic.

n figura de mai jos se prezintgraficul de variaie al forei P funcie decurs.

P

Cursa

Pmax

~rm+rp+h

Fig. 7.7. Variaia forei de ambutisare pe lungimea unei curse

Se observcfora P crete de la valoarea zero la contactul poansonului cu

materialul i atinge valoarea maximdup1520%din cursa de lucru, fig.7.7,dupcare ncepe s scad, cnd diametrul flanei semifabricatului se micoreazn mod evident.

Pentru cazurile practice se folosete o expresie simplificat:P= dhKr (7.30)

n care:reste rezistena convenionalde rupere, n daN/mm

2;d diametrul piesei, n mm ;h grosimea semifabricatului, n mm ;K coeficient ce depinde de coeficientul de ambutisare i este dat tabelar.

Expresia (7.30) este valabil pentru piese de revoluie. Pentru piesedreptunghiulare i ptrate se folosete o relaie similar, numai c n acest caz,coeficientul K i diametrul d se calculeazn alt mod i anume:

dechivalent = dy = K1 yF (7.31)

n care: K1 este un coeficient, de obicei K1=1,13;Fy aria fundului piesei ambutisate;dy diametrul convenional al piesei.

128


9/32

Pentru calculul coeficientului de ambutisare se utilizeaz o valoareconvenionaldeterminatastfel:

my= Fy/F0 coeficient echivalent de ambutisare ; (7.32)F0 aria semifabricatului plan.

7.4. Tehnologicitatea pieselor ambutisate

n prezent prin ambutisare pot fi obinute piese din materiale cu grosimi de0,010,03 mm pnla 4050 mm, avnd diametre de la ordinul fraciunilor demilimetru pnla dimensiuni de ordinul metrilor. Realizarea raionala pieselorambutisate este nslegatde respectarea unor prescripii constructive.

Se consider c piesa este tehnologic pentru ambutisare atunci cndaceasta se poate obine dintr-o operaie.

Numrul de operaii necesar realizrii piesei prin ambutisare depinde deraportul H/d (raportul dintre nlime i diametrul piesei real sau echivalent) defaptul care sau nu flane, precum i mrimea razelor de racordare ntre perei ifund, ntre perei i flane sau ntre perei n cazul cutiilor.

a) Pentru piese cilindrice cu flan (vezi fig. 4.3.a) se consider c sunttehnologice dac:

- ntre peretele lateral i fundul piesei, r1 h unde h = grosimeamaterialului;

-

ntre peretele latral i flan, r2 (23)h.b) pentru cutii, piese ptrate i dreptunghiulare, fig. 4.3 b:- ntre pereii laterali i fundul piesei, r1 1,5h;- ntre pereii laterali i flane r2 (23)h;- ntre pereii laterali, r3 3h.

129


10/32

Fig. 4.3. Parametri geometrici principali ai pieselor ambutisate

Atunci cnd vrem s obinem raze mai mici de racordare ntre diverseelemente ale piesei, sunt necesare operaii suplimentare de calibrare.

n general tehnologia pieselor este greu de apreciat, datoritimposibilitiistabilirii cu precizie a dimensiunilor semifabricatului celor care prezintfunduri ntrepte, coniciti (cu unghiuri mici mai ales), cele cu flane sub un unghi pedirecia de ambutisare.

Complicaiile cresc n cazul pieselor complexe asimetrice, a celor decaroserii unde pentru ambutisare sunt necesare adaosuri tehnologice speciale

pentru fixarea semifabricatelor n vederea evitrii apariiei cutelor i auniformizrii strii de deformare i de eforturi unitare.

7.4. Stabilirea formei semifabricatului pieselor ambutisate

Semifabricatul piesei ambutisate are o form plan. Pentru a stabilidimensiunile n plan a semifabricatului i forma pe contur a acestuia, se considerc volumul iniial este egal cu volumul final i n plus la ambutisare, grosimearmne constant, nu se modific, chiar dac pe unele zone apar subieri saungrori.

Aceste observaii fac ca forma i dimensiunea semifabricatului n plan s fiestabilite n ipoteza egalitii suprafeei piesei cu cea a semifabricatului.

Atunci cnd se cer precizii mai ridicate la piese, este necesar ca pesemifabricatul plan s se prevad adaos pentru tunderea marginilor pieselor

130


11/32

ambutisate. Aceasta pentru c chiar la forme foarte simple datoritanizotropieimaterialului, marginile piesei rezultcu ondulaii.

Forma i dimensiunile semifabricatelor se stabilesc diferit, dup cum piesaface parte din:

- piese de revoluie ;- piese de forma cutiilor ;- piese de formcomplexasimetric.

7.4.1. Piesele de revoluie. Stabilirea formei i dimensiunii

semifabricatului

n cazul pieselor de revoluie forma semifabricatului plan este un disc dediametru D a crei suprafaeste egalcu suprafaa totala piesei ambutisate, iardiametrul D se stabilete astfel:

1. Pentru piese de precizie sczut nu se prevd margini de tundere, iarcalculul diametrului discului se obine din echivalarea ariei piesei cu cea adiscului, n care aria piesei poate fi calculat fie dup suprafaa exterioar, fiedupsuprafaa mediann cazul unor grosimi mai mari.

2. Pentru piese mai precise, atunci cnd marginile nu intereseaz, calculul seface prin echivalena suprafeelor dupa suprafaa median. Cnd precizia esteridicatse prevd i margini de tundere.

Pentru a stabili suprafaa piesei, exterioar sau median, aceasta sedescompune n suprafee elementare pentru care ariile se cunosc, suprafaarezultnd din nsumarea lor.

De exemplu (Fig.7.8):Se descompune n suprafee

elementare S pentru care suprafeelese cunosc:S1(d1d2)

4/1( tor cu r1)S2S3(cilindru H1d)S4(1/4 tor cu r2)

S5(cerc de diametru egal cu d-2r2)

Ss=Sp= (7.33)=

5

1iiS

Fig.7.8. Dimensiunile pieselor cilindrice

cu flan

131


12/32

Ss= 5

1

2

4 iS

d; S5= ( ) 224122221 )2(4

rdSdHSdd ++++

(7.34)

Suprafeele S2i S4sunt date tabelar n literatura de specialitate.La piesele de revoluie de formcomplexproblema determinrii ariei este maidificl, piesa neputndu se mprii cu uurinn elemente simple.

n acest caz suprafaa se calculeaz cu ajutorul teoremei luiGuldinPappus, conform creia aria generat de o curb plan n micare derotaie n jurul unei axe este egalcu produsul dintre lungimea curbei generatoarei traiectoria centrului ei de greutate.

F=2rgLAB (7.35)

n care:F este aria generatde curba n micare de rotaie ;rgraza centrului de greutate al curbei;LABlungimea curbei generatoare.Determinarea razei centrului de greutate al curbei se poate face pe cale

graficsau grafoanalitic.Metoda grafic. Pentru determinarea razei centrului de greutate rg prin

metoda grafic (fig.7.9.a) se folosete o construcie asemntoare poligonuluifunicular, care se face n urmtoarea ordine:

Fig.7.9. Determinarea dimensiunilor semifabricatelor pentruambutisarea pieselor

132


13/32

1. Se traseaz la scarcurba generatoare a piesei, pe care se delimiteaz

elemente geometrice simple (segmente de dreapt i arce de cerc), avndlungimile l1, l2l6. Cu acestea se determinlungimea L a curbei generatoare:

LAB=l1+l2++l6. (7.36)2. Paralel cu axa de rotaie (de simetrie) yy, se aazcap la cap n ordine,

la scarsegmentele l1, l2, l33. n dreapta se alege un punct arbitrar O, numit polul construciei grafice,

care se unete cu extremitile elementelor l1, l2, l3 prin razele 1, 2, 3, 4. Se stabilesc centrele de greutate ale fiecrui element l1, l2, l3, din care se

duc paralelele cu axa de rotaie yy. Centrul de greutate al segmentului de dreaptse afl la mijloc iar al arcului de cerc la distana A (tabelul 7.1, conform figurii7.9,c,d) .

5. Printrun punct arbitrar ales M pe dreapta cobort din centrul degreutate al elementului l1se traseazo dreapt1

paralel cu 1. Prin acelai punct setraseazo dreapt2paralel cu 2, care se prelungete pnla intersecia cu dreaptacobortdin centrul de greutate al elementului l2. Prin punctul de intersecie astfelobinut se traseaz o dreapt 3 paralel cu 3 .a.m.d. pn cnd se ajunge la

punctul N prin care se traseazdreapta 7paralel cu 7.La intersecia dreptelor extreme 1 i 7 se obine poziia centrului de

greutate rg.

7.4.2. Forma i dimensiunile semifabricatelor pentru piese de formacutiilor

Att forma ct i dimensiunile acestor semifabricate sunt determinate detrei factori:

a) raportul H/B; H-adncimea cutiei; B-limea cutiei;b) raportul A/B; A-lungimea cutiei;c) razele de racordare a pereilor cu fundul cutiei sau ntre ei.

Pentru poriunile din afara razei de racordare se considercpiesa provinedintr-o ndoire pur, iar pentru poriunea de racordare se consider c piesa se

realizeaz printr-o ambutisare. Aceste ipoteze permit stabilirea desfuratei pedireciile pereilor obinui prin ndoire i diametrul discului din care ar rezultacolurile ambutisate.

133


14/32

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

Semifabricatele pentru aceste categorii de piese se stabilesc dup ometodologie prezentatn cele ce urmeaz:

1. Avnd dimensiunile cutiei din desen, fig.7.10, se calculeaz lungimeaprii ndoite a peretelui rectiliniu:

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

rd raza de racordare a peretelui cu fundul

piesei.

u formuleexisten

nintersecteazparalelele la laturitana l.

Fig. 7.10. Determinarea formei i dimensiunilor cutiilor scunde

.2.2. Forma i dimensiunilesemifabricatelor pentru cutiile nalte cu/B>0,6

ul

lungime AB. Pentru trasarea semifabricatului se procedeazastfel, f

1. Se deseneazvederea n plan a cutiei dreptunghiulare.

2. Colurile cutiei racordate cu raza rc,se consider a fi obinute prin ambutisarea naceste locuri a cte unui sfert de cilindru cudiametrul dc=2rc. Pentru obinerea acestuia estenecesar la fiecare col cte un sfert de disccircular cu raza R=f(rc,H), pentru cazul n carerc =rdi R =f (rc,H,rd) pentru cazul n care rcrd,raze a cror valori se calculeaz c

te n literatura de specialitate.3. Din centrul O se duc

perpendicularele OA i OB pe laturile rectiliniiale cutiei ptrasate la dis

7.4

H

Avnd n vedere faptul c materialul este puternic tras ctre zona deambutisare se poate folosi un semifabricat circular pentru cutii ptrate, fig.7.11 i

oval pentru cele dreptunghiulare. Dimensiunile semifabricatelor se calculeazdincondiia de egalitate a ariei acestora cu aria pieselor ambutisate. Diametrdiscului D pentru piesele ptrate, fig.7.11.a, este dat n literatura de specialitate.

Cutiile dreptunghiulare se obin din semifabricate ovale avnd n vedere cacestea sunt alctuite din dou jumti de cutie ptrat desprite de o poriunendoit n U de

ig.7.11.b:

134


15/32

2. La distana B/2 de capetele cutiei se traseazdousemicercuri cu razaR, razdatn literatura de specialitate.

3. Cele dou semicercuri ar trebui unite cu dou drepte paralele culaturile mari ale cutiei, nsdatoritdeplasrii metalului de la colurispre pereii laterali, acetia vor rezulta la mijloc cu o nlime mai micdect la capete. Din aceastcauzeste nevoie de un adaos de materialcare s descreasc spre coluri pentru a rezulta o pies de nlimeaproximativ uniform.

n acest caz limea semifabricatului trebuie s fie mai mare dectdiametrul D, iar mrimea aceasta K se calculeazcu o relaie datn literatur.

a bFig. 7.11. Determinarea dimensiunilor semifabricatelor

cutiilor ptrate i dreptunghiulare

4. Avnd calculat limea semifabricatului oval, se trece la corectareacapetelor prin racordare cu o razR>R a crei valoare este egal cuK/2. Lungimea semifabricatului oval, astfel construit este:

L=D+(AB) (7.40)

7.4.3. Forma i dimesiunile semifabricatelor pentru piesele de formcomplexasimetricPentru piesele complexe nu exist o metod riguroas care s permit

stabilirea semifabricatului necesar prin faptul c modul de deformare almaterialului nu poate fi stabilit riguros, acest mod de deformare fiind influenat defaptul c prezint sau nu forme simetrice, de grosime, i chiar de nsi formasemifabricatului folosit.

135


16/32

Din aceast categorie de piese fac parte piesele de caroserie la care nuconteazprecizia dimensional.Pentru determinarea aproximativse procedeazastfel:- se calculeazdesfuratele prilor care se considera fi indoite ;- se calculeazprile ce provin din ambutisare ;- se traseazun contur lin, prin tierea i adugarea de material, n scopul unor

perei de nlime uniform;- se traseazi se taie manual un asemenea semifabricat, care este apoi supus

ambutisrii;- dupexecutare se studiazpiesa rezultat. Rezulteventualele modificri ce

trebuiesc fcute semifabricatului pentru corectarea piesei. La unele piesetunderea este inevitabil.O altposibilitate orientativde stabilire a semifabricatului plan se bazeazpe

studiul unui mulaj luat dup un model al piesei ambutisate. Pentru aceasta seconstruiete un model al piesei la o scarconvenabildupcare se ia un mulaj de23 milimetri grosime cu ajutorul unui tifon nmuiat n cear.

Duprcire se scoate dupmodel i se ntinde treptat i uniform pnajungela starea plan. Forma conturului exterior astfel obinut este asemntoare cu asemifabricatului plan necesar; n plus formele intermediare obinute la ntindereconstituie indici importani pentru forma piesei la etapele succesive la ambutisarean mai multe operaii.

Pe un asemenea mulaj se pot face i unele observaii legate de mecanismuldeformrii materialului n procesul de ambutisare.

7.7. Dimensiunile elementelor active

Dimensiunile elementelor active pentru operaia de ambutisare se stabilescn funcie de dimensiunea interioar sau exterioar impus prin desenul deexecuie al piesei.

n cazul cnd se cere respectarea dimensiunii exterioare a piesei cutolerana T, dispunerea cmpurilor de toleraneste prezentat n fig.7.12 a, dincare se deduce:

136


17/32

a) b)

Fig. 7.12. Schema determinrii dimensiunilor elementelor active la ambutisare curespectarea dimensiunilor exterioare sau interioare ale piesei

Dm=(DT)+Tm; (7.48)

dp=(DTj)Tp, (7.49)n care:

Dm, Dpsunt dimensiunile plcii active i poansonului;D dimensiunea nominala piesei ;T tolerana piesei;Tm, Tptoleranele de execuie ale poansonului i plcii.Asemntor se stabilesc dimensiunile elementelor active cnd se cere

respectarea dimensiunii interioare a piesei, pentru care dispunerea cmpurilor detolerane este artatn fig.7.12 b.

Din desen rezult:Dm=(d+j)

+Tm; (7.50)dp=dTp (7.51)

137


18/32

7.9. Ungerea la operaiile de ambutisare

Pentru micorarea frecrilor la tragerea semifabricatelor la ambutisare,suprafeele dintre semifabricat i placa de ambutisare i a elementului de apsarese ung cu diveri lubrifiani.

Prin micorarea frecrilor se evit creterea eforturilor n material, deciapariia unor fisuri, astfel c suprafaa piesei se obine fr ciupituri i frzgrieturi.

Substanele lubrifiante pentru a corespunde operaiei de ambutisare trebuie sndeplineascurmtoarele condiii:

1. sformeze o peliculuniformpe suprafaa tablei care sfie rezistentla presiuni ridicate ;

2. snu se evapore la temperaturile ce iau natere n timpul lucrului;3. saibo bunaderenla suprafaa semifabricatului;4. snu atace chimic suprafeele sculelor sau ale piesei, snu fie nocive;5. spoatfi uor ndeprtat de pe piesele ambutisate.

Dintre aceste proprieti capacitatea portant a lubrifiantului este cea maiimportantdeoarece funcie de aceasta se asigursau nu continuitatea peliculei delubrifiant. Cercetrile experimentale au artat cviteza de deformare influeneazcomportarea stratului de lubrifiant. Ungerea n vederea ambutisrii trebuie fcut

pe suprafeele semifabricatului ce vin n contact cu placa de ambutisare i

elementul de apsare. Partea n contact cu poansonul trebuie s rmn neunspentru a nu favoriza alunecarea i ntinderea piesei, nsacest lucru este greu defcut. Ungerea se poate face n mai multe feluri, i anume:

1. ungerea cu pensula a suprafeelor active ale plcii de ambutisare i aleplcii de presiune, evitnd ungerea poansonului;

2. ungerea semifabricatelor numai pe o fa, cea ctre placa de ambutisare;3. ungerea prin cufundarea semifabricatelor n lubrifiant;4. ungerea cu o rol mbibat n lubrifiant, utilizat la ambutisarea pieselor

din benzi.Lubrifianii utilizai pentru ungerea pieselor la ambutisare trebuie ferii de

ptrunderea prafului, oxizilor etc., care ar putea forma un mediu abraziv i arproduce un proces accelerat de uzura elementelor active.

7.10. Tratamentul termic la ambutisare

La ambutisarea pieselor, ca urmare a deformrii plastice a materialului, prineforturile unitare care iau natere n timpul procesului se produce ecruisareamaterialului n diverse zone. Ecruisarea presupune o cretere a proprietilor de

138


19/32

rezisten i de scdere a celor de plasticitate. Gradul de ecruisare al unei piesedepinde de o serie de factori, cum sunt:

proprietile fizicomecanice ale materialului semifabricatului i starea ncare acesta se afl, mrimea grunilor cristalini etc.;

gradul de deformare realizat anterior operaiei de deformare, i gradul dedeformare obinut la ambutisare;

geometria elementelor active i n special razele de racordare;folosirea agenilor de ungere i calitatea acestora etc.Atunci cnd o pies ambutisat se obine prin mai multe operaii succesive

apare ecruisarea materialului. La metalele cu o capacitate nalt de ecruisare,

ecruisarea apare dup12 operaii, iar continuarea procesului de deformare poateconduce la ruperea materialului.Pentru refacerea proprietilor de plasticitate ale materialului, dupun numr

de operaii, semifabricatele sunt supuse unui tratament termic de recoacere derecristalizare, ce se face local sau total prin nclzire la temperaturicorespunztoare materialului i gradului de ecruisare a acestuia. n urma acestortratamente se restabilesc proprietile plastice. Tratamentul local este preferatcelui total deoarece nltur ecruisarea numai la materialul flanei, pstrndridicate proprietile de rezisten ale peretelui piesei, n special n zona

periculoas de racordare a peretelui cu fundul piesei unde sa produs dejasubierea materialului.

La ambutisarea n mai multe operaii succesive i n special din band estepreferabil mrirea numrului de operaii succesive n locul unor operaii detratament termic greu sau imposibil de intercalat n succesiunea operaiilor dedeformare.

Pentru continuarea ambutisrii, dup tratamentul termic de recristalizare,oxizii formai pe semifabricat se ndeprteazprin decapare n bi ce corespundmaterialului semifabricatului.

4.8. Tehnologia de ambutisare a pieselor de diverse forme

Piesele se obin prin ambutisare n una sau n n operaii, funcie de

mrimea coeficientului de ambutisare m = Dfinal / Dsemifabricat, care exprimgradulde deformare al materialului n piesa ambutisat. Acest coeficient nu poate sscad sub anumite valori limt, ntruct n seciunea cea mai periculoas sedepete efortul unitar de rupere, putnd apare ruperea materialului. Pentrucondiii ideale m = 0,37.

139


20/32

4.8.1 Tehnologii de ambutisare a pieselor cilindrice frflan

Aceste piese se obin din semifabricate circulare ale cror diametru D secalculeaz pe baza egalitii ariilor cu cea a semifabricatului. Coeficientul deambutisare la aceste piese se determin cu relaia m = d/D, iar dac valoarearezultat din calcul este mai mare dect valorile limit determinate pe caleeperimentalpiesa se poate realiza ntro singuroperaie de ambutisare.

Pentru coeficienii de ambutisare mai mici dect cei recomandai suntnecesare mai multe operaii succesive de deformare.

Pentru piese cu diametrul D 60 mm ) n operaiile intermediare

raza de la fund se face printr-un perete nclinat la 450, fig.4.9 b.Pentru aceste piese mrimea coeficientuluiu de ambutisare m

corespunztor primei operaii, funcie de diverse materiale este cuprins ntre0,50,55, iar n operaiile urmtoare, valoarea acestuia este cuprinsn intervalul[0,7


21/32

Mrimea m=d/D, reprezintcoeficientul de ambutisare determinat pe bazadesenului de execuie al piesei i al semifabricatului, ce se va realiza dintr-un

produs de coeficieni de ambutisare pariali.m = m1m2m3.mn (4.26)

n care: m1=d1/D; m2 =d2/d1;;mn =dn/dn1 (4.27)

m =12

3

1

21 .......

=n

n

d

d

d

d

d

d

D

d

D

d(m pentru n operaii) (4.28)

m = m1m2mnpentru c m2 = m3 == mn m = d/D = m1m2

n-1 m2n-1 = d/(m1D) i obinem:

(n-1)lg m2 = lgd-lg (m1D) (4.29)

n = 1+2

1

lg)lg(lg

m

Dmd (4.30)

Dacn >1 i are zecimale, se rotunjete n plus pnla ntreg. Diametreleintermediare se obin cu relaiile de mai jos:

d1= m1D d2 = m2d1dn = mndn-1 (4.31)h1, h2, h3 se obin din echivalena ariilor pieselor intermediare cu cea a

semifabricatului.

4.8.2. Tehnologia de ambutisare a pieselor cilindrice cu flan

n aceast categorie sunt piese cu flan ngust i piese cu flan lat.Cele cu flana ngustse ambutiseaz la fel ca piesele fr flan, realizndu-sepiese ambutisate frflan, flana obinndu-se prin rsfrngere la 900.

La piesele cu flana lat o parte important a materialului nu suferdefomaii mari, respectiv materialul din flan, pentru cacesta nu este trecut n

peretele vertical. Din acest motiv coeficientul de ambutisare m de la pieselecilindrice numai poate fi utilizat deoarece numai corespunde strii reale de eforturiunitare. Din aceste considerente pentru calculul lui m se utilizeazun diametruconvenional notat dy care corespunde unui semifabricat din care ar rezulta o

piesfrflani se obine din echivalarea ariei piesei frflancu cea a unuisemifabricat plan din care s-ar obine.

Deci my =dy

d (4.32)

Dac acest coeficient rezult cu valoare mai mare dect ceacorespunztoare primei operaii, valoare dat n tabele, ambutisarea se va facedintr-o operaie. Dacacest coeficient este mai mic dect cel din tabele, piesa seobine din mai multe operaii.

141


22/32

my =11

21 ......

=n

fin

yy d

d

d

d

d

d

d

d (4.33)

my = m1m2m3..mn (4.34)n acest caz coeficienii m2, m3.numai sunt egali ntre ei, nsprezint

valori apropiate, nct pentru calculul numrului de operaii se poate folosi ovaloare medie a acestora.

11

= nmediuy

mmd

d (4.35)

n =

+mediu

y

m

dmd

lg

)lg(lg1 1 n, rotunjit n plus (4.36)

Pentru calculul diametrelor d1, d2dn se folosesc relaiile (4.33) iar,nlimile se calculeazdin aceiai echivalena ariilor. Atunci cnd se urmreteun diametru D de flanprecis, semifabricatului i se lasun adaus pentru tundere.La stabilirea tehnologiei de obinere a pieselor cilindrice cu flan trebuie s serespecte regulile:

1. Diametrul flanei piesei se realizeazn prima operaie nct n operaiileurmtoare se modific numai diametrul d i nlimea H a ambutisriianterioare;

2. La piesele cu flana nclinat, nclinarea se realizeazn prima operaie. nurmtoarele operaii se realizeaznumai deformri ale zonei ambutisate;

3. La piesele de dimensiuni mari, trebuie sse realizeze nlimea H totalnprima operaie, urmnd ca n urmtoarele sse modifice numai diametrulpiesei;

4. Pentru piesele de dimensiuni mici nlimea H se realizeaz n operaiisuccesive pe seama scderii diametrului, razele de asemenea n operaiisuccesive scznd dar nu esenial.

4.8.3. Tehnologii de ambutisare a pieselor cilindrice n trepte

Pentru a stabili numrul de operaii prin care se pot realiza aceaste piese,

fig.4.10, se folosete un coeficient echivalent de ambutisare my(vezi relaia 4.37).

142


23/32

Fig. 4.10. Ambutisarea pieselor cilindrice n trepte

my =1.....

.......

1

3

2

2

1

112

3

21

2

1

+++

+++

n

n

n

n

n

H

H

H

H

H

H

D

d

D

d

H

H

D

d

H

H

D

d

H

H

(4.37)

Daccu aceastrelaie se obine un coeficient mai mare sau cel puin egal

cu cel prescris pentru prima operaie la piesele cilindrice, ambutisarea se face ntr-o operaie. Dac rezult un coeficient de ambutisare mai mic ca cel prescris,ambutisarea se face n mai multe operaii, numrul lor rezultd lund nconsiderare diametrul semifabricatului i cel al treptei cu diametrul minim ifolosind relaia de la piesele cilindrice. La ambutisarea n mai multe operaii aacestor piese, n prima operaie se realizeazdiametrul maxim iar n urmtoarelediametrele mai mici mrind treptat nlimile acestora. n cazul unor piese cu

precizie ridicateste necesaro operaie finalde calibrare n matrie speciale.

4.8.4. Tehnologii de ambutisare a pieselor conice

Tehnologia acestor piese este n principal determinat de geometriaacestora, geometrie care este datde raportul nlime pe diametrul conului (H/d)i de unghiul conului .

Dupaceti parametrii, piesele conice se grupeazn trei categorii:1. piesele conice scunde, la care raportul H/d


24/32

Ambutisarea acestor categorii de piese se face n funcie de forma lor i deproprietile fizicomecanice ale materialului, aa cum se va vedea n cele ceurmeaz. Trebuie subliniat c datorit formei ascuite a poansonului, acesta iacontact cu o poriune micdin materialul semifabricatului producnd o ntinderelocalcare poate provoca, adesea ruperea piesei n procesul deformrii plastice.

4.8.4.1. Tehnologia de ambutisare a pieselor conice scunde

n aceastcategorie se deosebesc dougrupe:

A) cu siD

h

40

1>

B) cu40

13 (piese cu grosime mare) - ambutisare ntr-o matricu

cavitate sfericfrelement de apsare, fig. 4.14 a;2. (h/D)100 >0,5 (piese cu grosime medie) se recomandambutisarea

cu apsare de reinere sau formarea prii sferice sau parabolice prinambutisare invers, fig. 4.14 b;

3. (h/D)100


28/32

7.11. Ambutisarea cu subierea voita grosimii materialului

Prin acest procedeu, plecnd de la un semifabricat ambutisat n modobinuit, se realizeazpiese cave prin subierea pereilor, obinndu-se o cretere anlimii mai mult pe baza subierii dect pe seama micorrii diametrului,fig.7.13 a.

1

a. b. c.Fig. 7.13. Ambutisarea cu subierea grosimii pereilor pieselor

Avantajul este cse poate realiza o deformare mai mare a materialului, nsensul c se poate obine un coeficient de ambutisare mai mic dect laambutisarea obinuit, ceea ce duce la realizarea unor piese mai nalte la acelaidiametru. Dezavantajul este cfundul rmne mai gros dect pereii pieselor.

Ambutisarea se face n matrie cu plci de ambutisare cu simpl sau cudublconicitate, fig. 7.13 b, sau cu o placcu un singur con, fig. 7.13 c.

Condiiile optime de ambutisare sunt atunci cnd 1=5o. La aceste

unghiuri se obine o plac nalt urmrind ca diametrul Do sa fie redus la Dm.Pentru a nu rezulta plci foarte nalte, se ia 1=818

o, iar pentru realizarea unornlimi ale plcii acceptabile se utilizeazplci cu con dublu, fig.7.13 c, iavnd

45

o

(unghi de intrare), iar 1= 8180

. n acest mod se reduce nlimea plcii.

7.12. Procedee speciale de ambutisare

Datorit particularitilor de deformare a materialului sunt mai multeprocedee de ambutisare care uneori sunt mai avantajoase pentru realizareaanumitor piese i anume:

- ambutisarea cu nclzirea flanei pieselor ambutisate ;148


29/32

- ambutisarea cu ajutorul cauciucului;- ambutisarea hidraulic.7.12.1. Ambutisarea cu nclzirea flanei pieselor

Const n aceea c flana piesei este nclzit n diverse moduri pestetemperatura de recristalizare, aceasta aducndu-se ntr-o stare plastic care

permite o ambutisare cu grad avansat, permind realizarea piesei cu nlimea depeste douori ca la ambutisarea normal. Dezavantajul este cnu poate fi aplicat

la grosimi mai mari de 2 mmpentru c durata de nclzire aflanei crete mult i procedeulnu este rentabil. Pentru unelemateriale este unicul mod derealizare a ambutisrii(materiale pe bazde Mn i Ti).Schema de principiu este

prezentatn fig. 7.14.

Fig. 7.14. Ambutisarea cu nclzirea flanei pieselorLa acest procedeu semifabricatul este presat ntre placa de ambutisare 1 i

placa de presiune 2, care prin inductoarele 4 nclzete flana semifabricatului latemperatura necesar. Dupnclzire se coboarpoansonul 3 prin care circulapa

printr-un circuit de ap5 .Avnd contact cu semifabricatul se rcete materialul pe suprafaa de

contact i se realizeazambutisarea simultan cu rcirea pereilor pieselor, fapt ceconfero rezistence-i mpiedicsubierea prin ntindere.

Prin construcia plcii de ambutisare trebuie ca contactul cu piesa sfie ctmai mic pentru a permite acestuia rcirea prin poanson.

Datorit acestor condiii se pot obine, prin ambutisare piese avndnlimea H= (1,32,3)d, fade procedeele clasice la care H =(0,60,7)d.Prin acest procedeu pot fi ambutisate att piese cilindrice ct mai ales

piese de forma cutiilor dreptunghiulare i ptrate precum i piese complexe. ncazul pieselor complexe i de forma cutiilor este raional s se fac o nclzireneuniformpe conturul piesei sau sse exercite fore diferite de apsare pentru acrea pe ct posibil o uniformizare a strii de eforturi unitare.

149


30/32

7.12.2. Ambutisarea cu ajutorul cauciucului

Este aplicat la producia de serie foarte micpentru piese de adncimemic, din aliaje cu o bunplasticitate i rezistenmicla deformare (n specialtable de aluminiu de grosime mic). Sculele n cadrul acestui procedeu sunt foartesimple, fiind confecionate din lemn, sau aliaje de zinc.

Ambutisarea se poate face cu plac activdin cauciuc, fig. 7.15, sau cupoanson din cauciuc.

Fig. 7.15. Ambutisarea cu ajutorul cauciucului

Cauciucul 2 dintr-o cavitate se comport ca un mediu hidrostatic carepreseazsemifabricatul obligndu-l s se muleze pe poansonul 1 sau pe matri,dacpoansonul ar fi din cauciuc.

Pentru cse face la presiune constantgradul de deformare al materialuluipoate fi mai mare dect la ambutisrile obinuite.

Nu poate fi aplicat la materiale cu rezistena ridicatdeoarece nu trebuies se depeasc n cauciuc presiuni de 100 daN/cm2. Sculele fiind simple, esterentabil aplicarea procedeului pentru serie mic, adncimea de ambutisare nu

poate crete din cauza apariiei cutelor.

7.12.3. Ambutisarea hidraulic

Se aplic cu avantaje mari la piese sferice, parabolice, conice, la careambutisarea se realizeaz ntr-o singura operaie. Problema mare este aceea aetanrii camerei n care este introdus lichidul care realizeaz deformarea prinfaptul cpresiunile sunt de 50750 atmosfere.

La acest procedeu semifabricatul este presat n forma plcii de ambutisaresau pe poanson, fig.7.16, piesele rezultnd prin mularea acestora. Etanareacamerei hidrostatice poate fi fcut printr-o diafragm n cazul ambutisrii cu

placde ambutisare i prin garnituri n cazul ambutisrii pe poanson.

150


31/32

a. b.Fig. 7.16. Ambutisarea hidraulic

Ambutisarea hidraulicprezintunele particulariti cum ar fi:-deformarea se face fr poanson metalic, nefiind necesar ajustarea

acestuia n raport cu placa activ;-ambutisarea se poate face fr utilaje de presare folosind instalaii de

pompare de nalt presiune sau fora de apsare a unor mecanisme cu urub piuli;

-n timpul ambutisrii presiunea hidrostatic este uniform repartizat pesemifabricat, dnd posibilitatea obinerii unor piese complexe ntr-o singuroperaie.

Gradul de deformare la ambutisarea hidraulic este mai mare ca laambutisarea obinuit. Cele douprincipii sunt urmtoarele:

7.12.3.1. Ambutisarea cu placde ambutisare

Piesa se obine prin presarea materialului prin intermediul cauciucului nforma creat n plac (fig.7.16 a.). Semifabricatul aezat pe placa de ambutisareeste presat cu ajutorul diafragmei din cauciuc, asupra acesteia acionnd presiunea

hidrostaticexercitatde un lichid (ulei).Poansonul are n cap o diafragm din cauciuc susinut pe capulpoansonului cu ajutorul unor piese. Pentru cnu existfrecare ntre membranisemifabricat, materialul este ntins i subiat mai ales n zona din centru..

151


32/32

7.12.3.2. Ambutisarea pe poanson

Aceasta este cea mai bunmetodcare poate merge la presiuni mult mairidicate asigurnd o presare mai uniformpe poanson, evitnd ntinderea deoareceapare frecare ntre poanson i semifabricat.Semifabricatul 1, fig. 7.16 b, aezat peste placa de ambutisare 2 este deformat subaciunea poansonului 4. Cavitatea din placa de ambutisare este etanat pringarniturile 6 apsate de elementul 3. Din rezervor prin intermediul pompei, seintroduce presiune prin supapa de siguranla o presiune corespunztoare pompeicare poate fi mult mai micdect presiunea de lucru.

La apsarea poansonului 4 n camer, presiunea crete fixnd materialulpiesei pe poanson. Presiunea de presare se citete la un manometru i este reglatde un regulator de presiune, pompa fiind scoasdin funciune de ctre supapa desiguran.

Deformarea semifabricatului are loc n condiiile exercitrii unei presiuniridicate din partea uleiului nchis n cavitatea de jos. Efortul unitar de carematerialul piesei este capabil crete datoritecruisrii, realizndu-se astfel un gradde deformare mai ridicat. Gradul de deformare depinde n acelai timp de

proprietile materialului, fiind cu att mai mare cu ct modulul de ecruisare estemai mare.

152

ambutisarea 1-3 pag

Documents