curs 6 analiza procesului de ambutisare. curs 7 analiza procesului de ambutisare

PRELUCRRI PRIN DEFORMARE

PLASTIC LA RECE

Cursurile nr. 6 i 7

.l. dr. ing. Crina RADU

Curs 6 Analiza procesului de ambutisare

Ambutisarea reprezint procedeul de deformare plastic la rece prin care unsemifabricat plan este transformat ntr-o pies cav sau procedeul de modificare aformei unei piese cave n sensul creterii adncimii i micorrii dimensiunilortransversale ale acesteia.

Fig. 1


Mecanica procesului de ambutisare

Solicitrile la care este supus materialul n timpul deformrii difer de la o zon laalta a piesei:

comprimarea tangenial i tragerea radial a materialului ntre placa deambutisare i placa de reinere;

ncovoierea materialului sub tensiune peste razele de racordare ale matriei ipoansonului;

ntinderea materialului ntre poanson i matri;

Fig. 2


Din punct de vedere tehnologic, ambutisarea se poate executa cu sau frsubierea materialului.

Fig. 3


Condiii tehnologice la ambutisarea pieselor

n funcie de specificul formei i materialul piesei, ambutisarea se poate realizadintr-o singur operaie sau din mai multe operaii succesive:

Fig. 4 Realizarea formei piesei prin ambutisare succesiv

- se recomand evitarea pieselor adnci cu flan lat; diametrul minim al flaneitrebuie s fie:

- valorile razelor de racordare r si r1:

Df d + 2 (r1 + g) + 4g

r1 3g i r 1.5g r1 0.2....0.3g i r 0.25gsau prin calibrare


- nclinarea pereilor piesei este de dorit deoarece faciliteaz eliminarea piesei

de pe poanson dar 3

- la piesele de forma paralelipipedic: rc 3g;

- n zonele unde este iminent subierea excesiv sau cutarea materialului sevor executa, n prealabil perforri sau tieri locale.

Fig. 5


Ambutisarea pieselor fr modificarea voit a grosimii materialului

Sub actiunea berbecului presei, poansonul 1 trage semifabricatul in cavitatea

placii de ambutisare 3 cu o anumita forta F, tensionandu-l si deformandu-l,

micsorandu-i diametrul.

n directie circumferentiala dimensiunile semifabricatuluiscad iar in directie radiala se maresc.

h > h = R r

n timpul ambutisarii este posibilpierderea stabilitii flanei, avnd locformarea cutelor.

Fig. 6Fig. 7


Starea de tensiuni i deformaii la ambutisare

Starea de tensiune a semifabricatului este complexa si difera de la o zona la alta:

in flansa, starea de tensiuni este spatiala in timpul ambutisarii se produceingrosarea materialului la nivelul flansei (apar tensiunile axiale g ); n orice alta zona a semifabricatului tensiunile axiale sunt foarte mici in raport cutensiunile normale principale, motiv pentru care la ambutisare starea de tensiuni

este aproximativ plana:

tensiunea pe direcie circumferenial: = 1 tensiunea pe directie radiala:

Fig. 8


Starea de deformaie a materialului este neuniform; aceasta se pune inevidenta analizand grosimea si dimensiunile pieselor obtinute, n diferite zone.

Grosimea maxima a materialului pieselor cilindrice fara flan:

Grosimea maxima a materialului pieselor cilindrice cu flan:

Grosimea minima a mat pieselor cilindrice, cu sau fara flan:

Fig. 9


Pentru determinarea deformaiilor la ambutisare, n practic se folosesc relaiile:

= (L-R0)/ R0

= (r- R0)/ R0 = - (R0 r)/ R0

g =(gi g)/g = -(g-gi)/g

Fig. 10


Coeficientul de ambutisare

Gradul de deformare al materialului pieselor la ambutisare se poate exprima prin

mai muli indici cum sunt:

coeficientul de ambutisare: m = d/D;

grad de ambutisare: k = D/d = 1/m;

grad de deformare: = (D d)/D = 1-m;

grad de deformare: = (d-D)/d = (1-m)/m;

grad de deformare logaritmica: k = lnD/d = ln1/m.

in care: D - este diametrul semifabricatului; d - diametrul piesei.


Coeficientul de ambutisare la piesele cilindrice

m1 = r/R, unde r raza piesei, R raza semifabricatului;

Pentru a doua si urmatoarele operatii de ambut a pieselor cilindrice fara

modificarea voita a grosimii materialului coef de ambut sunt aproximativ egali:

m2= m3 =....mn= m = dn/dn-1

unde dn este diametrul piesei dupa operatia n iar dn-1 este diametrul piesei inainte

de operatia respectiva

d/D 100 2...1,5 1,5....1 1...0,6 0,6....0,3 0,3...0,15m1 0,44 0,44 0,44...0,45 0,46...0,47 0,47..0,48

Coeficientul de ambut la piesele paralelipipedice

n cazul pieselor paralelipipedice exist trei coeficieni de ambutisare:

coeficientul de ambutisare partial: m1 = rc1/R; mn = rcn/rcn-1

coeficientul de ambutisare mediu: m1 = p1/po; mn = pn/pn-1

coeficientul de ambutisare global: mg = pn/p0

unde: rc - raza de racordare a peretilor laterali intre ei; p0 - perimetrul

semifabricatului plan ; p1 - perimetrul piesei ambutisate


Jocul dintre scule

Jocul efectiv dintre poansonul 1 si placa de

ambutisare 2 este prevazut pentru a micsora

fortele de frecare intre partile active ale

acestora si materialul piesei.

Pentru piesele cilindrice ambutisate fara modificarea voit a grosimii materialului

Nr. de

operatii

necesare

Operaia de ambutisare

1-a a 2-a a 3-a a 4-a a 5-a

Jocul dintre sculele matriei

1 1...1,1g - - - -

2 1,1...1,3g 1...1,1g - - -

3 1,3...1,5g 1,1...1,3g 1...1,1g - -

4 1,3...1,5g 1,3...1,5g 1,1...1,3g 1...1,1g -

5 1,3..1,5g 1,3...1,5g 1,3...1,5g 1,1...1,3g 1...1,1g

Fig. 11


La piesele de forma paralelipipedica:

n zona laturilor rectilinii: j = 1...1,05g

n zona colturilor piesei: j = 1,1...1,3g

Sensul jocului se stabileste astfel:

pentru operatii intermediare de ambutisare sensul jocului dintre scule esteindiferent;

pentru matrita cu ajutorul careia se va obtine piesa finala se va proceda astfel:

daca dimensiunea principala a pieselor este cea exterioara, se va prelucramai intai placa de ambutisare n limite de toleranta cat mai stranse iar jocul seva realiza pe seama ajustarii poansonului;

daca dimensiunea principala este cea interioara, se va prelucra intaipoansonul cat mai precis iar jocul se va realiza prin ajustarea placii de

ambutisare.

Mrirea jocului la ambutisare este cauzat numai de uzura plcii de ambutisare.


Calculul dimensiunilor partilor active ale sculelor matrielor de ambutisare

Cand precizia de executie a pieselor nu este prea mare

daca dimensiunea principala a pieselor este cea exterioara:

dpl = (dn i)0+pl

dp = (dn - i 2j)0

-p

daca dimensiunea principala a pieselor este cea interioara:

dp = (dn - i + p)0

-p

dpl = (dn - i + p + 2j)0+pl

n care: dpl - diametrul nominal al placii de ambutisare;dp - diametrul nominal al poansonului;

dn - diametrul nominal al piesei;

s - abaterea superioara la diametrul nominal al pieselor;i - abaterea inferioara la diametrul nominal al pieselor;j jocul dintre poanson si placa de ambutisare.


Cnd este necesara obinerea pieselor cu precizie ridicata, determinareadiametrului partilor active ale sculelor se va face conform schemelor din figura:

n care: campul de toleranta al pieselor de ambutisat;sub subtierea materialelor in sectiunea periculoasa a pieselor;ing ingrosarea materialului in partea superioara a pieselor;di arcuirea materialulu in partea inferioara a pieselor;ds arcuirea materialulu in partea superioara a pieselor ;upl uzura admisibila a placii de ambutisare.

Fig. 12

Daca dimensiunea principala a pieselor este cea exterioara:

dpl =(dn - i - di + 2sub)0+pl

dp = (dn - i - di + 2sub - 2j)0

-p

Daca dimensiunea principala a pieselor este cea interioara:

dp = (dn - i - di + p)0

-p

dpl = (dn - i - di + p + 2j)0+pl


Uzura admisibila upl a placii de ambutisare

Daca dimensiunea principala a pieselor este cea exterioara:

upl = (ds - di) - 2 sub pl

Daca dimensiunea principala a pieselor este cea interioara:

upl = + 2 ing - (ds - di) (pl + p)

Dn, dn (mm)


Determinarea formei si dimensiunilor semifabricatului pentru piese de

forma corpurilor de rotatie

- diametrul semifabricatelor se determina egaland aria semifabricatului cu aria

piesei finite tinandu-se seama de adaosul de material pentru tundere. In acest

scop se imparte piesa finita in suprafete simple ale caror arii se pot calcula cu

relatii cunoscute din geometrie:

Fig. 13


Cnd piesele ambutisate rezult cu margini drepte:

- diametrul semifabricatului se determin cu relaia:

unde: Ai = A1 +A2 + ... + An iar k este un coef de corectie (k = 0,9...1)

Cnd piesele ambutisate necesit tunderea marginilor:- diametrul semifabricatelor se determin cu relaia:unde A0 este aria adaosului de material necesar pentru tundere.

Valoarea adaosului de material prevazut pentru taierea marginilor pieselor

ambutisate fara modificarea voita a grosimii materialului depinde de forma si

dimensiunile acestora.

Nr. crt. h (mm)h/d

0.5 - 0.8 0.8 -1.6 1.6 2.5 2.5 4.0h (mm)

1 10 1.0 1.2 1.5 2.02 20 1.2 1.6 2.0 2.53 50 2.0 2.5 3.3 4.04 100 3.0 3.8 5.5 6.05 150 4.0 5.0 6.6 8.06 200 5.0 6.3 8.0 10.07 250 6.0 7.5 9.0 11.08 300 7.0 8.5 10.0 12.0

Valorile adaosului de material la inaltimea pieselor cilindrice fara flansa


Nr. crt. Df (mm)Df/d

< 1.5 1.5 2.0 2.0 2.5 2.5 3.0h (mm)

1 25 1.6 1.4 1.2 1.02 50 2.5 2.0 1.8 1.63 100 3.5 3.0 2.5 2.24 150 4.3 3.6 3.0 2.55 200 5.0 4.2 3.5 2.76 250 5.5 4.6 3.8 2.87 300 6.0 5.0 4.0 3.0

Valorile adaosului de material la inaltimea pieselor cilindrice cu flan

Determinarea formei i dimensiunilor semifabricatului pentru piese deform paralelipipedic

Cnd piesele nu necesita tundere(fig. 14, a)

a) se determina lungimea

desfasurata l a peretilor plani

laterali si se duc paralele la

laturile piesei la distanta l:

l = h1 + 1,57 (r + 0,5g) Fig. 14


b) se calculeaza raza R ca in cazul ambutisarii unei piese cilindrice cu diametrul

2rc:

- pentru rc = r,

- pentru pt rc > r,

c) din punctul O se duc doua drepte perpendiculare pe laturile piesei care

intersecteaza paralelele duse la laturile acesteia in punctele a si b, apoi se duce

un arc de cerc de raza R, cu centrul in O, care intersecteaza cele doua

perpendiculare in punctele c si d;

d) se noteaza mijloacele segmentelor ac si bd cu n, respectiv p si se duc, prin

cele doua puncte, tangente la arcul de cerc de raza R;

e) unghiurile formate de cele doua tangente cu paralelele duse la laturile piesei

se racordeaza cu arce de cerc de raza R si astfel se obtine conturul

semifabricatului.

Cnd piesele necesita tunderea ulterioara a marginilor (fig. 14, b)

a) se determina dimensiunile l si R ca si in cazul precedent, se desfasoara laturile

piesei la distanta l si se duce arcul de cerc de raza R.


b) se duc arce de cerc tangente la paralelele duse la laturile piesei la distante l,

avand razele:

Ra = (a-2rc)/3 si Rb = (b-2rc)/3

si centrele la distantele:

a1 = (a-2rc)/4 si b1 = (b-2rc)/4

de axele geometrice ale semifabricatului.

c) se duce un arc de cerc de raza R>R tangent la cele trei arce de cerc de razaRa, R si Rb iar profilul astfel obtinut reprezinta conturul semifabricatului.

Pentru piesele paralelipipedice cu nalimea relativ mai mare care seambutiseaz dintr-o operaie

- semifabricatele pot avea forma circulara (cand piesele au forma patrata in

sectiune transversala) sau ovala (cand piesele au forma dreptunghiulara)

Pentru piesele cu form ptrat n seciune transversal

- diametrul semifabricatelor se determin cu relaia:


Pentru piesele cu form dreptunghiular n seciune transversal:

- conturul semifabricatului este oval, format din doua semicercuri de raza R1 si

din doua linii drepte paralele i se stabilete astfel:

se duc cele doua semicercuri cu raza R = 0.5D, ca in cazul unui patrat dedimensiune b, avand centrul la distanta b/2 de capetele piesei;

se duc paralelele la laturile lungi ale piesei, la distanta B una de cealalta,unde B se determina din conditia de crestere uniforma a inaltimii pieselor

utilizand relatia:

B = {D(b-2r)+[b+2(h+0,43r)](a-b)}/(a-2r)

se racordeaza intre elesemicercurile si dreptele

paralele la laturi cu arce de

cerc de raza R1 = 0.5B,

obtinandu-se astfel conturul

semifabricatelor necesare

ambutisarii acestor piese.


Ungerea semifabricatelor

Avantajele:

micsoreaza coeficientul de frecare dintre semifabricat si partile active alesculelor si, implicit, forta de ambutisare;

imbunatateste procesul de deformare a materialului;

previne subtierea excesiva a materialului in sectiunea periculoasa a pieselor;

imbunatateste calitatea pieselor ambutisate;

mareste durabilitatea matritei de ambutisare.

Valorile coeficientilor de frecare stabiliti experimental la ambutisarea pieselor din

otel fara modificarea voita a grosimii materialului:

folosind lubrifianti cu adaos de grafit, creta sau talc (minim 20% din greutateatotala) = 0,06...0,1;

folosind ca lubrifianti uleiuri minerale, fara adaosuri, = 0,14....0,16;

la ambutisarea fara ungere: = 0,18..0,2.

La ambutisaea pieselor din aluminiu:

fara ungere, = 0,35

cu ungere, =0,1...0,15.


Reguli:

nu se admite ungerea completa a semifabricatului;

lubrifiantul va fi intins numai pe suprafata semifabricatului care vine in contactcu placa de ambutisare;

ungerea poansonului sau a partii care vine in contact cu poansonul nu estepermisa;

periodic, poansonul trebuie curatit de lubrifiant, pentru a se asigura o aderentamai buna intre acesta si semifabricat.

La urmatoarele operatii de ambutisare, ungerea se face numai pe suprafata

exterioara a piesei semifinite sau se unge numai placa de ambutisare.

Ecruisarea materialului

Ecruisarea materialului depinde de:

alungirea relativa a materialului pieselor;

gradul de deformare in procesul de ambutisare;

valoarea jocului dintre inelul de retinere si placa de ambutisare;

valoarea razei de racordare a muchiei placii de ambutisare si a poansonului;

procedeul de ungere si lubrifiantul folosit;


Calitatea i precizia pieselor ambutisate

Defectele mai des ntlnite la piesele ambutisate:

zgrieturi pe suprafaa piesei;

amprente inelare;

cutarea flanei semifabricatului;

aspectul de coaj de portocal al suprafeei piesei;

fisuri, ruperi de material n zona de contact a piesei cu raza poansonului sau curaza de racordare a matriei;

revenirea elastic - dat de diferena dintre forma final a piesei dup scoatereaacesteia din matri i forma obinut la sfaritul cursei active a poansonului.


a. Sfritul curseipoansonului

b. ndeprtareaelementelor

matriei

Revenirea elastic

Rev. el. a pieselor cu flan

Rev. el. a pieselor fr flan

Factori de influen ai revenirii elastice


La piesele cilindrice ambutisate revenirea elastic determin abateri de lacircularitate i de la rectilinitate ale prii cilindrice a piesei.

a. tabl omogen b. tabl sudatAbateri de la circularitate ale peretelui lateral al piesei

a. tabl omogen b. tabl sudatAbateri de la rectilinitate ale peretelui lateral al piesei

curs 6 analiza procesului de ambutisare. curs 7 analiza procesului de ambutisare

Documents