3.5. FORJAREA

Forjarea, ca procedeu de prelucrare a materialelor metalice prin lovire sau presare, secaracterizeazprinaceeacntimpuldeformriiplasticecurgereamaterialuluise produce liber n cel puin una din cele trei direcii posibile. Pe lng modificarea formei i dimensiunilorsemifabricatuluiiniialprinforjareserealizeazimbuntirea caracteristicilormecaniceitehnologicealeproduselorobinute,piesesausemifabricate. Operaiile de baz n cazul forjrii sunt: refularea, ntinderea, gurirea, ndoirea, rsucirea i sudarea. 3.5.1. Refularea Refulareareprezintoperaiaprincareserealizeazmrireadimensiunilor transversalealesemifabricatuluindetrimentullungimii.Aceastoperaiepoatefi executat la ciocane, prese sau maini orizontale, fie pe ntreaga lungime, fie numai pe una saumaimulteporiunidinlungimeasemifabricatului.ncazulrefulriipentreaga lungime sculele folosite pot fi: plane, profilate sau mixte, iar n cazul refulrii pe una sau mai multe poriuni refularea se execut n matrie. Lafolosireasculelorplane,figura3.72,a,datoritstriidetensiuneiinfluenei ponderateaforelordefrecareexterioarT,neuniformitateadeformaiei,stabilitatea semifabricatului i fora P necesar refulrii au valori medii. a bcd Fig. 3.72. Variante de execuie a refulrii. n cazul refulrii ntre scule profilate concav, figura 3.72, b, valorile forei P i ale neuniformitiideformaieisuntmaxime,nschimbstabilitatealingouluisaua semifabricatului ntre cele dou scule, berbec i nicoval, este foarte bun. Refularea ntre scule profilate convex, figura 3.72, c, conduce la micorarea forei dedeformareplasticianeuniformitiideformaiei,darreducestabilitatea semifabricatului pe nicoval i mrete dificultile de forjare. Larefulareantresculemixte,berbeculprofilatinicovalaplan,figura3.72,d, foranecesarineuniformitateadeformaieisemicoreaz,iarstabilitatea semifabricatului se menine la valorile realizabile cu scule plane.Refulareanmatriesentlnetenumaincazulpieselorcudiferenemaride seciune de-a lungul axei longitudinale. Ca aplicabilitate refularea se ntlnete n urmtoarele cazuri: -operaieprealabilnvedereaguririisemifabricatelordestinateobineriipieselorde form inelar sau tubular. -operaiefinalncazulforjriipieselordeformaunuidiscsauapieselorscunde,cu nlimea mai mic dect diametrul. - operaie prealabil pentru ngroarea seciunii transversale a semifabricatelor, n una sau maimulteporiuni,nvedereamatririipieselorcudiferenemarideseciunede-a lungul axei longitudinale. Pentrucarefulareasdecurgnmodnormalsuntnecesareafirespectate urmtoarele condiii: - nlimea H a semifabricatuluiiniial s nu fie maimare de trei diametre. Dacraportul/ 3, 0 H D > semifabricatulflambeaz(securbeaz)ntimpulrefulriiinecesit operaii suplimentare de ndreptare. -naintederefularelingourileisemifabricatelepoligonaletrebuiescrotunjite, nerespectareaacesteicondiiimreteneuniformitateadeformaieiifavorizeaz apariia fisurilor i crpturilor longitudinale. -temperaturaderefularesfiectmairidicat,ntructdintretoateoperaiiledeforjare refularea necesit cea mai mare for. Dupmodulncaredecurgedeformareaplasticidupfelulstriidetensiune, refulareapoateficudeformareuniformitensiuniomogenesaucudeformare neuniform i tensiuni neomogene. 3.5.1.1. Refularea cu deformare uniform Prinrefularecudeformareuniformsenelegerefularealacaredeformarea plasticseproducesubinfluenastriide tensiuneomogen,adictensiunide acelai fel, iar gradul de deformare plastic local pe nlime l este egal cu gradul de deformare total t. nfigura3.73seprezintstareade tensiunelarefulareacudeformare uniform,inclusivformaidimensiunilesemifabricatuluicilindric,nainteidup refulare. Pentrucalarefularedeformarea plastic s se produc uniform este necesar ca semifabricatul s fie omogen i uniform nclzit,iarforeledefrecaredintrescule i semifabricat, numite i fore de frecare exterioar, s fie nule. Datorit absenei forelor defrecareexterioarplasticitateamaterialuluimetalicestemaimare,iarrezistenala deformarea plastic mai mic, dect n cazul prezenei acestor fore. Fig. 3.73. Starea de tensiune i dimensiunile semifabricatului la refularea cu deformare uniform. 3.5.1.1.1. Traiectoria particulelor de material n cazul refulrii cu deformare uniform traiectoria pe care o parcurg particulele de material n timpul deformrii plastice poate fi determinat att teoretic ct i experimental. Teoretic se consider c la refularea unui semifabricat cilindric de la dimensiunile h0 i d0 ladimensiunileh1id1deformareaplasticpevertical z esteegalcudeformarea plasticpeorizontalndireciilexiy,adic y x z + = ,ceeacerezultdinlegea constanei volumelor. Valoarea deformrii plastice pe nlime zeste dat de relaia: 0 10zh h hh h = = = (3.18) Semnulminuspentru dinrelaia(3.18)aratcprindeformareaplastic dimensiunea semifabricatului pe nlime se micoreaz. Pe orizontal deformarea plastic este dat de egalitatea : 1 01rr r rr r = = (3.19) ntructpeorizontaldeformareaplasticseproduce nmod egalndoudirecii nseamn c 12r =Pentru omogenizarea notaiilor nlimea h se va nota cu Z, deformarea pe nlime h cu zUi deplasarea pe orizontal r curU . innd seama c z = i 21=r rezult: z zU Z Z = = i(3.20) 12r rU r r = = (3.21) Distaneledzidrpecareparticuleleelementareleparcurgntimpuldt,n direciile vertical i orizontal, sunt date de relaiile: zdz V dt = (3.22) rdr V dt = (3.23) Vitezelededeplasareaparticulelorelementarenceledoudireciisedetermin cu ajutorul relaiilor:zzUVt= i tUVrr =n care valorile lui zU i rUsunt cunoscute. nlocuind n relaiile (3.22) i (3.23) pe zVi rV cu valorile de mai sus se obine: zU dtdzt= i(3.24) rU dtdrt= (3.25) Din relaiile (3.24) i (3.25) rezult c: z rdz drU U= sau2 dz drZ r = adic 2 dz drZ r = (3.26) Dup integrare ecuaia (3.26) devine: ln ln 2ln ln Z C r C + = + , de unde, 2CZr= (3.27) Ecuaia (3.27) ne indic drumul parcursdeparticuleledematerial, inclusivfibrajul,ncazulrefulriicu deformareauniformidemonstreaz cntimpuldeformriiplastice particuleledematerialsedeplaseaz dupofamiliedecurbehiperbolice, caretindsdevinasimptoticelaaxa o-x, figura 3.74. Excepiedelatraiectoriile indicate n figura 3.74 o fac particulele cesegsescpeaxeledesimetrieila interseciaacestoraxe,inclusiv particulele de pe suprafeele de contact dintre semifabricat i scule. 3.5.1.1.2. Suprafaa transversal Matematic deplasarea unei particule oarecare, respectiv creterea razei de la 0rla 1r ,ncazulrefulriicudeformareuniform,sepoatedeterminainndseamadelegea constanei volumelor, adic: 2 20 0 1 1V rh rh = = , de unde: 01 01hr rh= sau1 0r Kr = Cunoscndvaloarearazei 1r ,duprefulare,nfunciedevaloarearazeiiniiale 0r , deformarea absolut n direcie radial se poate stabili cu relaia: Fig. 3.74. Traiectoria particulelor de material n cazul refulrii cu deformare uniform. 1 0 0 0r r r r K r = = sau ( )01 r r K = (3.28) Dacdinformulagraduluidedeformareplastic, 0 10h hh= ,sescoateraportul 01hh,dupefectuareanlocuirilornecesare,seobineecuaiadeinterdependendintre gradul de deformare plastic i suprafaa frontal a semifabricatului, adic: 0111r r| | = | |\ (3.29) Dinecuaia(3.29)rezultc,ncazulrefulriicudeformareuniform,majorarea suprafeeitransversaledepindenexclusivitatederazainiialigraduldedeformare plastic.ndirecietangenialdeformareaabsolutechivaleazcucretereaperimetrului p, i se calculeaz cu relaia: ( )1 0 1 02 p p p r r = = sau 2 p r = (3.30) n relaiile de mai sus p i r reprezint perimetrul i raza semifabricatului. 3.5.1.2. Refularea cu deformare neuniform Cauzeledeformriiplasticecuvaloridiferitede-alungulcelordouaxeale semifabricatului,ndeosebindirecielongitudinal,sunt:frecareaexterioar,care modificstareadetensiune,neomogenitateachimicistructuralamaterialuluimetalic idiferenadetemperaturdininteriorulsemifabricatului.ntructncondiiiindustriale foreledefrecareexterioarnupotfianulate,iardeformareaplasticserealizeazsub influenastriidetensiuneneomogen,adictensiunidesemnediferite,rezultcn acestecondiiirefulareaseproducecudeformareneuniform.Consecinelerefulriicu deformareneuniformconstaunmicorareadeformabilitiimaterialuluimetalicia proprietilormecanicealepieselorobinuteprinrefulare.Uneoridincauzastriide tensiune neomogen, creat de forele de frecare exterioar, materialul metalic i distruge integritateachiarntimpuldeformriiplastice.Evidentcacesteconsecinesuntcuatt maipronunatecuctsuntmaimarivalorileneuniformitiideformaiei,adicdiferena dintre valorile maxime i minime ale deformrii plastice de-a lungul aceleiai axe.3.5.1.2.1. Neuniformitatea deformaiei Pentrustabilireaneuniformitiideformaieipotfifolositemaimultemetode printrecare:metodaurubuluiintrodusexcentric,metodatifturilor,metodareelei rectangulare, .a.Dintremetodeleenumerateceamaiindicatestemetodaurubuluiintrodus excentric.Aceastmetodconstnintroducereaunuiurubntr-oepruvetcilindric, urmat de refulare. urubul trebuie s fie astfel introdus nct filetul acestuia s treac prin axa longitudinal a epruvetei, figura 3.75. Duprefulare,ncondiiiledorite,epruvetasesecioneazlongitudinalnaafel inctplanuldesecionarestreacprinaxaurubuluiiaepruvetei,planulA-A, figura 3.75, a. ab Fig. 3.75. Epruvet cu urub introdus excentric: a- desenul de execuie; b- epruveta refulat i secionat. Avndcunoscutepasuliniial 0p ipasurileduprefulare 1p depeaxa longitudinalaepruvetei,deformaiilelocale,nzonafiecruipas,potficalculatecu relaia: 0 10100lp pp= (3.31) Cunoscnd deformrile locale din zona fiecrui pas neuniformitatea deformaiei se poate calcula cu relaia: lM lm = (3.32) nrelaia(3.32) lM reprezint deformarealocalmaxim,punctulcdin figura3.76,iar lm -deformarealocal minim, punctele a sau e din aceeai figur.Dinfigura3.76seobservc valoriledeformriilocalecresccontinuude lacapeteleepruvetei,puncteleaie,spre mijloculinlimiiacesteia,punctulc.n punctele b i d deformarea local ldevine egal cu deformarea general g , deformare caresecalculeazpebazanlimiiiniiale i finale a epruvetei i care teoretic ar trebui sfieegalcudeformareamedie.De asemeneapunctulcartrebuissegseascla mijlocul nlimii epruvetei. n realitate, din cauza forelor de frecare exterioar, care nu Fig. 3.76. Variaia deformrii locale pe nlimea epruvetei. ntotdeauna sunt egale la ambele capete ale epruvetei, precum i a temperaturii, care poate fidiferitpenlimea epruvetei,punctelebidnumarcheazntoate cazurilevaloarea medieagraduluidedeformareplastic,iarpunctulcnusegsetentotdeaunala jumtatea nlimii epruvetei. Abaterile de la regulile de mai sus sunt nesemnificative. innd seama c deformarea local n cazul figurii 3.76 variaz de la a la c sau de la e la c neuniformitatea deformaiei n acest caz se calculeaz cu una din formulele: c a = ,sauc e = Peorizontalneuniformitateadeformaieipoatefideterminatinndseamac volumul deplasat pe vertical este egal cu volumul deplasat pe orizontal, adic: z x y = + sau 2z r =Dinceledemaisusrezultcndirecieradial neuniformitateadeformaiei este dedouorimaimicdectn direcievertical.Cavaloare absolut deformaiile locale sunt mai marinzonacentrala semifabricatuluiimaimicispre periferiaacestuia.Excepiedela aceastregulofaczoneledin imediataapropiereasuprafeelorde contact dintre semifabricat i scule.nfigura3.77seprezint epuradeformrilorlocalendirecie vertical,parteadinstnga,in direcieorizontal,parteadin dreapta. nzoneledinapropierea suprafeelordecontactcusculele, dincauzaforelordefrecare exterioariatreceriisuprafeei lateralensuprafadecontact,valoareadeformrilorlocalesemretepemsura deprtrii de axa semifabricatului.Comparativcuinfluenaforelordefrecareexterioar,influenadifereneide temperaturianeomogenitiichimiceistructuraleamaterialuluimetalicasupra neuniformitii deformaiei la refulare este mult mai mic, practic neglijabil. 3.5.1.2.2. Trecerea suprafeei laterale n suprafa de contact Spre deosebire de refularea cu deformare uniform, la care mrirea suprafeelor de contactdintresemifabricatisculeseproducenumaiprinntindere,larefulareacu deformare neuniform suprafeele de contact se mresc parial prin ntindere i restul prin trecerea suprafeei laterale n suprafa de contact.Experimentaltrecereasuprafeeilateralensuprafadecontactpoatefipusn eviden prin mai multe metode, dintre care cele mai uzuale sunt: marcarea unor semne pe suprafaa lateral a epruvetei sau vopsirea cu alt culoare a uneia din cele dou suprafee, de regul a suprafeei frontale. n figura 3.78 se prezint modul de punere n eviden a trecerii suprafeei laterale n suprafa de contact prin marcarea unor puncte pe suprafaa lateral a epruvetei. Fig. 3.77. Epura deformrilor locale. Din figura 3.78, a, se observ c la refularea cu frecare exterioar mare,=1 max,trecereasuprafeeilateralensuprafadecontactdevinevizibilchiardelanceputul refulrii,adicla30% < .La% 30 = unuldinpuncteledepesuprafaalateral, punctuldelacaptulepruvetei,aajunspesuprafaafrontalis-adistanatdemarginea epruveteicucivamilimetrii.Pemsuracreteriigraduluiderefulareacrescuti pondereasuprafeeilateralecares-atransformatnsuprafadecontact.La70% =aproximativ jumtate din suprafaa lateral s-atransformat n suprafa de contact. Fig. 3.78. Trecerea suprafeei laterale n suprafa de contact. Micorndcoeficientuldefrecareexterioarsemicoreazipondereacucare suprafaa lateral trece n suprafa de contact, figura 3.78, b, iar la valori foarte mici ale coeficientului de frecare exterioar, valori apropiate de zero, trecerea suprafeei laterale n suprafa de contact devine imperceptibil, figura 3.78, c.ntructpondereacucaresuprafaalateraltrecensuprafadecontacteste proporional cu gradul de deformare plastic i coeficientul de frecare exterioar, la prima vedere,s-arpreacambiifactoriconstituiecauzaacestuiproces.nrealitatesingura cauzatreceriisuprafeeilateralensuprafadecontactoconstituiecoeficientul, respectivforele,defrecareexterioar.Astfella0 = neuniformitateadeformaieii pondereatreceriisuprafeeilateralensuprafadecontactsuntnule,indiferentde valoarea gradului de deformare plastic.n figura 3.79 se prezint comparativ deplasarea particulelor de material n timpul refulrii cu deformare uniform, partea din stnga, i cu deformare neuniform, partea din dreapta. Dinfigura3.79seobservcncazulrefulriicudeformareuniformtraiectoria particulelor de material, inclusiv a fibrajului, tinde s devin asimptotic la axa0x, iar la refulareacudeformareneuniformaceasttraiectorienunumaicdevineasimptoticla axa0-x,darlaunmomentdatncepesseorientezensensopussensuluincare acioneaz forele de deformare plastic.Pelngmodificareafibrajuluitrecereasuprafeeilateralensuprafadecontact modificiformasemifabricatului,inclusivmoduldecretereasuprafeei de contact 3 2 1 > >3 2 >3dintresemifabricatiscule.n acestcazsuprafaalateralse curbeaziarsuprafeelede contactsemrescparialprin ntindere i restul prin aportul dat de suprafaa lateral.n figura 3.80. se prezint curbareasuprafeeilateralei moduldecreterealsuprafeei frontaleialcelorpatruraze caracteristice,careaparncazul refulriicudeformare neuniform. Datoritcoeficientului, respectivforelor,defrecare exterioarlarefulareacu deformareneuniformsuprafaa frontalcreteprinntinderedela r0lar1iprinaportuldatde suprafaalateraldelar1 lar2. Raza medie r3, obinut prin calcul pe baza legii constanei volumelor, sesitueazntrerazamaximr4i raza suprafeei frontale r2. Raportul dintrediferenelederaze,adic raportula/b,esteinvers proporionalcucoeficientulde frecareexterioariindicgradul deneuniformitateadeformrii plastice.Trecereasuprafeeilaterale nsuprafadecontact,nsoitdemodificareatraiectorieiparticulelordematerialia fibrajului, se rsfrnge negativ asupra calitii produselor obinute prin forjare. 3.5.1.2.3. Starea de tensiune ncazulrefulriiefectuatncondiiiindustrialesimultancuforaP,necesar deformriiplastice,asuprasemifabricatuluiacioneaziforeledefrecareexterioarT, forecareseopundeformriiplasticeicareconduclaapariiastriidetensiune neomogenivariabildinpunctuldevederealvaloriiiponderiidintretensiunilede comprimare i ntindere.n figura 3.81 se prezint forele care acioneaz asupra semifabricatului n timpul refulrii cu frecare exterioar, precum i strile de tensiune.Datorit forei P n interiorul semifabricatuluise creeaz tensiunea 1sub a crei influen se produce deformarea plastic. La rndul lor forele de frecare exterioar T, de pesuprafeeledecontactcusculele,daunateretensiunilor 2 i 3 ,careseopun deformrii plastice. Valoarea tensiunilor 2i 3 , este proporional cu forele de frecare exterioar i se diminueaz pn la anulare pe msura deprtrii de suprafeele de contact Fig. 3.80. Modificarea formei suprafeei laterale i a valorii razelor caracteristice. Fig. 3.79. Deplasarea particulelor de material n timpul refulrii cu deformare uniform i neuniform. Fig. 3.81. Forele i tensiunile care acioneaz n timpul refulrii cu deformare neuniform dintresemifabricatisculei apropieriidesuprafeelelaterale ale conurilor ABC i A'B'C'.Subinfluenacelortrei tensiuni,toatetreidecomprimare, ninteriorulcelordouconuri,cu unghiullavrfde90o,secreeaz stareadetensiuneS1,starencare deformareaplasticpoateavealoc numaidacestendeplinit condiia: 1 3 c +(3.33) necuaia(3.33), c reprezintlimitadecurgereamaterialuluimetalicsupus refulrii, iar tensiunea 3 , proporional cu forele de frecare exterioar, este egal cu 2 , deoarece la refulare, cu mici excepii, forele de frecare exterioar n cele dou direcii, x i y, sunt egale ntre ele.ntructtensiunea 1 esteegalcuraportuldintreforanecesardeformrii plasticei suprafaa frontal asemifabricatului, adicA P/1 = ,rezultcninteriorul celor dou conuri rezistena la deformarea plastic este mai mare dect limita de curgere a materialuluimetallic.Dinaceastcauzntimpulrefulriiceledouconuri,numitei conuri, sau zone, de deformare ngreunat, ptrund n semifabricat ca dou corpuri rigide, sau dou corpuri strine.Rezistenaladeformareaplastic,respectivrigiditateacelordouconuri,este maximlasuprafaadecontactdintresemifabricatisculeiscadepemsuradeprtrii debazaconuriloriapropieriidesuprafaalateral.Deoarecepesuprafaalaterala conurilor tensiunile2 i 3se anuleaz fora P se descompune n componentele Pn, Po i Pv , iar n afara conurilor starea de tensiune S1, se transform n S3figura 3.81. PrezenastriidetensiuneS3,respectivatensiunilordentinderendirecie radial, n exteriorul celor dou conuri, poate fi pus n eviden i pe cale experimental, figura 3.82. n figura 3.82 se prezint seciunea longitudinal printr-o prob n care au fost introdusedoutifturiicareafost refulatde la H0/D0 = 1,5laH1/D1 = 1,0.Dinfigura3.82seobservcn timpulrefulrii,lamijloculnlimii epruvetei,adicnafaraconurilorde deformarengreunat,spaiiledintre tifturiiepruvets-audeschis. Deschidereaspaiilordintretifturii epruvetsedatoreaznexclusivitate tensiunilordentinderendirecieradial, adictensiunilor 2 i 3 ,din componenastriidetensiuneS3 ,figura 3.81. Fig. 3.82. Seciune longitudinal prin epruvetarefulat. ntructncadrulstriidetensiuneS3condiiadedeformareplasticestedatde relaia : 1 3 c (3.34) rezult c n afara conurilor de deformare ngreunat rezistena la deformarea plastic este mai mic dect n interiorul acestor conuri.Datorit diferenei dintre valorile rezistenei la deformarea plastic, n interiorul i n afara conurilor de deformare ngreunat, deformarea se produce neuniform, mai mult la mijlocul nlimii epruvetei sau semifabricatului i mai puin la capete. Rezistena la deformarea plastic n interiorul conurilor ABC i A'B'C' fiind cu att mai mare cu ct sunt mai mari forele, respectiv coeficientul, de frecare exterioar rezult cineuniformitateadeformaieiesteproporionalcuvaloareacoeficientuluidefrecare exterioar. 3.5.1.2.4. Cile de reducere a neuniformitii deformaiei ncondiiiindustrialeneuniformitateadeformaieilarefularepoate firedusprin: micorarea coeficientului de frecare exterioar i a diferenei de temperatur din interiorul semifabricatului, inclusiv folosirea sculelor mixte sau refularea n pereche. Micorareacoeficientuluidefrecare exterioarserealizeazprinprelucrarea suprafeelor active ale sculelor la un grad de rugozitateredusimeninereasculelorn aceaststare.Uneoriserecurgeila folosirea unui lubrifiant. Reducereadifereneidetemperatur ninteriorulsemifabricatuluinecesitca acestasfieuniformnclzit,iarsculeles fieprenclzitelaotemperaturctmai apropiatdetemperaturaderevenirea oelului din care sunt executate sculele. ncazulrefulriicusculemixte, adicnicovalaplaniberbeculprofilat, conic sau sferic, figura 3.83, forele P i T se descompuni dau natere componentelor P0 iT0carefiinddesenscontrardiminueaz rezultantapeorizontalireduc neuniformitatea deformaiei.Pentrucadeformareaplasticsseproducnmodegalpentreaganlimea semifabricatuluirefulareacusculemixteseexecutntrepteicursturnarea semifabricatului dup fiecare treapt. n acest fel ambele capete ale semifabricatului ajung n contact att cu berbecul ct i cu nicovala. La refularea n pereche n prima faz semifabricatele se refuleaz individual, figura 3.84, a, i dup aceea se suprapun i se refuleaz n pereche, figura 3.84, b i c. La prima refulare n pereche zonele de deformare ngreunat de la unul din capetele semifabricatelor seanuleaz.ncontinuaresemifabricateleserostogolesccu180o,sauischimblocul ntre ele, i se refuleaz tot n pereche, figura 3.84, d i e. Dup cea de a doua refulare n perecheseanuleazizonelededeformarengreunatdelaceldealdoileacaptal Fig. 3.83. Refularea cu scule mixte. semifabricatelor. n acest fel deformarea plastic pe nlimea semifabricatelor devine mai uniform, comparativ cu deformarea care se obine la refularea individual. a bcde Fig. 3.84. Refularea n pereche. ncazulrefulriinperecheserecomandcagradelederefulareparialsfie calculate cu relaiile: 201 '1910HH += = , i (3.35) '121109HH= =+(3.36) Semnificaianotaiilordinrelaiile(3.35)i(3.36)rezultdinfigura3.85,iar10HH= reprezint gradul total de refulare. Fig. 3.85. Stadiile II i III la refularea n pereche. Avnd n vedere c:'0 0 1'1 1 1H H HH H H = = i inand seama de ecuaiile (3.35) i (3.36) rezult: 1 2 = (3.37) nfigura3.86se prezintvaloriledeformrilor pariale,1=/2sau2=/1n funciedevaloareadeformrii totale.De reinut c n condiii industriale,prinmijloacelede maisus,neuniformitatea deformaiei se reduce dar nu se anuleaz. 3.5.1.3. Comportarea defectelor de material n timpul refulrii Pelngdezavantajulneuniformitiideformaiei,cuconsecinenegativeasupra proprietilormecanicealeproduselorobinuteprinrefulare,stareadetensiune neomogen influeneaz negativ i asupra proceselor de nchidere i sudare a defectelor de material sudabile.Modulncaresecomportdefecteledematerial,degenuldiscontinuitilor,n timpulrefulriicudeformareneuniform,rezultdinfigura3.87,ncareseprezinttrei epruvete din oel cu D0 = 75 mm i H0= 150 mm, gurite axial cu un burghiu de 5 mm, i secionate dup ce au fost refulate cu grade diferite. Pentru realizarea gurii cu diametrul de 5 mm i lungimea de 150mm s-au folosit alte epruvete mai scurte i mai subiri, care dup gurirea cu burghiul de 5 mm s-au introdus prin fretare n epruvetele analizate. Din figura 3.87 se observ c n cazul refulrii epruvetelor sau semifabricatelor cu raportul H/D > 1,0 n timpul deformrii plastice cu pn la H1/D1 1,0 defectele din zona centralsedeschid,iarlaH1/D11,0inchidereaacestoralaH/Du , zona III fiind anulat, raportul dintre zonele periferic i centralseschimbnfavoareazonei periferice,iarpondereatensiunilorde comprimare,ndirecieradial,creten detrimentulcelordentindere.Pnla % 11 =u nzonacentralindeosebin zonadinimediatavecintatecuaxa semifabricatului,npofidacreterii tensiunilordecomprimare,predominante sunttensiuniledentindere.La% 11 =un axa semifabricatului cele dou feluri de tensiunidevinegale,iarla% 11 >u tensiuniledecomprimarepredominnntreaga seciune.Cualtecuvintela% 11 >u deformareaplasticseproducepredominantsub influenatensiunilordecomprimarenntreagaseciuneasemifabricatului,iartendina materialuluimetalicdea-idistrugeintegritateantimpuldeformriiplasticesereduce pn la anulare.n cazurile n care predominante sunt tensiunile de ntindere radial, fisurile care se formeazsuntorientatelongitudinalipotsaparnumaipeanumiteporiunisaupe ntreaga lungime a semifabricatului. Seobservcncomparaiecusemifabricateleptratelacare,pentrureducerea tendineidefisuraresaucrparentimpulforjrii,graduldedeformareunitartrebuie micorat,lasemifabricatelerotunde,dimpotriv,graduldedeformareunitartrebuie mrit.Pentrusemifabricatelerotunde,dinmaterialemetalicecuplasticitateredus,se recomand folosirea sulelor profilate sau mixte. Fig. 3.115. Fisuri aprute n timpul forjrii. 3.5.2.1.7. Mrimea utilajului a.Mrimeapresei.ncazulpreselor,deregulpresehidraulice,foranecesar deformrii plastice este dat de ecuaia general a forei, adicA p P = , n carepiA reprezint presiunea i suprafaa. Valoarea presiunii de deformare plastic la ntinderea prin forjare se determin cu formula (3.79) asemntoare cu cea de la refulare: 1111,15 ' 12clph | |= + |\ (3.79) ncare:'c reprezintlimitade curgereamaterialuluimetaliclatemperaturade forjare; - coeficientul de frecare exterioar ( 35 , 0 25 , 0 = ); l1 i h1- lungimea semifabricatului inlimeaseciuniiacestuianporiuneadeprinderentrescule,dupforjareapeo latur. Introducnd valoarea presiunii n formulaP p A = , seobine: 1111,15 ' 12clP Ah | |= + |\ (3.80) Pentru semifabricatele ptrate saudreptunghiulare, la care 1 1b l A = , lungimea 1li limea 1ba suprafeei de contact dintre scule i semifabricat se calculeaz cu relaiile (3.62)i(3.64)sausedetermincuajutorulnomogrameidinfigura3.100.Deasemenea lungimea 1lpoate fi considerat a fi egal cu limea B a nicovalei. ncazulsemifabricatelorrotundesuprafaaAreprezintsuprafaazonelorde deformarengreunatlacontactuldintreberbecisemifabricat,cucondiiacagradulde deformareunitarluatncalculsfiemaimarede8%pentrusculeleprofilateipeste 10%pentrusculeleplanesau mixte. Laforjareaoelurilor nealiateislabsaumediualiate valorileforeinecesare deformriiplastice,nfunciede diametrullingouluisau semifabricatului, pot fi stabilite i cuajutorulnomogrameidin figura 3.116. nfigura3.116,curba1 sereferlaoelurilenealiate, inclusivaliajeleneferoasecu rezistenamedieladeformarea plastic, iar curba 2 la oelurile slab i mediu aliate. b. Mrimea ciocanului. Ca i la refulare i n cazul ntinderii mrimea ciocanului se determin pe baza egalitii dintre energia de lovire a ciocanului i lucrul mecanic necesar deformrii plastice, adic: Fig. 3.116. Interdependena dintre diametrul ligoului sau al semifabricatului i fora necesar deformrii plastice [19]. u cL E = , sau 2'2m uGvp Vg = , de unde 22'm ugG p Vv= (3.81) Introducnd n relaia (3.81) valoarea presiunii din relaia (3.79) rezult: 11212, 3 ' 1 '2c ulg VhGv | |+ |\ = (3.82) necuaia(3.82),Vreprezintvolumulsemifabricatuluicuprinsntrescule,n cm3, -randamentulciocanuluinlimitele0,8-0,9i u -graduldedeformareunitar adoptat, iar restul notaiilor au aceeai semnificaie ca i n ecuaia (3.79). Pentrueliminareacalculelorntabelul3.13.seprezintvalorileorientativeale mrimii ciocanelor, exprimat prin greutatea prii cztoare, n funcie de diametrul iniial al semifabricatului. Aceste valori sunt valabile numai pentru forjarea oelurilor nealiate i slab sau mediu aliate. Tabelul 3.13. Valorile orientative ale mrimii ciocanelor n funcie de diametrul iniial al semifabricatului Diametrul semifabricatului, mm100200250300400500600800 Greutatea prii czatoare,daN 75010002000300040005000700010000 ncazulforjriimaterialelormetalicecurezistenaladeformareaplasticlacald diferitdeaoelurilornealiateislabsaumediualiate,cumsuntdeexemplualiajelede aluminiusauoelurilerapide,laaceleaidimensiunialesemifabricatelor,mrimea ciocanelorindicatntabelul3.13secorecteaznfunciederezistenaladeformarea plastic a materialului metalic analizat. 3.5.2.2. ntinderea ntre scule profilate ncomparaiecusculeleplanesculeleprofilateprezintavantajulmririi productivitiiialreduceriitendineidefisurarentimpulforjriisemifabricatelor rotunde.nschimbdomeniuldeaplicabilitatealacestorsculeserestrngenumaila forjarea pieselor simple i a semifabricatelor rotunde.LaforjareasemifabricatelorrotundentresculeprofilatenVforaP,necesar deformriiplastice,setransmitesemifabricatuluiprinintermediulapatrusuprafeede contact, figura 3.117. n acest fel componentele normale care acioneaz pe suprafeele de contact dintre semifabricat i scule se reducla P, reducndu-se n mod corespunztor i tensiunile de ntindere din zona central a semifabricatului.Pelnggraduldedeformareunitar,n cazulforjrii cusculeprofilate, valoarea tensiunilor de ntindere din zona axial a semifabricatului depinde i de mrimea unghiului deprofilareasculelor,unghiul dinfigura3.117.Pemsuracreteriiacestuiunghi,n limitele90...180o,creteivaloareatensiunilordentinderedinzonaaxiala semifabricatului.Sub90ounghiul nupoatefimicoratntructnacestcaz semifabricatul se rotete liber ntre scule, fr a putea fi deformat,iar la o180 = sculele profilate se transform n scule plane.ncazulncare o90 = ,figura3.117,a, componentele nP 2 / 1 i '2 / 1nP , egalei desenscontrar,seanuleazreciprocinupotdanatereunortensiunidentindere.Din aceast cauz,la prima vedere, s-ar prea c n acest caz tensiunile dentindere din zona central a semifabricatului lipsesc, indiferent de valoarea gradului de deformare unitar. n realitate, aa cum s-a artat mai sus, v. i figura 3.110, la% 3 u sub aciunea tensiunilor de comprimare intinderesedeformeazplastic numaizonaperiferic,iarprinalungire aceastzonantreneazcusineizonacentral,pecareosupuneunortensiunide ntindere. De aceea pentru reducerea i chiar anularea tensiunilor de ntindere i a tendinei de fisurare a semifabricatului, n timpul forjrii, gradul de deformare unitar trebuie s fie mai mare de 3%, indiferent de valoarea unghiului de profilare. La o90 > , figura 3.117, b, prin compunerea componentelor nP 2 / 1i1/ 2 'nPse formeaz rezultatele R i R' care dau natere tensiunilor de ntindere radial, tensiuni care, la acelai grad de deformare unitar, sunt cu att mai mari cu ct este mai mare unghiul de profilare a sculelor. n general unghiulse adopt ntre 110 i 135o. La valori mai mici de 110o scade gama dimensional a semifabricatelor ce pot fi forjate cu aceleai scule, iar peste135osemretenejustificatvaloareatensiunilordentinderenzonacentrala semifabricatului.Comparativ cu forjarea semifabricatelor rotunde ntre scule plane, la forjarea ntre scule profilate tensiunile de ntindere din zona central a semifabricatului se reduc cu peste 50%, reducndu-se n mod corespunztor i tendina semifabricatului de a fisura n timpul forjrii. 3.5.2.3. ntinderea ntre scule mixte n cazul folosirii sculelor mixte, adic berbecul plan i nicovala profilat, contactul dintresculeisemifabricatserealizeazprinintermediulatreisuprafee.nacestfelpe suprafaadecontactdintreberbecisemifabricatacioneazforaP,egalcufora ab Fig. 3.117. Forele i tensiunile care acioneaz n timpul forjrii ntre scule profilate: a- o90 = ; b- o90 > . necesardeformriiplastice,iarpesuprafeeledecontactdintresemifabricatinicoval fora P se reduce la jumtate, figura 3.118. Ca i n cazul sculelor plane sau profilate i n acest caz, sub influena forelor de frecare exterioar T, se formeaz triunghiurile de deformare ngreunat. Din aceast cauz forelededeformareplasticPi1/2Pacioneazasuprasemifabricatuluiprin componentele nP i nP 2 / 1 ,normalepefeelelateralealecelordoutriunghiuri,cu unghiul la vrf de 90o. Prin compunerea normalelor nPinP 2 / 1se obin rezultantele R i R'. Aceste rezultante, cu punctul de aplicaie n O, figura 3.118, b, dau natere tensiunilor de comprimare 1i de ntindere2i 2' . a b Fig. 3.118. Forele i tensiunile care acioneaz n timpul forjriisemifabricatelor rotunde ntre scule mixte. La rotirea semifabricatului, n timpul forjrii, punctul O se deplaseaz pe o spiral, iarnzonaacesteispirale,subinfluenatensiunilordentindere 2 i 2' ,materialul metalic este solicitat la ntindere. Cnd valoarea tensiunilor de ntindere din zona spiralei, formatderotireapunctuluiO,depetevaloarealimiteidecurgereamaterialului metalic n semifabricat apar fisuri de forma celor din figura 3.119. Fig. 3.119. Fisuri aprute la forjarea semifabricatelor rotunde ntre scule mixte [9]. Comparativ cu forjarea ntre scule plane, la forjarea ntre scule mixte, tensiunile de ntindere i tendina de fisurare a semifabricatului n timpul forjrii sunt mult mai mici. n comparaie cu sculele profilate laforjarea cu scule mixte tensiunile de ntindere sunt mai mari, dar tendina de fisurare a semifabricatului n timpul forjrii este aproximativ aceeai. Reducereatendineidefisurare,comparativcuvaloareatensiunilordentindere,ncazul folosiriisculelormixte,sedatoreazschimbriipoziieipunctuluiOiazonelorncare acioneaz tensiunile de ntindere, schimbare care se produce la rotirea semifabricatului n timpul forjrii. La aceeai tendin de fisurare a semifabricatului forjarea ntre scule mixte, comparativcusculeleprofilate,prezintiavantajulreduceriimanopereideschimbarea sculelor la trecerea de la semifabricatele rotunde la cele ptrate i invers.3.5.2.4. ntinderea pe dorn n funcie de felul piesei, inelar sau tubular, ntinderea pe dorn se execut cu sau fr modificarea diametrului interior. ntindereapedorncumodificareaambelordiametreseexecutncazulpieselor inelare, adic al pieselor la care lungimeaestemaimicdect diametrul, figura 3.120. Dinfigura3.120.se observ ca la ntinderea pe dorn apieselordeforminelar alungireaseproduceattn direciaisensulmririicelor dou diametre, ct i n direcia isensulmririilungimii piesei. ntructncelemai multecazuri,laforjarea pieselorinelare,alungirean direciaaxialestenedorit, pentrumicorareaalungiriinaceastdirecieestenecesarcalimeaBaberbecului,v. figura 3.120, s fie ct mai mare. Alungireacelordoudiametre,inclusivproductivitatea,fiindcondiionateide diametruldornuluinecesitcadornulsfiectmaisubire.Pedealtpartepemsura micorrii raportului dintre diametrul dornului i diametrul interior al piesei crete tendina deformareasuprapunerilordematerialntimpulforjrii.Dinaceastcauzlastabilirea diametrului dornului trebuie inut seama pe de o parte de rezistena acestuia la flambaj i intensitateaalungiriicelordoudiametre,iarpedealtpartedetendinadeformarea suprapunerilor de material.Diametrulminim,caresasigurerezistenadornuluilasolicitriledeflambaji care s corespund i din punctul de vedere al intensificrii alungirii celor dou diametre alepieseiforjate,poatefistabilitfieprincalculederezisten,fiecuajutorul nomogramelor. nfigura3.121seprezintnomogramadeinterdependendintrelungimeapiesei inelare i diametrul dornului. Curba 1 din figura 3.121 se refer la forjarea pieselor cu perei groi, iar curba 2 la pieselecupereisubiri.ngeneralsepoateapreciacdiametruldornului,nfunciede lungimeapiesei,sesitueazndomeniulcuprinsntreceledoucurbe.Dacdiametrul dornului, obinut prin calcule de rezisten la flambajsau cu ajutorul nomogramelor, este multpreamic,fadediametrulinterioralpiesei,ceeacecreeazrisculapariiei suprapunerilordematerial,pentruanusemrinmodexcesivdiametruldornuluiial suportului, se recomand folosirea unor buce intermediare figura 3.122. Fig. 3.120. ntinderea pe dorn a pieselor inelare: 1- berbecul; 2- piesa; 3- dornul; 4- suportul. Oaltcondiiedecaretrebuie inut seama la forjarea pieselor inelare se referladimensionareasemifabricatului refulat i gurit, deoarece dimensionarea incorectaacestuisemifabricatpoate conducefielamicorareaproductivitii imrireaconsumurilorenergeticeia preuluidecost,fielarebutareapiesei. Astfeldacntimpulforjriialungirea pieseindirecieaxialestemaimare dect alungirea diametrelor piesa trebuie ntoarspecantirefulat.Dup refulare urmeaz ntinderea pe dorn pn la obinerea dimensiunilor dorite. Uneori pentruobinereadimensiunilorcerute refulareaserepet.ntructfiecare refularenecesitschimbareasculelori renclzireasemifabricatuluisenelege cnacestcazmanoperadeforjare, consumurileenergeticeipreuldecost suntproporionalecunumrulde refulrii.Dac,dimpotrivunuldincele dou diametre a ajuns la cotele finale, iar lungimeapieseiestemaimicdectcea necesar,forjareanumaipoatefi continuat i piesa se rebuteaz. Pentrustabilireaorientativa dimensiunilorsemifabricatuluirefulati guritnvedereantinderiipedornse poate folosi relaia:h KL = ,(3.83) n carehreprezintnlimeasemifabricatuluiduprefulareigurire,iarL-lungimea piesei dup ntinderea pe dorn. ValoareacoeficientuluiKnfunciederaportulDi/d,adicraportuldintre diametrulinterioralpieseiidiametruldornuluidegurire,precumideraportulL/De dintrelungimeapieseiidiametrulexterioralacesteiapoatefistabilitpebaza nomogramei din figura 3.123. Dinfigura3.123rezultcpentruopiescuraportulL/De0,3 ; 2- L/De < 0,3. desenuldepiesfinitestenecesarcalungimeaadaosuluitehnologicsfiecucca20% maimaredectlungimeatrangulrii,iarvolumulacestuiadaossfiecu40-50%mai mare dect volumul trangulrii. 3.5.2.5. Mrimea utilajului ncazurilencareceletreioperaiinecesarentinderiipedorn,adicrefularea, gurireaintinderea,seexecut laacelaiutilaj,mrimea utilajuluisestabiletepebaza foreinecesareoperaieide refulare.Dacntindereapedorn seexecutlautilajediferite, mrimeautilajuluisestabilete pentrufiecareoperaie,fieprin calculeleaferentefiecrei operaii,fiecuajutorul nomogramelor. nfigura3.127.se prezintnomogramapentru stabilireautilajuluilantinderea pe dorn a pieselor inelare. Valorilerezultatedin figura3.127.suntvalabilei pentrupieseletubulare,cu condiiacalungimeaLdin nomogramsfienlocuitcu limea berbecului, notat cu B n figura 3.124. 3.5.3. Gurirea Ca operaie de forjare gurirea se ntlnete cu precdere ncazul forjrii pieselor deforminelarsautubular.ncazulpieselorcudiametrulguriipnla400-500mm gurireaseexecutcudornuripline,iarladiametremaimarisefolosescperforatoare tubulare.Gurireacudornuriplineseexecutfiedeschis,fienchis,adicnmatri. Gurireadeschis,figura3.128,a,prezintavantajulreduceriipreuluidecost,prin micorareamanopereideforjareiaforeidedeformareplastic,respectivautilajului, inclusiv eliminarea matriei. Dezavantajul guririi deschise const n apariia tensiunilor de ntinderenzonaperiferic,tensiunicare,ncazulmaterialelormetalicecuplasticitate redus, pot conduce la apariia crpturilor.Gurirea nchis, figura 3.128, b, elimin tensiunile de ntindere i riscul de crpare asemifabricatuluidarnecesitmanopersuplimentar,unutilajmaimareiomatri, ceeaceconducelamrireapreuluidecost.Dinaceastcauzgurireanchisse recomand numai pentru piesele din materialele metalice cu plasticitate redus. Indiferent devariantaadoptat,gurirenchissaudeschis,naintedegurirelingoulrotunjitprin forjarepnladiametrulpicioruluiicumaselotaipicioruldebitate,sausemifabricatul Figura 3.127. Interdependena dintre dimensiunile piesei inelare i mrimea utilajului. rotunjit,dacafostprismatic,serefuleazpnceraportuldintrenlimeidiametru devinesubunitar,iarraportuldintrediametrullingouluisaualsemifabricatuluidup refulare,idiametruldornuluiestemaimaredect4,0figura3.129,a.Duprefularese executcavitateadegurirencare,pentruareduceforeledefrecareexterioari neuniformitatea deformaiei, inclusiv fora de gurire, se presar un strat de: mangal, cocs saugrafit.Dacestenecesar,pentrucentrareacavitiidegurire,sefoloseteunablon sauundispozitivdecentrare.Pentruaeliminamaterialulimpurdinzonaretasurii cavitateadegurireseexecutla captuldinsprepiciorullingoului.ncontinuare cuun dorntronconiccavitateadegurireseadncetepnlanlimeahegalcu0,4-0,5din diametrudornului.ncazulncarepentruefectuareaguririiestenecesarundorncu raportul dintre lungime idiametru mai mare de 2,5 gurirea se execut cu dou dornuri, figura 3.129, b.La strpungerea gurii, figura3.129, c, dup rsturnarea semifabricatului cu 1800, centrareadornuluiesteuuratdepatamaintunecatcareaparedincauzarciriimai intense a semifabricatului la contactul cu nicovala, n zona axial. Gurireacuperforatorultubularprezintavantajulreduceriiforeidegurirei eliminriiporiuniidinzonaaxialalingoului,zonncaresegsesccelemaimulte incluziuni. n schimb la gurirea cu perforatoare tubulare pierderile de material i preul de costsuntmaimaridectlagurireacudornuripline.Dinaceastcauzgurireacu perforatoare tubulare se recomand numai n cazul pieselor mari care se forjeaz direct din lingouri.Ca i n cazul folosirii dornurilor pline la gurirea cu perforatoare tubulare lingoul serotunjeteiserefuleaznprealabilpncnddiametrulacestuiadepetedecel puin trei ori diametrul exterior al perforatorului. n continuare, la captul dinspre piciorul lingoului,seexecutcavitateadegurirencaresepresarunstratdeprafde:cocs, a b Fig. 3.128. Variante de gurire: a- deschis; b- nchis. abc Fig. 3.129.Succesiunea operaiilor la gurire. mangalsaugrafit.Gaurireaseexecutpnlaonlimearestuluidematerialdinfaa perforatoruluidecca.100-150mm,figura3.130,a,iarperforareaseexecutpeoplac gurit, figura 3.130, b i c. a b c Fig. 3.130. Succesiunea fazelor la gurirea cu perforatorul tubular. Fora necesar guririi poate fi calculat cu relaia: KhdA Pc||

\| + = 311'(3.84) nrelaia(3.84),Areprezintsuprafaafrontaladornuluisauaperforatorului, d-diametrul dornului, respectiv diametrul echivalent al perforatorului, h-nlimea dopului degurire,K-uncoeficientcareineseamadeinfluenaforelordefrecareexterioari care este egal cu 1,2-1,5 n cazul guririi deschise i se dubleaz n cazul guririi nchise, iar 'ciau aceeai semnificaie ca i la refulare. 3.5.4. ndoirea La forjarea pieselor alungite i curbate sau frnte n procesul tehnologic de forjare este inclus i operaia de ndoire. n cazurile n care piesele se execut din semifabricate laminatendoireapoatefiunicaoperaiedeforjare.Aceastoperaiepoatefiexecutat libersaucuabloaneidispozitivedendoire.Indiferentdefelulexecuiei,cusaufr abloane i dispozitive de ndoire, i de felul semifabricatului, forjat sau laminat, n timpul ndoirii,nzonadecurbur,secreeazsimultanatttensiunidecomprimare,cti tensiuni de ntindere. Tensiunile de comprimare acioneaz n jumtatea interioar a zonei decurbur,iarceledentinderenjumtateaexterioar.Valoareaacestortensiunieste maximlaperiferieinulnaxa longitudinal. Mrimea absolutacelordou feluride tensiuniesteproporionalcurezistenamaterialuluimetalicladeformareaplasticicu raportul dintre grosimea semifabricatului i raza de curbur.Datorittensiunilorcareacioneaznzonadecurburseciuneatransversala acestei zone i modific forma i dimensiunile, figura 3.131.nfigura3.131seprezintconfiguraiaiprincipaleledimensiunialeseciunii transversalenzonadecurburapieselorsausemifabricatelordeseciunerotundsau ptrat. Modificareaformeii dimensiunilor seciunii transversale asemifabricatuluinzonade curbur,prinngroareajumtii interioareisubiereacelei exterioare,estecuattmai pronunatcuctestemaimare raportuldintregrosimea semifabricatului i raza de curbur. Datoritacesteimodificri dimensiunileseciuniitransversale dinparteasuperioarazoneide curbur se micoreaz i pot deveni maimicidectceleprevzuten desenul de pies forjat. Evident c n asemenea situaii piesa, sau lotul depiese,serebuteaz.Pentrua prevenirebutareapieselor,din cauzadenaturriiseciunii transversale,ntehnologiade ntindereprinforjarea semifabricatului,nzonacare urmeaz a fi ndoit, se prevede un adaos tehnologic, figura 3.132. Tot n acest scop n cazul pieselor care seexecutdinsemifabricate laminate,nzonadecurbur,se execut o uoar refulare.Oaltconsecina tensiunilordentinderedinpartea exterioarazoneidecurburo constituietendinadecrparea semifabricatului. Pentru micorarea tendineidecrparea semifabricatului,iaforei necesarendoirii,serecomandca ndoireasseexecutelatemperaturictmaiapropiatedetemperaturamaximdin intervalul temperaturilor de forjare pentru materialul metalic supus acestei operaii. Foranecesarndoiriiestedependentde felulmaterialuluimetalic,temperatur i forma seciunii transversale a semifabricatului, inclusiv raza i unghiul de ndoire, figura 3.133. n funcie de felul seciunii transversale a semifabricatului, ptrat, dreptunghiular sau rotund,fora necesar ndoirii poate fi calculat cu una din relaiile [7]: ( )2'2 sin2cbhP Kr h=| |+ |\ , sau ( )3'3 sin2cdP Kr d=| |+ |\ ab Fig. 3.131. Modificarea seciunii transversale n zonade curbur. Fig. 3.132. Adaosul tehnologic n zona de curbur: a- ndoire cu raz; b- ndoire fr raz. ab Fig. 3.133. Stadiile ndoirii: a- stadiul incipient; b- stadiul final. nrelaiiledemaisusKreprezintcoeficientulcareineseamadeforelede frecare exterioar i se adopt n limitele 0,25 0,35, 'c - limita de curgere a materialului metaliclatemperaturadeforjare,b,hid-dimensiunileseciuniitransversalea semifabricatului n zona de curbur, iar r i - raza i unghiul de curbur, v. figura 3.133. 3.5.5. Rsucirea ncazulpieselorcucoturinplanuridiferite,cumsuntdeexempluarboriicotii, pentrumicorareamanopereideforjareiapreuluidecost,operaiadentindereprin forjareseexecutcucoturilenacelaiplan,iardecalareaacestora,cuunghiuldorit,se realizeaz prin rsucire.n timpul rsucirii, aa cum se observ din figura 3.134, particulele de material de pe fibra a-b i schimb poziia de la a-b la a-b, iar cele din axasemifabricatului,fibraOO,imenin poziia iniial. n mod similar cu particulele de pe fibraa-bsecomportirestulparticulelorsituate n afara axei semifabricatului, cu meniunea c, la acelaiunghidersucire,distanadedeplasare estecondiionatideraportull/d.Astfel particulamsedeplaseazpedistanam-m,care este mai mic dect distana b-b, dei unghiul de rsucire este acelai. Dincauzadeplasriiparticulelorde materialcuvitezeidistanediferitenporiunea dersuciresecreeaztensiunidesemnediferite. nzonaperifericapartensiunidentinderecu valoaremaximlaperiferieinulnaxa longitudinal,iarnzonacentraltensiunide comprimare cu valoare maxim n ax i nul la periferie. Mrimea absolut a celor dou feluridetensiuniesteproporionalcurezistenamaterialuluiladeformareaplastic, unghiuldersucireiraportuldintregrosimeasemifabricatuluiilungimeaporiuniide rsucire. Datorittensiunilordentindere,predominantenzonaperiferic,proprietile mecanice,nporiuneadersucire,semicoreazproporionalcuvaloareaacestor tensiuni. Fig. 3.134. Deplasarea particulelor de material n timpul rsucirii. n figura 3.135 se prezint influena unghiului de rsucire i a raportului l/d asupra rezistenei la rupere i a limitei de curgere a oelurilor slab aliate [24]. ab Fig. 3.135. Influena unghiuluii a raportului l/d asupra rezistenei la rupere i limitei de curgere: a- l/d = 5,0; b-= 90o. ntruct raportul l/d nu poate fi mrit i readus la cotele indicate n desenul de pies forjat rezult c dintre cei doi factori de influen asupra proprietilor mecanice, indicai n figura 3.135, singurul care poate fi modificat prin tehnologia de forjare este unghiul de rsucire.n figura 3.136 se prezint varianta de forjare i rsucire cu 60o a unui arbore cotit cu unghiul de decalare dintre coturi de 120o. ab c Fig. 3.136. Rsucirea unui arbore cotit cu trei coturi : a- arborele cotit; b- vedere din plan dup ntinderea prin forjare; c- vedere din plan dup rsucire, 1-3 - numerele coturilor Din figura 3.136 se observ c n cazul ntinderii prin forjare cu cele trei coturi n acelaiplan,daramplasatebilateral,decalareacu120oserealizeazprinrsucirea coturilor de la capete cu 60o, n sensuri diferite. Aceast micorare a unghiului de rsucire n-ar fi fost posibil dac, prin forjare, cele trei coturi ar fi fost amplasate unilateral. Fora P i momentul de rsucire M se calculeaz cu relaiile: MPl= (3.85) 'cM W = (3.86) nrelaiile(3.85)i(3.86),l reprezintlungimeaporiuniidersucire,M momentul de rsucire, W modulul de rezisten a materialului metalic, iar 'c- limita de curgere a materialului metalic la temperatura de forjare. 3.5.6. Sudarea Spre deosebire de celelalte operaii de forjare sudarea se utilizeaz din ce n ce mai puin i cu precdere la forjarea manual. n vederea sudrii prin forjare capetele pieselor sau semifabricatelor care urmeaz a fi unite ntre ele se refuleaz i se fasoneaz n diverse variante, figura 3.137. Pe lng variantele prezentate n figura 3.137, n practic, se ntlnesc i altele, dar cu diferene nesemnificative. Dupceaufostpregtite(fasonate) celedoucapeteperechesenclzesc mpreunpnlatemperaturadesudare. Pentruoeluritemperaturadesudarese stabiletepebazascnteilorcareaparla nceputul topirii oelului sau cu ajutorul unui crligcuvrfulascuit.ncazulfolosirii crliguluivrfulacestuiaseplimbpe suprafaacapetelorcaresenclzescpn cnddeplasareacrliguluipesuprafaade contact devine mai anevoioas. Momentul n care crligul ncepe s se deplaseze mai greu marcheaznceputuldetopireaoeluluii indictemperaturaoptimdesudare.Dup ces-aatinstemperaturadesudare,cumaximumdeoperabilitate,adicncelmaiscurt timp posibil, capetele ce urmeaz a fi sudate se cur de oxizi, prin izbire de nicoval, se aeaznpoziiadesudareisedeformeazplastic,lanceputculovituriuoareispre sfrit cu lovituri normale. Dac dup finalizarea sudrii poriunea sudat este mai groas dect restul seciunii, subierea acestei poriuni se realizeaz prin operaiile de ntindere i netezire. Pentru uurarea desprinderii oxizilor formai n timpul nclzirii i asigurarea unei sudurifrntreruperi,ntimpulnclzirii,pesuprafeele nclzitesepresarun stratdin materiale care fluidizeaz zgura, cum sunt de exemplu: nisipul de cuar, sarea de buctrie sau boraxul.Dereinut cnutoatematerialelemetaliceprelucrabileprindeformareplasticse sudeazprinforjare,iardintreoelurisudabilesuntnumaicelenealiatecumaipuinde 0,5% C i cele slab aliate. 3.5.7. Calculul productivitii n funcie de felul produciei, de unicate sau de serie, i de mrimea i configuraia pieselor, productivitatea se calculeaz, fie individual, fie global.Pentrucalcululproductivitiiprinmetodaindividualsedeterminnprealabil numrulloviturilordeciocan,saualcurselordepres,necesareobineriiuneipiesedin lotul analizat.n cazul forjrii la ciocane numrul loviturilor de ciocan se calculeaz cu relaia: lctL KNE= (3.87) a b Fig. 3.137. Variante de sudare : a- prin suprapunere; b- prin mbinare. nrelaia(3.87) tL reprezintlucrulmecanictotaldedeformareplasticnecesar obineriiuneipiese, K coeficientuldeneuniformitatealoviturilordeciocani cE energia de lovire a ciocanului.Lucrulmecanictotal tL depindededimensiunilesemifabricatuluiialepiesei forjate, inclusiv rezistena la deformarea plastic a materialului metalic.Avnd n vedere c ecuaia general a lucrului mecanic de deformare plastic poate fi exprimat cu formula 10lnhhV p Lm= , rezult c pentru trecerea de la 0Ala 1' A , adic pentruforjareaprimeisemitrepte,pentreagalungimeapieseisauasemifabricatului,v. figura 3.102, lucrul mecanic necesar poate fi calculat cu relaia: ( )0 011 0' ln ln'm mh hL p V p Vh h h= =(3.88) Pentruforjareaceleideadouajumtatedetreapt,adicpentrutrecereadela seciunea transversal 1' A , la seciunea 1A , lucrul mecanic necesar este dat de relaia: ( )0 011 1'" ln lnm mb b hL p V p Vh b+ = = (3.89) Lucrul mecanic necesar forjrii primei trepte, la trecerea de la 0Ala 1A , este egal cu suma 1 1' " L L + , adic:0 0 0 010 1 0 1ln ln ln( )m m mh b b h b bL pV p V pVh h h h h h| | | | + += + = || \ \ ntruct = = +1100) () (hbh hb b,v.ecuaia(3.67),rezultclucrulmecanicnecesar forjrii unei trepte este dat de relaia: 01 11lnmhL pVh| |= |\ (3.90) n cazul n care forjarea piesei sau a semifabricatului se execut cuztrepte lucrul mecanic total tLrezult din nsumarea lucrurilor mecanice pariale adic: z tL L L L L + + + + =3 2 1sau ( )zzm thhV p L ... ln3 2 10 =Admindcvalorilecoeficientuluideflambaj suntegalentreele,ecuaia general a lucrului mecanic total devine: 0lnzt mzhL pVh | |= |\ (3.91) n ecuaia (3.91), mpreprezint presiuneamedie de deformare plastic, v. ecuaia(3.51),V-volumultotalalpieseisaualsemifabricatului,ncm3, 0h i zh -nlimea iniialifinalaseciuniitransversale, -coeficientuldeflambajiz numrul treptelor de forjare. ValoareacoeficientuluiK ,dinecuaia(3.87)seadoptntre1,2i1,5pentru forjareagrobasemifabricatelorcuseciuneaconstantsauapieselorsimpleipoate cretepnla5,0,ncazulsemifabricatelorcuseciunevariabilialpieselorcu configuraie complex, precum i pentru execuia operaiilor de netezire. Energiadelovireaciocanuluisecalculeazcurelaiacunoscutdeja,v,relaia (3.47), adic: 22cGVEg =ncazulforjriilapreselehidraulicenumruldecurse cN ,necesarforjrii semifabricatelor sau pieselor de la cotele iniiale la cele finale, se calculeaz cu relaia: tcuL kNL= (3.92) Valoarealucruluimecanicunitardinecuaia(3.92)sedetermincuajutorul formulei: 011' ln'u mhL pVh| |= |\ (3.93) necuaia(3.93) mp reprezintpresiuneamediededeformareplastic, V 'volumulsemifabricatuluiprinsntresculelaocursapresei,ncm3, 0h i '1h nlimeainiialifinalaseciuniitransversaledupdeformareaplasticrealizatlao curs a presei, iar - coeficientul de flambaj. Valoarea lucrului mecanic total Lt din relaia (3.92) rezult din nsumarea lucrurilor mecaniceparialeLp,adicalucrurilormecanicecaresecalculeazcurelaia(3.93)n care volumul V' se nlocuiete cu volumul semifabricatului de la fiecare treapt de forjare. Coeficientul de corecie K se adopt n aceleai limite ca i la ciocane. Timpul de forjare ttreprezint suma dintre timpul de baza bti timpul auxiliar at , adic : t b at t t = + (3.94) Timpuldebazpentruforjareasemifabricatelorsaupieselorseexprimprin raportuldintrenumrulloviturilordeciocansaualcurselordepres,ecuaiile(3.87)i (3.92) i frecvena acestora. Frecvena loviturilor de ciocan, indicat n cartea tehnic a utilajului, variaz ntre 30i300lovituripeminut,nfunciedefelulimrimeaciocanului,iarapreselor,de asemeneaindicatncarteatehnic,variazntre5i22cursepeminutpentrucursele pline i 15 pn la 65 curse pe minut pentru cursele incomplete, cum sunt cele de netezire. Valorile minime se refer la presele mari, peste 10000 tf, iar cele maxime la presele mici, sub 10000 tf. Timpul auxiliar ateste dependent de ; felul, numrul i durata operaiilor auxiliare, cumsuntdeexemplu:transportuldelacuptorlaciocansaupres,operaiiledenetezire saundreptare,controluldimensional.a.nfunciededurataacestoroperaii,timpul auxiliar se adopt ntre 2 i 5 ori timpul de baz. Pentrucalculareaproductivitiiprinmetodaglobalsefolosescvalorilemedii realizatenfunciede:felulimrimeautilajului,graduldecomplexitatealpieselor, mrimea lotului i particularitile sau dificultile de forjare a materialului metalic. nfigura3.138seprezintgraduldecomplexitatenfunciedeconfiguraia pieselor i felul utilajului de forjare [15]. Grupa de complexitateGrupa de complexitate IIIIIVVIIIIII II VIVIIVIIIIXIVV ab Fig. 3.138. Gradul de complexitate al pieselor forjate: a- pentru ciocane; b- pentru presele hidraulice. Cunoscnd gradul de complexitate a pieselor productivitatea Q, pentru metalele i aliajelecu forjabilitate mediesauridicaticu intervalultemperaturilor de forjarede cel puin 250o, se calculeaz relaia: 1 2Q qk k = (3.95) nrelaia(3.95)qreprezintproductivitateautilajului,prezentatntabelul3.14,k1coeficientuldecomplexitateapieselor,indicatntabelul3.15,iark2coeficientul care ine seama de mrimea lotului de fabricaie, tabelul 3.16. Tabelul 3.14. Productivitatea q in funcie de felul i mrimea utilajului [15]. CiocanePrese Hidraulice Masa prii cztoare, kgFora de apsare, tf 2504005007501000200030005000800125020003200630010000 Productivitatea q, kg/h 40751202003005007501000140021002600330048006500 Tabelul 3.15. Valorile coeficientului K1 [15]. Gradul de complexitate al pieselor IIIIIIIVVVIVIIVIIIIX Felul utilajuluiCoeficientul k1 Ciocane cu m500Kg5,02,21,71,41,00,70,60,50,3 Ciocane cu m>500 Kg3,52,01,41,21,00,90,80,60,3 Prese hidraulice2,01,31,00,60,3----

Tabelul 3.16. Valorile coeficientului K2 [15]. Mrimea lotului, buc. 1-23-56-89-15 16-30 >30 Coeficientul k20,800,850,901,01,21,3 ntruct tabelul 3.16 i relaia (3.95) se refer la piesele care se forjeaz din metale i aliaje cu forjabilitate medie sau ridicat i cu intervalul temperaturilor de forjare de cel puin250o,pentrurestulmaterialelormetaliceforjabilevalorileobinutecurelaia(3.95) semicoreazproporionalcureducereaforjabilitiiiaintervaluluitemperaturilorde forjare.Spreexemplificarepentrupieseledinoelurimediusaubogataliate,valorile obinute cu relaia (3.95) se micoreaz cu 15-25%, iar pentru cele din oeluri ledeburitice, printrecareioelurilerapide,productivitateasereducecupnla50%,comparativcu cea calculat.