Post on 14-Jan-2016
description
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
Curs 6 Analiza procesului de ambutisare
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
Curs 6 Analiza procesului de ambutisare
Din punct de vedere tehnologic, ambutisarea se poate executa cu sau frsubierea materialului.
Fig. 3
Curs 6 Analiza procesului de ambutisare
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
Curs 6 Analiza procesului de ambutisare
- 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
Curs 6 Analiza procesului de ambutisare
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
Curs 6 Analiza procesului de ambutisare
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
Curs 6 Analiza procesului de ambutisare
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
Curs 6 Analiza procesului de ambutisare
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
Curs 6 Analiza procesului de ambutisare
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.
Curs 6 Analiza procesului de ambutisare
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
Curs 6 Analiza procesului de ambutisare
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
Curs 6 Analiza procesului de ambutisare
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.
Curs 7 Analiza procesului 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.
Curs 7 Analiza procesului 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
Curs 7 Analiza procesului de ambutisare
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)
Curs 7 Analiza procesului de ambutisare
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
Curs 7 Analiza procesului de ambutisare
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
Curs 7 Analiza procesului de ambutisare
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
Curs 7 Analiza procesului de ambutisare
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.
Curs 7 Analiza procesului de ambutisare
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:
Curs 7 Analiza procesului de ambutisare
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.
Curs 7 Analiza procesului de ambutisare
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.
Curs 7 Analiza procesului de ambutisare
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;
Curs 7 Analiza procesului de ambutisare
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.
Curs 7 Analiza procesului de ambutisare
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
Curs 7 Analiza procesului de ambutisare
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