Procesul de Ambutisare

download Procesul de Ambutisare

of 124

  • date post

    01-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    443
  • download

    22

Embed Size (px)

description

ambutisare

Transcript of Procesul de Ambutisare

PRELUCRRI PRIN DEFORMARE PLASTIC- 1 -

Capitolul 5

AMBUTISAREA5.1. Schema procesului. Starea de tensiuni i deformaiiDrriFig.5.1

d primaambut isaredi urmt oarea ambut isareFig.5.2

Ambutisarea este operaia de deformare plasti- c prin care se transform un semifabricat plan ntr-o pies cav sau se continu prelucrarea unei piese cave cu scopul creterii adncimii ei (fig.5.1).

Deformarea materialului la ambutisare este un proces complex care depinde de geometria i materia- lul piesei, de tehnologia adoptat , de construcia echi- pamentului tehnologic i de ali factori. Cu ct comple- xitatea formei piesei este mai mare, cu att i dificul- tile tehnologice sunt mai importante.

n funcie de aceasta, ambutisarea se poate face dintr-o singur operaie (faz) sau din mai multe.

Numrul acestora depinde degradulde deformare solicitat de caracteristicile piesei i de cel admisibil, permisde

materiali condiiile

tehnologice folosite.

Deformarea se face cu ajutorul unei perechi de elemente active: plac de ambutisare i poanson de ambutisare (fig.5.2), ntre care exist un joc j compa- rabil (dar mai mare) cu grosimeasemifabricatului de ambutisat.

Aspectul diferitelortipuri de piese ambutisate este ilustrat n figurile 5.3...5.10.Fig.5.3 Pies cilindric fr flan (prima i a doua ambutisare)

PRELUCRRI PRIN DEFORMARE PLASTIC- 2 -Fig.5.4 Pies cilindric cu flan

Fig.5.6 Pies cilindric n trepte

Fig.5.8 Pies paralelipipedic

Fig.5.5 Pies de revoluie complex

Fig.5.7 Pies (tron)conic

Fig.5.9 Pies parabolic

Fig.5.10 Pies ambutisat de form complex i nesimetric

PRELUCRRI PRIN DEFORMARE PLASTIC- 3 -

O clasificare n domeniul ambutisrii, n funcie de care apar i urmeaz s fie abordate

(rezolvate) i problemele tehnologice, ar putea fi cea din figura 5.11.Tip piespiese derevoluie

piese paralelipipedice

piese complexe(nesimetrice)cilindriceconicesemisfericeparaboliceoarecarecu subiere

Modificarea grosimii peretelui piesei

fr subierefr flan

Flana cu flanindividual

Tip semifabricat banduna

Numr de ambutisri mai multeFig.5.11n cele ce urmeaz vom considera cazul cel mai simplu, al ambutisrii pieselor cilindrice, fr flan, fr subiere.

Pentru realizarea ambutisrii, asupra semifabricatului plan, aezat pe placa de ambutisare, se exercit o for F cu ajutorul poansonului. Materialul va fi tras (deformat, deplasat) n cavitatea plcii de ambutisare, n spaiul (jocul) dintre aceasta i poanson (fig.5.12).

Concomitent cu formarea peretelui (vertical) al piesei, poriunea nc plan a semifabricatului iniial (flana) se micoreaz continuu.

Datorit modului n care se face trecerea semifabricatului plan n piesa cav n cursul ambutisrii, diferitele zone ale acesteia (flana, peretele, fundul) sunt caracterizate de stri de tensiuni i deformaii diferite (fig.5.12), cea mai interesant i important fiind zona flanei. Aceasta este caracterizat de existena unor tensiuni de ntindere radial (determinate de tragerea materialului spre cavitatea plcii de ambutisare) i tensiuni de compresiune tangenial (determinate de reducerea continu a diametrului flanei), tensiuni care sunt asimilate unei stri plane de tensiuni.

PRELUCRRI PRIN DEFORMARE PLASTIC- 4 -g Q

Dac se consider un sistem de referin polar (axele: radial i tangenial ), tensi-unile i vor fi tensiuni normale principale.

pgzz

+f

rpl

t

irp

S considerm, n zona flanei semifabricatului, un

F element avnd deschiderea unghiular d i lungimea d, ncrcat cu tensiunile i . Deplasarea lui n sensul

ambutisrii se face ca urmare a aciunii tensiunii totale de

ambutisare:

d=2r

a [(

f

)e ]sin ,(5.1)d

dpldr

unde feste tensiunea radial provenit din frecareasemifabricatului cu suprafaa elementelor de lucru, i - tensiunearadialprovenitdinndoirea/dezdoirea materialului pe zona de racordare a plcii de ambutisare. Pe zona de racordare se consider c la interfaa semifabricat - placa de ambutisare frecarea este similar cu cea de la transmisia prin curele*) (relaia lui Euler). Se are n vedere c jocul dintre elementele active la ambutisare este mai mare

RFig.5.12

dect grosimea g (sau piesa poate fi conic), aspect care este

luat n considerare prin unghiul ; pentru simplificare se va considera j g i deci = /2.

Pentru determinarea tensiunii , considernd solici- tarea elementului ca o stare plan de tensiuni, ecuaia

echilibrului su n tensiuni va fi:

dd

0 ,(5.2)

creia i se ataeaz condiia de plasticitate sub forma:

R c R def .(5.3.)

n (5.3) s-a luat semnul plus pentru a ine seama de semnul tensiunilor: < 0; > 0; Rdef este rezistena la deformare, iar = 1,1 pentru cazul general.

Din ecuaiile (5.2) i (5.3) se obine: dd

R def 0 ,(5.4)

sau:

d

R

def

d ,(5.5)rezultnd prin integrare:

R def ln C .(5.6)Constanta de integrare C se obine din condiiile la limit: = R (la limita flanei) R

pentru =0, i deci:

R def ln

.(5.7)Din condiia de plasticitate (5.3) i (5.7) se obine:

R 1,1.R def 1 ln

.(5.8) Maximul tensiunii care se va lua n considerare n ecuaia (5.1) este pentru = r,

adic:

,max

1,1.R

def

ln R ,(5.9)r

iar maximul tensiunii se obine pentru = R:

*) Vezi cursul Organe de maini.

PRELUCRRI PRIN DEFORMARE PLASTIC- 5 -

,max 1,1.R def ,(5.10)

adic solicitarea tangenial se face la limita de curgere, iar dup semn este de compresiune.

n aceste relaii Rdef este tensiunea real de deformare, care se determin cu ajutorul caracteristicii de ecruisare a materialului, pentru gradul de deformare din zona respectiv. Dac nu se poate face acest lucru, se admite c Rdef Rc.

Fig.5.13 a) ambutisare fr reinere; b) ambutisare cu reinereExistenacompresiuniitangenialen flana (zona) nc neambutisat conduce, n condiiile n care ea nu are o rigiditate suficient (cazul general) la un fenomen de pierdere a stabilitiimanifestatprinproducereaunor ondulaii (cute) - defect major la ambutisare (fig.5.14,b) . Dac aceast zon este suficient de rigid pentru a nu i pierde stabilitatea (sau este mpiedicat s o fac) se produce o oarecare ngroare a ei (fig.5.14,a).

poansonFQ QQ dpd=2r rQ pldpl

Fig.5.14

Pentru a preveni producerea acestor cute, asupra zonei flanei se acioneaz cu o for de apsareplaca de re inere

placa de ambut isare

(reinere) Q, prin intermediul unui element special din construcia matriei - placa de reinere (fig.5.13,b; 5.15).

Fig.5.15

Tensiunea radial f datorat frecrii este deter- minat mai ales de apsarea cu fora Q, care conduce la o

for de frecare 2Q (pe feele tablei), unde este coeficientul de frecare. La limit, aceast forde frecare ar putea conduce la ruperea tablei dup cercul cu diametrul d (vezi fig.5.3), cu seciunea de rupere dg, i deci tensiunea datorit frecrii ar fi:

maximul ei rezultnd pentru = r + rpl.

f

2Q

2.g

Q.g

,(5.11)

Cum fora Q este rezultatul aciunii unei presiuni q pe suprafaa S a flanei:Q q.S q

[D 2 (d 2r

4

g) 2 ]

,(5.12)

PRELUCRRI PRIN DEFORMARE PLASTIC- 6 -tensiunea f va fi:F[D 2 (d 2r

g) 2 ]q

f

2g.d

.(5.13)Fmin

qopt imFig.5.16

O cale important pentru a reduce tensiunea f este dimi- nuarea lui prin utilizarea lubrifierii suprafeelor n contact i o

q rugozitate redus a suprafetelor.Stabilirea presiunii q se poate face analitic, dar conduce la

relaii foarte complicate, inutilizabile practic. Mai comod se face experimental, stabilind un qopt care conduce la cea mai mic forde ambutisare (vezi fig.5.16).

S-a stabilit, din practica ambutisrii, c se poate ambutisa fr reinerea materialului (frpericolul apariiei cutelor) dac este satisfcut inegalitatea:

g 100 1,5...2 ,(5.14)Dn caz contrar reinerea fiind obligatorie.

Fig.5.17 - Rezultatul ambutisrii unui semifabricat cu

(g/D)100 < 1,5Pentru determinarea valorii tensiunii i se consider (ca n cazul ndoirii) egalitatea momentului tensiunilor din material i a momentului dat de tensiunea i. Ca i la ndoire, momentul interior este:

M i

bg 26

(1,5 r )R m ,(5.15)

iar momentul exterior se consider ca produsul dintre fora care realizeaz ncovoierea (i1.b.g) i braul de ncovoiere (r + g/2):

M e bg(rpl

g )2i1

,(5.16)

i innd seama c materialul sufer un proces de ndoire (la intrarea pe zona racordat a plcii de ambutisare) i dezdoire (la ieire), va rezulta:

i 2i1

g(1,5 r )R m

(1,5 r )R m

.(5.17)3(rpl 0,5.g)

rpl3 g

0,5PRELUCRRI PRIN DEFORMARE PLASTIC- 7 -

Se observ c i va fi cu att mai mic cu ct rpl/g va fi mai mare (deci rpl mai mare). Pe de alt parte, rpl nu poate fi prea mare pentru c o dat cu creterea lui rpl semifabricatul va scapa mai devreme de sub aciunea elementului de reinere putndu-se cuta. Valoarea optim a lui rpl se stabilete pe baza curbei de variaie a forei de ambutisare F = F(rpl/g) care are forma unei curbe cu minim (asemntoare celei din figura 5.16).

Experimental s-a constatat c pentru ambutisarea n condiii normale rpl/g = 610, iar pentru piese cu grad mic de deformare rpl/g = 26. Pentru piesele cu flan se alege rpl egal cu raza piesei n zona re