Procesul de Ambutisare

PRELUCRĂRI PRIN DEFORMARE PLASTIC Ă

-1-

Capitolul 5 AMBUTISAREA

5.1. Schema procesului. Starea de tensiuni şi deform aţii Ambutisarea este operaţia de deformare plastică prin care se transform ă un semifabricat plan într-o g piesă cavă sau se continuă prelucrarea unei piese cave cu scopul creşterii adâncimii ei (fig.5.1). d prima h r Deformarea materialului la ambutisare este un ambut isare proces complex care depinde de geometria şi materialul piesei, de tehnologia adoptată , de construc ţia echidi pamentului tehnologic şi de alţi factori. Cu cât compleurmãt oarea xitatea formei piesei este mai mare, cu atât şi dificulambut isare h r i tăţile tehnologice sunt mai importante. În funcţie de aceasta, ambutisarea se poate face dintr-o singur ă operaţie (fază) sau din mai multe. Fig.5.1 Numărul acestora depinde de gradul de deformare solicitat de caracteristicile piesei şi de cel admisibil, permis de material şi condiţiile tehnologice folosite. Deformarea se face cu ajutorul unei perechi de elemente active: placă de ambutisare şi poanson de ambutisare (fig.5.2), între care există un joc j comparabil (dar mai mare) cu grosimea semifabricatului de ambutisat. Fig.5.2 Aspectul diferitelor tipuri de piese ambutisate este ilustrat în figurile 5.3...5.10. D

i

– Piesă cilindrică fără flanşă (prima şi a doua ambutisare) Fig.5.3 – Piesă

PRELUCRĂRI PRIN DEFORMARE PLASTIC Ă

-2-

– Piesă cilindrică cu flanşă Fig.5.4 – Piesă

– Piesă de revoluţie complexă Fig.5.5 – Piesă

– Piesă cilindrică în trepte Fig.5.6 – Piesă – Piesă (tron)conică Fig.5.7 – Piesă

– Piesă paralelipipedică Fig.5.8 – Piesă – Piesă parabolică Fig.5.9 – Piesă

– Piesă ambutisată de formă Fig.5.10 – Piesă complexă şi nesimetrică

PRELUCR ĂRI PRIN DEFORMARE PLASTIC Ă

-3-

O clasificare în domeniul ambutis ării, în funcţie de care apar şi urmează să fie abordate (rezolvate) şi problemele tehnologice, ar putea fi cea din figura f igura 5.11. Tip piesă

piese de

piese

piese complexe

revoluţie

paralelipipedice paralelipipedice

(nesimetrice)

cilindrice conice semisferice parabolice oarecare

cu subţiere

Modificarea grosimii peretelui piesei

f ăr ă subţiere

f ăr ă flanşă

Flanşa

cu flanşă

individual

una

Tip semifabricat

Număr de ambutisări

bandă

mai multe

Fig.5.11 În cele ce urmează vom considera cazul cel mai simplu, al ambutis ării pieselor cilindrice, f ăr ă flanşă, f ăr ă subţiere. Pentru realizarea ambutis ării, asupra semifabricatului plan, aşezat pe placa de ambutisare, ţă F cu ajutorul poansonului. Materialul va fi tras (deformat, deplasat) în se exercită o for ţă cavitatea plăcii de ambutisare, în spaţiul (jocul) dintre aceasta şi poanson (fig.5.12). Concomitent cu formarea peretelui (vertical) al piesei, por ţiunea încă plană a semifabricatului iniţial (flanşa) se micşorează continuu. Datorită modului în care se face trecerea semifabricatului plan în piesa cav ă în cursul ambutisării, diferitele zone ale acesteia (flan şa, peretele, fundul) sunt caracterizate de st ări de tensiuni şi deformaţii diferite (fig.5.12), cea mai interesantă şi importantă fiind zona flanşei. Aceasta este caracterizat ă de existen ţa unor tensiuni de întindere radial ă  (determinate de tragerea materialului spre cavitatea pl ăcii de ambutisare) şi tensiuni de compresiune tangenţială  (determinate de reducerea continu ă a diametrului flanşei), tensiuni care sunt asimilate unei stări plane de tensiuni.

PRELUCR ĂRI PRIN DEFORMARE PLASTIC Ă g









Q

dp

g +f

z

i

F

r pl r p

z 



t

d=2r

 

dpl

d

 





d

 r

R

Fig.5.12

-4-

Dacă se consider ă un sistem de referin ţă polar (axele: radială  şi tangenţială ), tensi-unile  şi  vor fi tensiuni normale principale. Să consider ăm, în zona flanşei semifabricatului, un element având deschiderea unghiular ă d  şi lungimea d , încărcat cu tensiunile  şi . Deplasarea lui în sensul ambutisării se face ca urmare a ac ţiunii tensiunii totale de ambutisare:  a  [(    f )e    ]sin , (5.1) i unde  f este tensiunea radial ă provenită din frecarea semifabricatului cu suprafaţa elementelor de lucru, i tensiunea radială provenită din îndoirea/dezdoirea materialului pe zona de racordare a pl ăcii de ambutisare. Pe zona de racordare se consider ă că la interfaţa semifabricat placa de ambutisare frecarea este similar ă cu cea de la transmisia prin curele*) (relaţia lui Euler). Se are în vedere c ă jocul dintre elementele active la ambutisare este mai mare decât grosimea g (sau piesa poate fi conic ă), aspect care este luat în considerare prin unghiul ; pentru simplificare se va considera j  g şi deci  =  /2. Pentru determinarea tensiunii , considerând considerând solicitarea elementului ca o stare plan ă de tensiuni, ecua ţia

echilibrului său în tensiuni va fi: d       0 , (5.2) d căreia i se ataşează condiţia de plasticitate sub forma: R c   R def .       R (5.3.) În (5.3) s-a luat semnul plus pentru a ţine seama de semnul tensiunilor:  < 0;  > 0; Rdef este rezistenţa la deformare, iar  = 1,1 pentru cazul general. general. Din ecuaţiile (5.2) şi (5.3) se obţine: d (5.4)     R def  0 , d d sau: , (5.5) d   R def  rezultând prin integrare: R def ln   C .    R (5.6) Constanta de integrare C se obţine din condi ţiile la limită:  = R (la limita flanşei) R    R def ln . (5.7) pentru  =0, şi deci:  Din condiţia de plasticitate (5.3) şi (5.7) se obţine:  R  (5.8)    1,1.R def 1  ln  .    Maximul tensiunii  care se va lua în considerare în ecua ţia (5.1) este pentru  = r , R  ,max  1,1.R adică: 1,1.R def ln , (5.9) r iar maximul tensiunii  se obţine pentru  = R:



*)

Vezi cursul „Organe de maşini”.


-5-

 ,max  1,1.R def , (5.10) adică solicitarea tangenţială se face la limita de curgere, iar dup ă semn este de compresiune. În aceste relaţii Rdef este tensiunea reală de deformare, care se determină cu ajutorul caracteristicii de ecruisare a materialului, pentru gradul de deformare din zona respectiv ă. Dacă nu se poate face acest lucru, se admite c ă Rdef  Rc.

Fig.5.13 – a) a) ambutisare f ăr ă reţinere; b) ambutisare cu re ţinere Existenţa compresiunii tangenţiale în flanşa (zona) încă neambutisată conduce, în condiţiile în care ea nu are o rigiditate suficient ă (cazul general) la un fenomen de pierdere a stabilităţii manifestat prin producerea unor ondulaţii (cute) - defect major la ambutisare (fig.5.14,b) . Dacă această zonă este suficient de rigidă pentru a nu î şi pierde stabilitatea (sau este împiedicată să o facă) se produce o oarecare îngroşare a ei (fig.5.14,a ( fig.5.14,a). ). poanson F

Q

dp

Q Q

Q

d=2r

r pl dpl

Fig.5.14

Pentru a preveni producerea acestor cute, asupra ţă de apă apă sare zonei flanşei se acţionează cu o for ţă (re ţ inere) inere) Q, prin intermediul unui element special din placa de ambut ambut isare placa de reþ reþ inere inere (fig.5.13,b; 5.15). construcţia matriţei - placa de re ţ inere Fig.5.15 Tensiunea radial ă  f datorat ă frecă frecării este determinată mai ales de ap ăsarea cu for ţa Q, care conduce la o ţă de frecare 2Q (pe feţele tablei), unde  este coeficientul de frecare. La limit ă, aceast ă for ţă ţă for ţă de frecare ar putea conduce la ruperea tablei dup ă cercul cu diametrul d (vezi fig.5.3), cu secţiunea de rupere dg , şi deci tensiunea datorit ă frecării ar fi: 2Q Q f  , (5.11)  2.g .g maximul ei rezultând pentru  = r + r pl . Cum for ţa Q este rezultatul acţiunii unei presiuni q pe suprafaţa S a flanşei: [D 2  (d  2r pl  g) 2 ] , (5.12) Q  q.S  q 4

PRELUCR ĂRI PRIN DEFORMARE PLASTIC Ă F

Fmin

qopt opt im

Fig.5.16

q

-6-

tensiunea  f va fi: [D 2  (d  2r pl  g) 2 ] f  q . (5.13) 2g.d O cale importantă pentru a reduce tensiunea  f este diminuarea lui  prin utilizarea lubrifierii suprafeţelor în contact şi o rugozitate redusă a suprafetelor. Stabilirea presiunii q se poate face analitic, dar conduce la relaţii foarte complicate, inutilizabile practic. Mai comod se face ţă experimental, stabilind un qopt care conduce la cea mai mic ă for ţă

de ambutisare (vezi fig.5.16). S-a stabilit, din practica ambutisării, că se poate ambutisa f ăr ă reţinerea materialului (f ăr ă pericolul apariţiei cutelor) dacă este satisf ăcută inegalitatea: g 100  1,5...2 , (5.14) în caz contrar reţinerea fiind obligatorie.

D

Fig.5.17 - Rezultatul ambutisării unui semifabricat cu (g/D)100 < 1,5

Pentru determinarea valorii tensiunii i se consider ă (ca în cazul îndoirii) egalitatea momentului tensiunilor din material şi a momentului dat de tensiunea i. Ca şi la îndoire, momentul interior este: Mi



bg 2 6

(1,5   r )R m ,

(5.15)

iar momentul exterior se consider ă ca produsul dintre for ţa care realizeaz ă încovoierea (i1.b.g ) şi braţul de încovoiere (r + g/2): g

bg( r pl  ) i1 ,  bg(r (5.16) 2 şi ţinând seama că materialul sufer ă un proces de îndoire (la intrarea pe zona racordat ă a plăcii de ambutisare) şi dezdoire (la ieşire), va rezulta: g(1,5   r )R m (1,5   r )R m . (5.17)  i  2 i1   3(r pl  0,5.g)  r pl  3  0,5 0,5  g   Me


-7-

Se observă că i va fi cu atât mai mic cu cât r pl /g va fi mai mare (deci r pl mai mare). Pe de altă parte, r pl nu poate fi prea mare pentru c ă o dată cu creşterea lui r pl semifabricatul semifabricatul va “scapa” mai devreme de sub ac ţiunea elementului de reţinere putându-se cuta. Valoarea optim ă a lui r pl se stabileşte pe baza curbei de varia ţie a for ţei de ambutisare F = F(r pl /g) care are forma unei curbe cu minim (asemănătoare celei din figura 5.16). Experimental s-a constatat c ă pentru ambutisarea în condiţii normale r pl /g = 6…10, iar pentru piese cu grad mic de deformare r pl /g = 2…6 . Pentru piesele cu flan şă se alege r pl egal cu raza piesei în zona respectiv ă dar r pl /g  4…6 . Ţinând seama de cele stabilite anterior, tensiunea radial ă total ă (de ambutisare) va fi:

    Q   (1,5  r )R m R    1,1.R ln   e   sin  a def r r g(r  r pl )      pl  0,5 3 0 ,5    g    

(5.18)

sau pentru  =  /2:

 R Q  . 2 (1,5   r )R m  .  a  1,1.R def ln  e r g(r  r pl )  r pl  3  0,5 0,5  g   . /2  1 + . /2  1 + 1,6. , rezultă: Dacă se consider ă e

(5.19)

 (1,5   r )R m R Q   a  1,1.R def ln  (5.20) (1  1,6)  r g(r  r pl )  r pl  3  0,5   g  unde valoarea coeficientului de frecare  variază în funcţie de condi ţiile de ambutisare şi mate0,06…0,35. rialul deformat:  = 0,06…0,35 Starea de deformaţii care caracterizeaz ă ambutisarea este spa ţială. Considerând şi pentru deformaţii acelaşi sistem de referinţă, se poate scrie c ă deformaţia tangenţială pentru o rază oarecare  a flanşei este: r  r     1, (5.21)   deformaţia maximă corespunzând fibrei extreme de lungime 2 R, care se deformeaz ă (scurtează) până la lungimea 2r : d r  R r (5.22)  ,max   1  1  m 1 R R D unde raportul m = d/D poart ă numele de coeficient de ambutisare (m < 0) şi este o mărime caracteristică la ambutisare, exprimând gradul în care se deformeaz ă semifabricatul în cursul acestui proces. Din rela ţia (5.22) rezultă că  < 0, adică este o deformaţie de compresiune. compresiune. Considerând relaţia între tensiuni şi deformaţii de forma:    z (pentru z = 0), (5.23)     z unde  z este deformaţia pe grosimea materialului ( z =  g ), şi legea constan ţei volumului în forma:  +  + z = 0 , (5.24) se obţine:

   2 z   .    z

(5.25)


-8-

Pentru procesul procesul de ambutisare se poate considera c ă  /  = a = const .,., şi deci: 1  a z    , (5.26) 2a din care rezultă că pentru a = 0 (  = 0 la marginea flanşei): 1

 z    , (5.27) 2 adică se produce o îngro şare a flanşei aici ( fiind < 0). La fundul piesei, datorit ă întinderii biaxiale (vezi fig.5.12) se produce o sub ţiere a materialului. 5.2. Parametrii energetici energetici ai procesului de ambutisare Ţinând seama de tensiunea radial ă totală care solicit ă materialul, de grosime g şi de diametrul d al piesei ambutisate, for ţa necesar ă pentru realizarea deformării va fi:

    (1,5   r )R m Q  R  F  dg 1,1.R ln  (5.28)  (1  1,6)    a def r g(r  r pl )  r   3 pl  0,5    g    Fiind relativ complicat ă şi mai ales datorit ă faptului că avem la dispozi ţie date reale despre unii dintre parametri (în special coeficientul de frecare), pentru calculele practice se folosesc relaţii mai simple, de forma:  pentru prima ambutisare: Fa1 = 1,25..g.R m(D - d) , (5.29)  pentru

urmă următoarele ambutisă ambutisări:

Fan = 1,3..g.R m(dn-1 - dn) ,

(5.30)

în care d n şi d n-1 n-1 sunt diametrele exterioare ale piesei la faza de ambutisare corespunzătoare. Piesele de formă paralelipipedică 1  (sau complex ă) se consider ă compuse din 1  elemente de contur curbilinii (asimilate cu arce de cerc) şi zone rectilinii. Pentru zonele 1 în arc de cerc, starea de tensiuni se consir pl der ă ca la ambutisarea pieselor cilindrice, iar g r c pentru cele rectilinii - ca la îndoire. Formând h r b însă un întreg, ele se vor influen ţa reciproc rezultând o stare de tensiuni mai complex ă, Fig.5.18 tensiunea radială corespunzătoare celei de la piesele cilindrice fiind repartizată neuniform pe contur contur (fig.5.18): (fig.5.18): mai mare la col colţuri şi mai mică în zonele rectilinii. Considerând, simplificat, c ă 1 = a la colţuri şi 1 = i pe zonele rectilinii, for ţa de ambutisare va fi: Fa cutie = Fa + Fi = Sca + Sr i , (5.31) 



unde S c este aria transversală a zonelor curbilinii şi S r - a zonelor rectilinii. Ţinând seama de rela ţiile anterioare se obţine:


-9-

    (1,5   r )R m Q  R   L g 1,1.R ln  F  (1  1,6)   acutie c  def r r  g(r  r )   pl   pl  0,5   3 0 ,5   g    (1,5   r )R m  L rg  r  3 pl  0,5 0,5   g 

(5.32)

în care Lc şi Lr sunt lungimile zonelor curbilinii şi, respectiv, rectilinii. Deoarece în zonele rectilinii (sau cu o raz ă de curbur ă mai mare) materialul are tendin ţa de a “cur ge” mai repede (mai uşor) în cavitatea matriţei (deformarea lui plastică este mai redus ă); pentru a element dere de reþ þ inere poanson uniformiza această tendinţă (şi a reduce şi arcuirea elastică din aceste zone), se recurge la “frânar ea” lui cu ajutorul unei deformări suplimentare între ni şte nervuri de reţinere (fig.5.19), între care se consider ă că materialul se îndoaie de patru ori şi deci va apare o tensiune radial ă în zona nervurii de reţinere: (1,5   r )R m . (5.33)  r pl  placã de nervurã de reþinere reþ inere 3  0,5  ambut isare  g  Fig.5.19 În condiţiile ambutisării cu utilizarea nervurilor de reţinere, for ţa pentru ambutisare va fi:     Q  (1,5   )R  R  r m F  L g 1,1.R ln   (1  1,6)   acutie nerv c def r   r g(r r )   pl  3 pl  0,5 0,5   (5.34)  g    (1,5   r )R m  5Lrg  r  3 pl  0,5 0,5   g  For ţ a necesar ă re ţ inerii inerii semifabricatului pe placa de ambutisare va fi:  (5.35) Q  [D 2  (d 1  2r pl ) 2 ].q ,

 ,nerv  4

4

unde d 1 este diametrul diametrul exterior al zonei ambutisare a piesei, la prima opera ţie, sau:  Qi  [di21  (d i  2r pl,i ) 2 ].q , 4 la operaţia de ambutisare i. For ţ a total ă de ambutisare va fi: Ft = Fa + Q,

(5.36)

(5.37)

sau dacă se ia în considerare şi frecarea care apare între pies ă şi placa de ambutisare la trecerea ei prin orificiul plăcii: Ft = (1,2…1,3)Fa + Q . (5.38)


- 10 -

Lucrul mecanic mecanic pentru ambutisare se stabileşte cu o relaţie de forma: .F.h

L

, în daN.m,

1000

(5.39)

unde h este adâncimea piesei ambutisate şi  - un coeficient prin care se stabile şte o valoare medie a for ţei de ambutisare. Spre deosebire de alte prelucr ări prin deformare plastică la rece, aici este important ă şi viteza de ambutisare maximă, care poate fi stabilit ă orientativ cu o relaţie de forma: (5.40) v a ,max  33,3(1  m) D  d , şi care nu trebuie dep ăşită. Ea se compar ă cu viteza poansonului la începutul deform ării (pentru o presă mecanică cu manivelă): v  0,105.n h(H  h) , (5.41) în care H este cursa culisoului presei, iar h - cursa activă, egală cu adâncimea piesei ambutisate. 5.3. Gradul de deformare şi coeficientul de ambutisare Este foarte important a stabili dacă piesa cu anumite caracteristici de form ă şi dimensionale poate fi obţinută dintr-o singur ă ambutisare, sau necesit ă mai multe operaţii, aspect cu importanţă major ă din punct de vedere economic, dar şi sub aspect tehnologic. Acest lucru este reflectat prin gradul de deformare al materialului cerut de realizarea piesei respective. La ambutisarea pieselor cilindrice f ăr ă flan şă, gradul de deformare Gd este exprimat cel mai adesea prin relaţia: Dd Gd  , (5.42) d dar poate fi considerat considerat şi prin expresiile: (D - d)/D; ln(D/d); D/d ; d/D.

Aceste moduri de exprimare pot caracteriza corect procesul dac ă întregul semifabricat plan este transformat transformat prin deformare deformare în piesa cilindric cilindrică, f ăr ă flanşă, de la prima ambutisare. În practică, cea mai folosit ă exprimare este sub forma: d  m, (5.43) D unde m se numeşte coeficient de ambutisare (m < 1), el variind invers propor ţional cu Gd . df

dn

n

h

r f

dn-1

1 n

h h

r

h

d2

2

h

1

d1

h

d

Fig.5.21

Fig.5.20

În înţelesul general, coeficientul de ambutisare este raportul dintre dimensiunile caracteristice ale piesei (diametrele) de după după şi şi dinaintea opera ţ iei iei de ambutisare considerate. Prin urmare, la prima ambutisare: m1 = d 1 /D, iar la operaţia i: mi = di/d i-1 i-1. ie se utiliLa ambutisarea pieselor cilindrice cu flan şă (fig.5.20), pentru prima opera ţ ie ional de ambutisare : zează coeficientul conven ţ ional mc 

d

Dc

,

(5.44)


- 11 -

unde Dc este diametrul unui semifabricat plan care ar fi necesar pentru ob ţinerea unei piese cilindrice f ăr ă flanşă, cu diametrul d şi înălţimea h. Pentru ambutisarea pieselor cilindrice cu forma în trepte (fig.5.21) se calculează un coeficient de ambutisare conven ţ ional ional total , cu relaţia: h 1 d1 mt



h2 D



h2 d2

h3 d3 h3 D h4 D h1 h 2 h 3 h2





h3



h4

 ... 

 ... 

h n 1 d n 1 hn D

h n 1



dn

D

,

(5.45)

1

hn

unde d 1, d 2, …, d n şi h1, h2, …, hn sunt diametrele şi, respectiv, înălţimile treptelor; D - diametrul semifabricatului plan iniţial. La ambutisarea pieselor (tron)conice înalte se foloseşte un coeficient mediu de ambutisare: mmed



d med,n d med,n 1

,

(5.46)

în care d med,n med,n = (d n + d n’)/ 2, unde d n şi d n’ sunt diametrele mare şi, respectiv, mic, ale conului, la operaţia n. Pentru ambutisarea pieselor paralelipipedice se stabilesc: iali, caracterizând gradul de deformare a materialului în zona - coeficien ţ i de ambutisare par ţ iali r r m p1  c1 şi colţurilor: m pi  c,i , (5.47) rc,i 1 R unde r cici este raza la col ţul cutiei pentru operaţia i, şi R - raza corespunz ătoare a semifabricatului plan. - coeficien ţ i de ambutisare globali , exprimaţi prin raportul dintre perimetrul piesei finite şi perimetrul semifabricatului semifabricatului plan, în funcţie de forma f orma piesei/semifabricatului: piesei/semifabricatului: pătrate din semifabricate circulare cu diametrul D: - la ambutisarea cutiilor pă 4B B m gl   1,27 1,27 , (5.48) D D 4B  1,72.r c sau: m gl  , (5.49) D unde B este latura cutiei şi r c - raza la colţul ei. - la ambutisarea cutiilor dreptunghiulare (cu dimensiunile A x B) din semifabricate de formă ovală (sau eliptică cu diametrele K x L): 4(A  B) B) A  B  1,27 m gl  1,27 , (5.50) (K  L) K  L 4[(A  B) B)  0,86.r c ] sau: m gl  . (5.51) (K  L) Asupra valorii coeficientului de ambutisare (gradului de deformare) influen ţează, direct sau indirect, o serie de factori, aşa cum rezultă din figura 5.22, şi anume:  - materialul prelucrat - utilizat de regulă sub formă de tabl ă laminată la rece. Cu cât caracteristicile de plasticitate sunt mai bune, cu atât m va fi mai mic. O rugozitate mai mare a tablei (între Ra = 1,5…4 m) permite reducerea lui m. Este importantă şi tendinţa spre ecruisare a materialului - cu cât ea este mai pronun ţată va rezulta un coeficient de ambutisare mai mare.  - piesa ambutisat ă - care influenţează valoarea coeficientului de ambutisare prin:  - forma piesei - în sensul c ă pentru fiecare tip (cilindrică f ăr ă sau cu flan şă, paralelipipedică, etc.) relaţia de calcul şi mărimea coeficientului de ambutisare este alta,


- 12 -

ca şi valorile admisibile. Factori de influenţă

materialul prelucrat

- natura - compoziţ ia ia chimic ă - microstructura - caracteristicile mecanice

procesul de ambutisare

matriţa folosită

piesa ambutisat ă

- forma - grosimea - dimensiuni

- metoda de lucru - numărul operaţ iei iei - viteza de lucru - lubrifierea

- m ărimea razelor de racordare - jocul dintre elementele active

Fig.5.22  - grosimea piesei - influenţează în sensul c ă, odată cu creşterea ei, la piesele cilindrice f ăr ă flanşă, m scade. Acest aspect este luat în considera ţie prin folosirea grosimii relative: 100.g/D pentru prima ambutisare; ambutisare; 100.g/d i-1 i-1 pentru operaţia i.  - dimensiunile piesei prelucrate influenţează în sensul că pentru piesele de

dimensiuni mici, se pot adopta valori mai reduse ale coeficien ţilor de ambutisare decât pentru piesele de dimensiuni dimensiuni mai mari, în acelea aceleaşi condiţii.  - matri ţ ţ a utilizat ă - influenţează valoarea coeficientului de ambutisare prin geometria elementelor active (în special razele r pl şi r p) element de reþ de reþ inere şi prin jocul dintre elementele active, adic ă poanson element de pent pent ru r u zona racordat ã prin condiţiile pe care le asigur ă deformării reþ inere materialului. În general, valori mai ridicate plan Q2 ale razelor de racordare ale elementelor Q1 F Q1 F active (mai ales r pl ) conduc la coeficien ţi de ambutisare mai mici (vezi cele expuse anterior relativ la raza relativ ă r pl /g ). ). Pentru a putea beneficia de avantajul unei raze r pl mai mari f ăr ă pericolul cutării inerea semifabricatului, se recurge la re ţ inerea combinat ă a materialului (fig.5.23), cu dou ă elemente de reţinere distincte, acţionate cu placa de faza 1 faza 2 două for ţe de reţinere Q1 şi Q2, şi într-o ambut isare ăşurarea procesuanumită succesiune în desf ăş Fig.5.23 inerea lui de ambutisare: întâi cel pentru re ţ inerea pe suprafa ţ a plană plană şi apoi cel pentru re ţ inerea inerea pe zona de racordare a pl ăcii de ambutisare.  - procesul de ambutisare - influenţează printr-o serie de factori ca: metoda de ambutisare (f ăr ă reţinere, cu reţinere plană, cu reţinere combinată), numărul operaţiei de ambutisare (prima sau următoarele), viteza de ambutisare, lubrifierea contactului semifabricat elementele active. Astfel, la ambutisarea cu re ţinere plană se pot folosi coeficien ţi de ambutisare mult mai mici decât la ambutisarea f ăr ă reţinere; la ambutisarea cu retinere combinată aceştia pot fi chiar şi


- 13 -

mai mici. De regulă, la prima ambutisare, fa ţă de următoarele, valorile coeficienţilor de ambutisare sunt în următoarea relaţie: m1 < m2 < m3 < … < mn-1 < mn , (5.52) în principal datorită ecruisării treptate a materialului la deformările succesive. De asemenea, aplicarea tratamentelor termice intermediare (de recoacere) permite cre şterea valorii lui m. ăşoar ă la intervale scurte de timp Dacă operaţiile (fazele) succesive de ambutisare se desf ăş (întreruperea nu dep ăşeşte 6…8 ori grosimea g, în secunde) se poate considera c ă există un proces de deformare continuu şi se pot folosi coeficien ţi de ambutisare egali la toate fazele de ambutisare (nu se mai respect ă prescripţia (5.52)) - cazul ambutisării succesive din band ă sau al prelucr ării pe prese multipost cu transfer. Alicarea unei lubrifieri bune permite reducerea coeficientului de ambutisare. Pentru anumite condi ţii date, coeficientul de ambutisare este stabilit experimental şi el are caracter de coeficient de ambutisare admisibil , pentru care piesa se ob ţine cu o calitate bun ă (f ăr ă ruperi, fisuri, etc.). Cu această valoare se compar ă coeficientul de ambutisare calculat cu elementele caracteristice caracteristice piesei de realizat, iar dac ă: mcalculat  madmisibil , (5.53) atunci se poate trage concluzia (ce trebuie verificat ă şi practic) că piesa respectiv ă poate fi obţinută dintr-o singur ă operaţie de ambutisare. În caz contrar, vor fi necesare mai multe ambutisări, numărul lor urmând a fi calculat. Pentru a avea un element de referin ţă relativ la valoarea coeficientului de ambutisare admisibil, vom considera c ă acesta corespunde situa ţiei în care for ţa de ambutisare nu dep ăşeşte for ţa de rupere corespunz ătoare secţiunii transversale a piesei ambutisate, adică F a1 a1 < F r r, sau:  1  (5.54) 1,25..g.R m d 1   1  .g.d 1 R m , m  1  de unde rezult ă m1 > 0,55. În condiţii ideale, f ăr ă frecare, şi f ăr ă ecruisarea materialului, din condi ţia: a < Rm = Rc, D

 a     R c ln , (5.55) d1 unde s-a considerat  = 1 în condiţia de plasticitate Huber-Mises-Hencky. Huber-Mises-Hencky. Deci: Rc.ln(D/d 1 )
5.4. Stabilirea formei şi dimensiunilor semifabricatului pentru ambutisare Aşa cum s-a men ţionat, la ambutisare se consider ă, cel puţin pentru necesit ăţile practice, că grosimea semifabricatului nu se modifică în timpul deformării, şi prin urmare legea constanţei volumului se poate exprima considerând egalitatea ariilor semifabricatului ini ţial şi a piesei ambutisate. Prin urmare, din aceast ă egalare, cunoscând aria piesei ambutisate se poate stabili aria semifabricatului iniţial: S piesă = Ssemifabricat plan. Datorită anizotropiei plane a semifabricatelor folosite la ambutisare (de regul ă obţinute prin laminare la rece), a impreciziei pozi ţionării lor în raport cu elementele active, a neuniformi-


- 14 -

tăţii condiţiilor de frecare, piesa ambutisat ă nu rezultă cu marginea uniform ă. Din acest motiv, în multe situaţii apare necesitatea unei opera ţii ulterioare de t ăiere a marginii prin care s ă se corecteze aceste neregularit ăţi şi piesa s ă fie adus ă în limitele limit ele cerute pentru precizia dimensională şi de formă. Pentru a realiza tăierea marginii este îns ă nevoie să se prevadă cantitatea de material necesar ă, respectiv un anumit adaos h la piesele f ăr ă flanşă sau d f la piesele cu flan şă, care se va îndepărta prin tăierea marginii. Această valoare se adaug ă la dimensiunea zonei respective, şi cu această nouă valoare se calcu h  df df lează mai departe dimensiunea corespunz ătoare a semifabricatului semifabricatului de ambutisat. Valoarea adaosului adaosului pentru tăierea marginii h h depinde de înălţimea piesei ambutisate şi de înălţimea relativă h/d , iar cea a adaosului d f depinde de a) b) d d diametrul d f al flanşei şi de diametrul relativ d f /d Fig.5.24 (vezi şi fig.5.24,a - piesa f ăr ă flanşă; b - piesa cu flanşă). Forma semifabricatului plan iniţial depinde de tipul piesei ambutisate: pentru piese de revoluţie acesta este circular, pentru piese paralelipipedice - aproximativ oval, etc. ie 5.4.1. Pentru piesele de revolu ţ ie

df sa

s1

df

s2

d

h 

h

sn

s1

sa d

sn Fig.5.25

h

Pentru determinarea dimensiunilor semifabricatului semifabricatului plan necesar ambutisării se pot folosi următoarele metode: analitică, grafoanalitică şi grafică, în funcţie de elementele avute la dispozi ţie, de posibilităţile de lucru şi de precizia cerută pentru determinarea semifabricatului. Metoda analitică analitică - asigur ă cea mai bun ă precizie de calcul. Pentru calcul, se descompune forma piesei ambutisate în forme geometrice simple, pentru care se poate determina aria (laterală) - figura 5.25, şi se foloseşte egalitatea:

n D 2  S piesa  s1  s 2  ...  s n  s a   s i  s a , (5.57) Ssemif  4 i 1 sau: (5.58) D  1,1133 s a   s i , unde si sunt ariile elementelor simple în care a fost descompus ă piesa ambutisat ă, şi s a - aria corespunzătoare adaosului necesar t ăierii marginii.

Se recomand ă ca în cazul ambutisă ambutis ării pieselor mici, a prelucr ării semifabricatelor cu grosimea peste 1 mm, sau pentru piesele de precizie ridicat ă , dimensiunile pentru calculul ariilor par ţ iale iale să să fie considerate pentru linia medie a conturului sec ţ iunii iunii piesei. Pentru celelalte situa ţ ii, ii, se vor considera dimensiunile pentru linia corespunz ătoare conturului exterior al piesei ambutisate.

Dacă nu este posibil ă descompunerea piesei în forme geometrice simple, pentru calculul inut ă ariei sale laterale se poate face apel la teorema lui Pappus-Guldin, conform c ăreia: aria ob ţ inut prin rotirea unei curbe generatoare G în jurul unei axe pe care nu o intersecteaz ă este egala cu produsul dintre lungimea curbei generatoare şi şi cea a cercului descris de centrul de greutate al curbei în mi şcarea şcarea sa de rota ţ ie ie: , (5.59) SG  2R g L G


- 15 -

în care LG este lungimea curbei generatoare, şi R g raza cercului descris de centrul de greutate al curbei în mişcarea sa de rotaţie (fig.5.26). Prin urmare, diametrul semifabricatului plan va fi dat de: (5.60) D  8R g L G . Dacă se consider ă curba generatoare LG compus ă din elementele simple l i, şi se aplică metoda pentru fiecare segment, diametrul semifabricatului va fi: D  8 l gi r Gi . (5.61)

Rg Cg G

Fig.5.26

5.4.2. Pentru piesele paralelipipedice f ăr ă flan şă

H

Dat fiind modul mai complex de deformare al materialului, la acest tip de piese (fig.5.27) se au în vedere deforma ţiile prin raza relativă relativă r c /B şi înă înăl ţ imea imea relativă relativă H/B. Cu cât aceşti doi parametri au valoare mai mai mare, cu atât ambutisarea materialului este mai complex ă şi stabilirea dimensiunilor semifabricatului plan mai dificil ă. Prin cercetări experimentale s-au stabilit mai multe domenii de variaţie a acestor parametri (fig.5.28) în func ţie de care se folosesc una sau mai multe ambutis ări şi metodologii diferite pentru calculul dimensiunilor semifabricatului plan iniţial. Pentru domeniul a - piese paralelipipedice scunde, cu raze mici de racordare la col ţ uri uri, pentru care: r c  0,22 , (5.62) B  H

rb A rc

B

Fig.5.27

a m bu t is a r e r e d in m a i

a m bu t is a r e d in t r r - o

m u lt e o p er a þii

s in g u r ã o p er a þie þi e

H/B 0 ,9

f 0 ,8

e

0 ,7

d

0 ,6

c 0 ,5 0 ,4

b 0 ,3

a 0 ,2 0 ,1

0

0 ,0 5

0 ,1

0 ,15 ,15

0 ,2 0 ,2 5

Fig.5.28

0 ,3

r c / B


- 16 -

h

r b

l

R b

d

c a

r c R A1

a c

A2

b

Fig.5.30 se consider ă că zonele rectilinii sunt simplu îndoite iar colţurile se obţin ca la ambutisarea pieselor cilindrice f ăr ă flanşă (vezi figura 5.29). Se constat ă însă experimental că folosind strict aceste elemente (semifabricatul Fig.5.29 din fig.5.29), se ob ţine o pies ă cu în ălţinea mai mare în zonele de la col ţ, deci el are mai mult material decât este necesar (fig.5.31). Pentru aceasta, metodologia stabilirii semifabricatului plan în acest acest caz este următoarea:  - se traseaz ă (la scar ă) colţul cutiei, ca în figura 5.30;  - considerând laturile rectilinii obţinute ăşurată prin îndoire, se calculează lungimea desf ăş corespunz ătoare laturii: l = H + 0,57.r b b , (5.63) unde r b este raza de racordare a peretelui cu baza cutiei;  - considerând col ţul ca un sfert dintr-o piesă ambutisată cilindrică f ăr ă flanşă, se calcuFig.5.31 lează raza semifabricatului plan corespunz corespunzător: R  rc2  2r c H  0,86r b (r c  0,16r b )

(5.64)

pentru r c = r b = r rezultă R  2rH ;  - se traseaz ă, pentru zonele respective, conturul semifabricatelor corespunz ătoare, conform datelor calculate (conturul baab );  - se construeşte un contur cu treceri line între î ntre col ţ şi zonele rectilinii, astfel încât, ariile A1 care se adaug ă să fie egale cu ariile A2 care se îndepărtează, procedând în felul următor:  - se împarte segmentul ab în două păr ţi egale, prin punctul c;


- 17 -

 - prin punctul c se duce o tangent ă la cercul de raz ă R;  - se racordeaz ă această tangentă cu por ţiunea rectilinie printr-un arc de cerc de raz r ază R. şi mijlocii, cu raze relative mari la Pentru domeniul b - piese paralelipipedice scunde şi col ţ uri uri (fig.5.32: a - pătrată; b - dreptunghiular ă), pentru care:

l h b

l h b

R

R

r c

R b

r c

R b

B

A

c

r 2 B

B

c

r 2 B

B

R b R 1

R 1

l

a)

b)

R a

l

A-2r c

Fig.5.32 0,22 

r c  0,4 . B  H

(5.65)

În acest caz se produce o împingere mai important ă a materialului dinspre zona col ţului spre zonele adiacente, lucru de care trebuie ţinut seama la dimensionarea semifabricatului. Aceasta cuprinde urm ătoarele etape:  - se calculeaz ă lungimile desf ăş ăşurate l şi razele la col ţuri R ca mai înainte;  - se calculez ă o rază la col ţ R1 pentru compensarea materialului deplasat de aici spre zonele rectilinii:   R2  (5.66) R1   0,074 2  0,982 .R , d   unde d = 2r c;  - se calculeaz ă valorile hb şi ha corespunz ătoare zonelor (haşurate) care trebuie îndepărtate pentru a compensa compensa împingerea materialului dinspre col ţuri: R2 h b  y ; B  2rc

R2 , h a  y A  2r c

(5.67)

în care coeficientul y este tabelat în funcţie de r c /B şi H/B;  - se corecteaz ă zonele rectilinii (cota l ) cu valorile lul ha şi respectiv hb;  - se traseaz ă un contur cu treceri line prin racordarea cu arce de raze Ra şi Rb, tangente la zonele rectilinii şi la cercurile de raz ă R1. Pentru detalii detalii în legătur ă cu stabilirea formei şi dimensiunilor semifabricatului în celelalte cazuri din figura 5.28 se pot consulta lucr ările [1,2,3].


- 18 -

complexe şii asimetrice 5.4.3. Piese complexe ş

Pentru această situaţie, metodele de calcul sunt aproximative, rezultar b h tul urmând să se verifice şi definitiveze experimental. În cazurile mai simple, ale pieselor ce se pot executa dintr-o singur ă ambutisare (cu înălţime relativă mică si raze mari) se poate proceda astfel (fig.5.33):  - se împarte conturul piesei în elemente de formă simplă, pentru care se pot calcula semifabricatele plane (considerând şi adaosul pentru t ăierea r 3 marginii); R3 r h  - se traseaz ă conturul semifa1 R1 bricatului calculat pentru pentru fiecare zon zonă; r 2  - se construieşte un contur cu treceri line, prin racordarea zonelor R2 adiacente, ţinând cont ca ariile care se îndepărtează prin racordare să fie egale cu cele care se adaugă. Pentru forme mai complexe de piese ambutisate (elemente de caroserie auto) se pot folosi mai multe metode, Fig.5.33 mai mult sau mai pu ţin laborioase şi *) **) precise: metoda secţiunilor , metoda modelelor sau metoda modelării cu elemente finite. 5.5. Tehnologia ambutis ării pieselor de diferite tipuri 5.5.1. Ambutisarea pieselor cilindrice f ăr ă flan şă Din punct de vedere tehnologic acesta este cazul cel mai simplu al prelucr ării prin ambutisare. Pornind de la dimensiunile piesei finite (vezi fig.5.1) se stabile şte diametrul D al dn=d ambutisarea n ambutisarea n-1 ............. ambutisarea 2 ambutisarea 1 semifabricat

n

h 1 n

dn-1 d2

h

2

d1 h

1

h

D

g

Fig.5.34 *) **)

vezi Prelucr ări prin deformare plastic ă, M.Teodorescu, ş.a., Editura Tehnic ă, Bucureşti, 1987, vol.1, pag.161. Idem, pag.162.


- 19 -

semifabricatului iniţial şi se calculează mcalc = d/D. Dacă mcalc  madm, atunci piesa se poate ambutisa dintr-o singur ă operaţie. În caz contrar trebuie stabilit care este num ărul n de ambutisări necesar pentru realizarea ei. Pentru aceasta, se presupune c ă: m1  m2  m3  …  mn-1  mn,

(5.68)

şi ţinând cont de modul de definire a coeficientului de ambutisare m i, se poate scrie (vezi şi fig.5.34): d1  m1 D; d 2  m 2 d1  m 2 m1D; (5.69) d 3  m 3 d 2  m 3 m 2 m1D; .......... d n  m n d n 1  m n m n 1 ...m 3 m 2 (m1 D); sau: d n  m nn1 (m 1 D). (5.70)

Logaritmând Logaritmând expresia (5.70) se obţine numărul n de operaţii pentru ambutisarea piesei: n  1

log d n  log(m1 D) log d  log(m1 D)  1 , log m n log m 2

(5.71)

valoare care se rotunje şte în plus la un num ăr întreg. Valorile lui m1 şi m2 se aleg (din tabele, ca valori admisibile) urmând a fi apoi verificate. Proiectarea matriţelor de ambutisare pentru fazele intermediare necesit ă calcularea dimensiunilor piesei şi în aceste faze: diametre, în ălţimi şi eventual raze de racordare. Diametrele intermediare (de la d 1 la d n-1 n-1) se calculeaz ă cu relaţiile (5.69), iar la ultima operaţie, la care diametrul d n corespunde cu diametrul d al piesei finite, se verifică valoarea coeficientului de ambutisare: (5.72) m n  d n d n 1  d d n 1  m n ,admisibil . Dacă această condiţie nu este satisf ăcută, va trebui introdusă încă o operaţie intermediar ă (şi calculele se reiau). Înălţimile intermediare se determină folosind legea constan ţei volumului (sau ariei, ţinând cont că grosimea nu se modific ă). Pentru aceasta se egaleaz ă aria semifabricatului plan cu aria corespunz ătoare a piesei în fiecare fază intermediar ă de ambutisare, egalitate din care rezult ă: hi = f(D, di, r i) .

(5.72)

Adoptând valorile lui r i în conformitate cu cerinţele legate de executarea elementelor active, se determină înălţimile intermediare hi pentru fiecare faz fază de ambutisare. ăşur ării etapelor de calcul tehnologic la ambutisarea pieselor O schemă logică a desf ăş cilindrice f ăr ă flanşă este prezentată în figura 5.35.


- 20 -

d,h,r,g,material D

GR: 100.g/D GR>GR adm adm Ambutisare fara retinere

Ambutisare cu retinere

m=d/D m>madm 1 ambutisare

n 1

log d n  log(m1 D) log m 2

STOP

d1  m1D d 2  m 2 d1 d n 1  m n 1d n 2 mn



d d n 1

m n  m n,adm n = n+1 dn

 m adm .d n 1 d n 1  d

hi

 f (d i , r i , D) STOP

Fig.5.35 5.5.2. Ambutisarea pieselor cilindrice cu flan şă Pentru acest acest tip de piese, la prima opera ţie se ambutiseaz ă semifabricatul plan într-o pies ă cilindrică cu flanşă având diametrul corespunz ător celei finite (plus eventual adaosul pentru tăierea marginii). La urm ătoarele ambutisări diametrul flanşei nu se mai modifică, ci numai se redistribuie materialul din zona deja format ă (dinspre baz ă spre zona cilindrică şi dinspre aceasta spre flanşă - vezi şi fig.5.36). Pentru prima ambutisare se calculează coeficientul de ambutisare convenţional mc,desn (cu datele de pe desenul piesei) care se compar ă cu cel admisibil: mc,desen  mc,adm ,

(5.73)


df

piesa finită dup ă tăierea marginii

d

h

ambutisarea n

dn

ambutisarea n-1

dn-1

h

n

h

1 n

h

d1 ambutisarea 1

1

h

D

semifabricat

Fig.5.36

- 21 -

iar dacă este satisf ăcută această condiţie, piesa poate fi realizată dintr-o singur ă ambutisare. Dacă condiţia nu este îndeplinită, sunt necesare mai multe ambutis ări, şi deoarece diametrul d f al flanşei nu se mai modific ă, calculele tehnologice referitoare la partea cilindric ă ăşoar ă ca la piesele cilindrice f ăr ă ambutisată se desf ăş flanşă (inclusiv valorile admisibile pentru m). Calculul dimensiunilor intermediare (d i, hi) se face în acelaşi mod ca la piesele f ăr ă flanşă. În cazul pieselor adânci cu flan şă mică (d f /d = 1,1…1,3 şi h/d  1) este recomandat ca la prima ambutisare să se realizeze o pies ă cilindrică f ăr ă flanşă având diametrul d 1 = d f , după care, la următoarele operaţii, prin redistribuirea materialului din zona cilindrică să se realizeze mai întâi o flan şă conică şi apoi una plană.

5.5.3. Ambutisarea pieselor cilindrice cu forma în trepte După calcularea coeficientului convenţional total de ambutisare se face verificarea: mt  m1 ,

d3 3

h

2

h

1

h

d2 d1 df

Fig.5.37

(5.74)

unde m1 este coeficientul admisibil pentru prima ambutisare la piesele cilindrice f ăr ă flanşă, cu reţinerea semifabricatului. Dacă condiţia este îndeplinită, ambutisarea piesei se poate face dintr-o singur ă operaţie. Dacă condiţia nu este îndeplinit ă, sunt necesare mai multe ambutis ări, cel puţin atâtea câte trepte de diametru are piesa (fig.5.37). Fiecare treaptă se verifică ca la ambutisarea pieselor cilindrice f ăr ă flanşă, putând necesita mai mult decât o singur ă operaţie de ambutisare. În final, dacă precizia piesei o cere, se poate

aplica o operaţie de calibrare. formă conică conică 5.5.4. Ambutisarea pieselor de formă d

La acest acest tip de piese (fig.5.38) ambutisarea decurge în condiţii mai grele deoarece:  o parte a semifabricatului nu se afl ă în contact cu nici unul dintre elementele active, putându-se putându-se astfel cuta în timpul deformării; h  poansonul aplic ă for ţa de deformare pe o suprafaţă mai restrânsă, rezultând o solicitare local ă a materialului mai important ă (care poate  conduce la sub ţieri semnificative). În funcţie de dimensiunile relative ale piesei conice, din punctul de vedere al tehnologiei lor de ambutisare, ele se împart în urm ătoarele Fig.5.38 tipuri: 50 0…800; ambutisarea lor a) - piese conice scunde, având raportul h/d = 0,1…0,3 şi  = 50 se face dintr-o singur ă operaţie, dar gradul de deformare aplicat aplicat materialului fiind relativ redus,


- 22 -

deformaţiile remanente sunt comparabile comparabile cu cele elastice, piesa prezentând o arcuire elastică importantă ce îi afecteaz ă nervur ă de reţinere precizia dimensional dimensională şi de formă. Pentru a evită (reduce)acest inconvenient, materialului i se aplic ă o deformare plastică suplimentar ă (de întindere) cu ajutorul unor nervuri (fig.5.39, a) sau elemente de re ţinere (fig.5.39, b). b) a) î năl ţ ime ime meb) - piese conice de în Fig.5.39 die, având h/d = 0,3…0,7 şi  = 150..450. Ele se ambutiseaz ă de regul ă dintr-o singur ă operaţie, dar cele cu grosimea relativă 100.(g/D) < 1 şi cele cu flanşă necesită cel puţin două ambutisări (fig.5.40). Dacă grosimea semifabricatului este mic ă şi diferenţa între diametrele bazelor este importantă, se recomand ă ca la prima ambutisare 2 fază de ambutisare s ă se realizeze o formă cavă cu raze ambutisare 1 mari de racordare (fig.5.41), cu suprafaţa deformată egală cu a piesei finite, după care ea este Fig.5.41 Fig.5.40 trecută în forma conică finită printr-o ambutisare cu cu calibrare. calibrare. Pentru 100.(g/D) > 2,5 se poate face ambutisarea piesei conice f ăr ă reţinerea semifa bricatului, cu o calibrare calibrare la sfâr sfâr şitul cursei poansonului. 0 c) - piese conice înalte, având h/d  0,7 şi  < 10 - se realizeaz ă din mai multe ambutisări, după una dintre metodele prezentate în figura 5.42:  - metoda ambutis ării în trepte, dup ă un contur exterior înscris în cel al piesei finite, cu calibrare finală (fig.5.42, a);  - metoda ambutisării cu conuri paralele, începând de la diametrul mare al piesei (fig.5.32, b); aceast ă metodă este cea mai utilizat ă;  - metoda ambutis ării cu conuri paralele, începând de la diametrul mic al piesei (fig.5.42, c). element de reţinere pe suprafa ţa conică

a)

b)

Fig.5.42

c)


- 23 -

În toate cazurile, semifabricatul plan se ambutiseaz ă în unul cilindric de diametru egal cu diametrul mare al conului (în una sau mai multe opera ţii), şi apoi acesta este trecut treptat în forma conică. Numărul total n al operaţiilor de ambutisare se obţine astfel:  - se stabileşte numărul n1 al operaţiilor de ambutisare pentru ob ţinerea semifabricatului cilindric cu diametrul egal cu diametrul mare al conului;  - se determină numărul n2 al operaţiilor de ambutisare necesare pentru ob ţinerea formei conice. Pentru aceasta se calculeaz ă un coeficient mediu de ambutisare pe baza diametrului diametrului mediu corespunz corespunzător fiecărei operaţii, iar apoi se calculează: n2 

Fig.5.43

log d med,n  log d , log m med

(5.75)

iar numărul total al operaţiilor de ambutisare va fi: n = n1 + n2. it , având h/d > 0,8 şi  = 100…400. d) - piese conice înalte, cu vârf ascu ţ it Ambutisarea lor se face mai întâi, din una sau mai multe opera ţii, sub forma unui semifabricat cilindric cu diametrul egal cu cel mare al conului finit (fig.5.43) şi apoi se continuă cu ambutisarea zonei conice, începând de la diametrul mare al conului.

formă (semi)sferică (semi)sferică 5.5.5. Ambutisarea pieselor de formă

Ca şi piesele conice, şi acest tip de piese se execut ă în condiţii grele de deformare a materialului, aplicarea for ţei de către poanson f ăcându-se într-o zon ă foarte restrânsă (centrul semifabricatului). Caracteristic acestor piese este faptul c ă au un coeficient de ambutisare constant: m = 0,71 . Sub aspectul tehnologiei de ambutisare, ele se împart în mai multe categorii, în funcţie de grosimea relativ ă: a) - piese sferice de grosime mare, cu 100.(g/D) > 3 - ambutisate dintr-o singur ă operaţie, f ăr ă reţinere, în matriţe cu cavitate Fig.5.44 semisferică (fig.5.44). Pentru execu ţia lor este recomandabil ă utilizarea preselor cu fric ţiune. b) - piese semisferice se misferice de grosime medie, cu 100.(g/D) = 0,5…3 - se ambutiseaz ă dintr-o singur ă operaţie în matriţe cu o reţinere plană puternică (fig.5.45, a) sau în două operaţii: mai întâi pentru obţinerea unui semifabricat cilindric cu fundul bombat, care apoi este ambutisat invers*) în piesa semisferică (fig.5.45, b). Q

Q

Q

Q F

F piesa semifabricat

b)

a)

Fig.5.45 *)

Ambutisarea inversă inversă

semifabricat.

este o ambutisare realizat ă în sens invers unei alte ambutis ări anterioare a aceluia şi


- 24 mică, având c) - piese semisferice cu grosime mică 100.(g/D) < 0,5 . Pentru realizarea lor se recomand ă

utilizarea matriţelor cu nervuri de reţinere (fig.5.46:

d

h

1 2

a)

b)

3

Fig.5.46

4

a - cu nervur ă din placa de ambutisare; b cu zona de lucru din elemente deta şabile), problemele fiind similare cu cele de la Fig.5.47 piesele conice scunde, sau ambutisarea inversă a unui semifabricat cilindric obţinut anterior. Pentru piesele de acest tip, de dimensiuni mari, se recomand ă ambutisarea în matriţe cu îndoirea (deformarea) dublă a marginii semifabricatului semifabricatului (fig.5.47). formă parabolică parabolică 5.5.6. Ambutisarea pieselor de formă

Această formă de piesă este destul de mult utilizat ă (pentru reflectoare de faruri) şi pune probleme tehnologice de realizare mari datorită cerinţelor ridicate în privinţa calităţii suprafeţei şi a preciziei dimensionale şi de formă. Tehnologia acestor piese cuprinde o prim ă etapă de obţinere a unui semifabricat cav cilindric, care apoi este ambutisat invers, în mai multe faze, pân ă la forma

ambutisare 1 ambutisare 2 ambutisare 3 ambutisare 4

Fig.5.48

Piesele ambutisate de formă formă conică conică , sferică sferic ă , parabolică parabolică şi şi similare se ob ţ in in mult mai u şor şor prin ambutisare hidraulică hidraulică decât prin ambutisare cu elemente active rigide.

formă paralelipipedică paralelipipedică 5.5.7. Ambutisarea pieselor de formă

După înălţimea relativă aceste piese pot fi scunde sau înalte. În general, pentru cutiile dreptunghiulare scunde este necesar ă o singur ă ambutisare, dar acest lucru se verific ă calculând coeficientul de ambutisare par ţial, la colţ, m p = r c /R, unde R este raza semifabricatului necesar în zona colţului, şi comparând cu valorile admisibile (tabelate). Dacă razele la col ţuri sunt mici, se recomand ă o primă ambutisare cu raze la col ţuri mai mari şi apoi o operaţie de calibrare. calibrare.


- 25 -

Pentru piesele paralelipipedice înalte, se face mai întâi un calcul preliminar al numărului de ambutisări în funcţie de un coeficient de ambutisare global m gl , şi apoi se stabilesc forma şi dimensiunile piesei la fiecare opera ţie de ambutisare (intermediar ă), începând cu penultima. În cazul cutiilor pătrate înalte, ambutisarea ini ţială se poate face sub forma unui semifabricat cilindric (f ăr ă flanşă), după care acesta este trecut treptat la o form ă pătrată cu laturile bombate şi raze de racordare mari la col ţuri, iar în final în forma piesei finite (fig.5.49). Pentru detalii în legătur ă cu calculele tehnologice necesare la acest tip de piese vezi [4]. şi asimetrice (piese 5.5.8. Ambutisarea pieselor complexe şi pentru caroserii auto)

Această categorie de piese ambutisate prezint ă o serie de elemente specifice: Fig.5.49  - dimensiuni mari şi foarte mari;  - grosimea materialului este mică (0,5…1,5 mm);  - forma geometrică complex ă şi în general general asimetrică;  - precizia impus ă formei şi dimensiunilor piesei finite este ridicat ă;  - calitatea suprafeţei piesei trebuie să fie foarte bună (piese de aspect). Datorită asimetriei formei, în cursul ambutisării apar diferenţe importante în privin ţa deformaţiilor pe care le sufer ă materialul în diferite zone, motiv pentru care tehnologia de ambutisare trebuie să urmărească o uniformizare a lor. Mai mult, aici nu poate fi adoptat un coeficient de ambutisare care s ă descrie deformarea semifabricatului, şi adesea este necesar ca piesa ambutisată să se obţină dintr-o singur ă operaţie. Aspectele importante care trebuie avute în vedere la proiectarea unei asemenea tehnologii de ambutisare sunt ilustrate în scema din figura 5.50.

1. Imbunătăţ irea irea formei tehnologice a piesei

2. Stabilirea poziţ iei iei corecte a piesei în matriţă

3. Stabilirea formei, dimensiunilor, numărului şi zonelor de amplasare a nervurilor de de reţ inere inere a semifabricatului

4. Stabilirea mărimii şi modului de dispunere a adaosurilor tehnologice pentru conturul semifabricatului

5. Stabilirea formei, dimensiunilor şi poziţ iei iei crestăturilor şi perfor ărilor tehnologice

6. Stabilirea modului de poziţ ionare ionare a semifabricatului în semifabricatului în matriţă

Fig.5.50


- 26 -

ambutis ării succesive din band ă 5.5.9. Tehnologia ambutisă

Această tehnologie se folose şte pentru realizarea pieselor mici (din industria electrotehnică, electronică, a bunurilor de larg consum, etc.) care necesit ă mai multe operaţii de ambutisare. Procedeul prezintă avantajele: productivitate ridicată, calitate şi precizie bune, nu necesită tratamente termice intermediare, se pot folosi prese rapide (> 200 c.d./min) şi alimentarea automată. Dezavantajele principale ar constau în: echipament tehnologic complicat şi scump, durabilitate mai redusă şi neuniformă a elementelor active (necesitând materiale şi tratamente speciale), aplicabil numai la produc ţia de serie mare şi de masă. În funcţie de dimensiunile semifabricatului plan ini ţial şi de caracteristicile materialului, croirea se poate face pe un singur rând (fig.5.51) sau pe mai multe (în paralel – fig.5.52, fig.5.52, sau în zigzag).

Fig.5.51

Fig.5.52 De asemenea, în func ţie de caracteristicile materialului şi de complexitatea piesei de ambutisat, prelucrarea se poate face în dou ă moduri:  - ambutisarea în band ă intact ă (f ăr ă tăieturi - fig.5.53,a; 5.51) - pentru piese mici, cu flanşă mică (d f = (1,1…1,2 )d ), din materiale cu grosimea mai mare ( g  0,05d ) şi plasticitate ridicată. Se preteaz ă la croirea pe mai multe rânduri.


- 27 -

- ambutisarea din band ă cu t ăieturi (fig.5.53,b…d), cu un consum mai mare de semifabricat dar cu posibilit ăţi mai bune de deformare, a1 mai ales pentru piese cu flan şă mai mare (d f > 1,2d ), ), a g < 0,05g ) sau forme mai cu grosime mai mică ( g Ds complicate. De regulă croirea se face pe un singur a) rând. p Se practică mai multe tipuri de t ăieturi în bandă: crestare (fig.5.53,b; 5.54 ), perforarea a1 Ds punti ţ ţ elor elor intermediare (fig.5.53,c) ca şi t ăierea



2

B

B

b)

marginal ă înso ţ it it ă de

perforarea

intervalului

(fig.5.53,d). Scopul principal al acestor t ăieturi este de a asigura semifabricatului de ambutisat p p a posibilitatea de a se deforma neîmpiedicat şi de a a1 putea realiza un control suficient asupra lui pentru a-l a putea avansa între fazele de deformare (împreun ă cu Ds banda). A c) B Spre deosebire de ambutisarea din semifabricate individuale, la ambutisarea din band ă (mai ales p p intactă), la prima fază, se va trage în zona ambutisat ă tăiere marginală o cantitate de material mai mare decât cea strict a1 a necesar ă pentru piesa finit ă. La următoarele faze de Ds ambutisare, acest material va fi redistribuit spre zona d) B flanşei odată cu micşorarea diametrului, evitându-se producerea ruperii. p p Pentru croire se va considera considera (vezi figura): 2

2

2

Fig.5.53

Ds = 1,1.D ,

(5.76)

unde D este diametrul semifabricatului de ambutisat, calculat dup ă linia medie a grosimii piesei. Pentru calculele legate de croirea semifabricatului şi stabilirea lăţimii B a benzii, puntiţele a1 şi a2 se vor adopta cu valorile specifice situa ţiei de la acest tip de ambutisare (vezi [2] pag.192-193). pag.192-193). La stabilirea numărului de ambutisări se are în vedere c ă la ambutisarea în band ă intactă se lucrează cu coeficienţi de ambutisare mai mici, iar la ambutisarea în band ă cu tăieturi se pot folosi cei de la ambutisarea corespunz ătoare din semifabricate individuale, luând îns ă valorile la limita superioar ă a intervalului de variaţie (sau chiar peste ea). Fiind un caz mai aparte de ambutisare, se adopt ă drept indice al gradului de deformare raportul hn /d n, care creşte o dată cu creşterea numărului fazei de ambutisare. Pentru ambutisarea din band ă intactă pe un singur rând, dimensiunile intermediare se pot d i  d  0,1.i 0,1.i 2 ; stabili cu relaţiile: (5.77) h i  h(1  0,04.i), unde i este numărul fazei de ambutisare. O altă posibilitate este utilizarea relaţiei: hi hn  (a  bi bi 2 ) , (5.78) di dn unde hn şi d n sunt dimensiunile finale ale piesei; a şi b - coeficienţi. Coeficientul b se stabileşte astfel încât diferenţa dintre valorile raportului h /d i i, calculat cu rela ţia anterioar ă, pentru dou ă faze succesive, să nu dep ăşească 0,5…0,6 . Calculul se face din aproape în aproape, pornind de la ultima faz ă de ambutisare (piesea finită) spre prima (pentru detalii vezi [1]).

PRELUCR ĂRI PRIN DEFORMARE PLASTICĂ

- 28 -

În plus, la ambutisarea succesiv ă din bandă se vor mai avea în vedere şi următoarele aspecte:  la ambutisarea din band ă intactă se va lucra cu grade de deformare mai mici decât la ambutisarea din bandă cu tăieturi;  razele de racordare la elementele active pot fi adoptate mai mici decât la ambutisarea din bandă cu tăieturi;  razele de racordare la elementele active pot fi adoptate mai mici decât la ambutisarea din semifabricate individuale; la piesele mici ele pot fi luate egale de al faza a doua la ultima, după care se introduce o faz ă de calibrare a razei cu reducerea ei de ( 2…5) ori;  la piesele mici, raza la poanson se va lua mai mare decât la plac ă, iar la cele mijlocii aceste raze pot fi egale;  este recomandabil ca prima faz ă de ambutisare s ă se execute cu re ţinerea materialului, iar la ultima fază să se aplice o planare în zona flan şei.

Fig.5.54 Calitatea şii precizia pieselor ambutisate f ăr ă sub ţ iere iere 5.5.10. Calitatea ş

- Calitatea este apreciată prin rugozitatea suprafeţei (exterioar ă şi interioar ă) obţinută prin ambutisare, ambutisare, dar dar şi prin modificarea caracteristicilor caracteristicilor materialului ambutisat. Asupra calităţii piesei ambutisate influen ţează următorii factori:  - natura ş natura şii starea structural ă a materialului semifabricatului - influenţează rugozitatea piesei ca urmare a faptului c ă odată cu creştrea mărimii gr ăunţilor cristalini şi a orientării lor mai favorabile pentru deformare, rugozitatea după deformare va fi mai mare. La tablele din o ţel cu granulaţie mare, care la încercarea de trac ţiune prezintă palier de curgere, apare la ambutisare un defect de suprafaţă grav - “coaja de portocal ă” - o suprafaţă vizibil foarte rogoasă.  - starea suprafe ţ ei ei ini ţ ţ iale iale a semifabricatului ;  - starea suprafe ţ ei ş ei şii geometria zonelor de lucru ale elementelor active: este important ca zona de lucru a elementelor active (inclusiv a elementului de re ţinere) să aibă o rugozitate cât mai redusă; foarte importantă este valoarea razei de racordare a pl ăcii de ambutisare. Dac ă acestea sunt necorespunz ătoare, există posibilitatea producerii unor deformări locale, a a)


- 29 -

R m A5 %

R m

A5 % Distanţa de la baza piesei

Fig.5.56 zgârieturilor sau apariţia unor urme de gripaj, favorizate şi de o lubrifiere Fig.5.55 necorespunz ătoare (fig.5.55).  - valoarea jocului dintre elementele active;  - gradul de deformare la ambutisare - determină o modificare important ă a caracteristicilor piesei ambutisate (mai ales în cazul ambutis ării succesive) ca urmare a apari ţiei ecruisării materialului. Acestea se manifest ă în măsuri diferite pe înălţimea piesei ambutisate (fig.5.56).  - eficien ţ a lubrifierii - este deosebit de important ă. b) - Precizia pieselor ambutisate - este apreciat ă prin precizia de form ă

şi dimensională a piesei în secţiunea transversală şi longitudinală, ca şi prin precizia formei şi a dimensiunilor pe înălţimea piesei. Asupra preciziei influenţează materialul prelucrat (natura, starea structurală, proprietăţile fizico-mecanice), zona de lucru a elementelor active (precizia dimensional ă şi de formă, starea de uzare, geometria, jocul), procesul de ambutisare (gradul de deformare, viteza) şi tipul piesei ambutisate (cu sau f ăr ă flanşă), iar influenţa acestor factori este dificil de separat. Cercetările experimentale au relevat c ă, la ambutisarea f ăr ă subţiere, modificarea grosimii peretelui pieseiîn secţiunea longitudinală este de tipul celei din figura 5.57 şi 5.58, iar în 30 20 10

g [%]

0

1

2

3

4

5

6

7

-10 -20

8

9 10 i

10 9 8 7 6 5 4 3

0 1 2 Piesa ambutisată

-30

Fig.5.57 secţiunea transversală ca în figura 5.59, aceasta fiind direct legat ă de anizotropia propriet ăţilor materialului prelucrat. Abaterea la grosime este determinat ă cu relaţia: % g = (g efef - g).100, unde g efef este grosimea efectivă (măsurată) în punctul considerat al piesei, şi g - grosimea iniţială a semifabricatului. Datorită (în principal) efectului arcuirii elastice, piesele ambutisate prezint ă şi abateri de


- 30 -

directia de laminare 450 1,126

0

0

1,1

0,934 0,94

0,94

900 g=1,0 mm

0,965

1,162

1,151

Fig.5.59 Fig.5.58 h

h

d2=dmax g1>g2

g1

g2

d2

dmax

g1

g2

db d

d

db

a)

b)

Fig.5.60 la forma geometrică corectă (fig.5.60: a - piesa f ăr ă flanşă; b - piesa cu flan şă; dl - abaterea diametrului la capătul liber; db - idem, la bază; dmax - abaterea maxim ă a diametrului). Valoarea maximă a arcuirii elastice apare la cap ătul liber pentru piesele f ăr ă flanşă, şi la (0,3…0,5 )h pentru piesele cu cu flanşă. Datorită, în principal, anizotropiei propriet ăţilor semifabricatului, apar o serie de neregularit ăţi (abateri) ale înălţimii piesei, cu atât mai mari cu cât gradul de deformare este mai important (numite festoane – fig.5.58) fig.5.58) şi care nu se pot corecta decât printr-o opera ţie de tăiere a marginii. ambutisare 5.5.11. Lubrifierea în procesul de ambutisare

Aşa cum s-a men ţionat anterior, procesul de ambutisare este înso ţit de frecări importante între semifabricat şi elementele de lucru, între care exist ă o deplasare relativă. Tensiunile care apar în materialul supus deformăriica urmare a acţiunii for ţelor de frecare influen ţează sensibil asupra parametrilor energetici ai procesului, asupra gradului de deformare şi asupra durabilit ăţii elementelor active. Pentru aceste motive este important ă asigurarea unui coeficient de frecare cât mai redus prin aplicarea unei lubrifieri bune a contactului semifabricat - placa de ambutisare ( şi reţinere). De asemenea, se privine apari ţia unor eventuale defecte datorit ă unor fenomene de gripare (mai ales la ambutisarea semifabricatelor din oţel). Lubrifianţii folosiţi trebuie să prezinte următoarele calităţi:  - să formeze o pelicul ă aderentă, uniformă şi rezistentă la presiunea ce apare în timpul deformării (să aibă o capacitate portantă ridicată);  - să nu se evapore la temperaturile ce pot apare în timpul lucrului;  - să nu fie chimic agresivi fa ţa de semifabricat şi elementele active ale matri ţei;


- 31 -

 - să nu fie nocivi pentru operatorul uman şi mediul ambiant;  - să se poată îndepărta uşor după ambutisare. Lubrifianţii folosiţi pot fi lichizi (ulei mineral - caracteristici de lubrifiere reduse), vâsco şi (sub formă de pastă sau amestecuri de diferite substan ţe - cei mai folosi ţi) sau solizi (sub form ă de pulbere: grafit, bisulfur ă de molibden; necesit ă însă o pregătire specială a suprafeţei semifabricatului pentru a le asigura aderen ţa la ea). Pentru ungerea suprafeţei semifabricatului se folosesc mai multe metode, în func ţie de felul lubrifiantului, felul şi dimensiunile semifabricatului:  - prin scufundare în baie - semifabricate individuale mici sau benzi; lubrifiant lichid;  - prin pensulare - semifabricate individuale relativ mari; lubrifiant vâscos;  - prin pulverizare - semifabricate continui sau individuale mari; lubrifiant lichid; tre cerea lui printre două două role (val ţ uri) uri) îmbibate în lubrifiant - semifabricate in - prin trecerea dividuale sau continui; lubrifiant lichid;  - prin tobare - semifabricate individuale relativ mici; lubrifianţi solizi (pulbere). În unele situaţii se prefer ă ungerea zonei de lucru a matri ţei şi nu semifabricatul, mai ales atunci când, pentru a se evita alunecarea acestuia în raport cu poansonul, acesta din urm ă nu trebuie uns (ci dimpotrivă, este şters de orice urmă de lubrifiant). Pentru a evita posibilitatea depunerii prafului şi altor impurităţi peste pelicula de lubrifiant care ar deveni astfel abraziv ă, se recomand ă ca lubrifierea s ă se facă imediat înaintea deformării. După ambutisare, de regul ă este necesar ă îndepărtarea peliculei de lubrifiant, pentru aceasta folosindu-se mai multe procedee: în b ăi alcaline, cu solvenţi organici (benzină, tricloretilenă, etc.), în băi cu ultrasunete, ş.a. 5.5.12. Tratamentul termic la ambutisare Deformarea plastică importantă care se produce la ambutisare determin ă o ecruisare semnificativă a materialului însoţită de o scădere a plasticităţii lui. Ca urmare, continuarea deformării printr-o altă ambutisare va tot mai dificilă. Intensitatea Intensitatea fenomenului de ecruisare depinde aici:  - de propriet ăţile fizico-mecanice ale materialului, m ărimea gr ăunţilor cristalini, etc.;  - de gradul de deformare aplicat materialului până în momentul considerat;  - de geometria elementelor active şi în special de raza de racordare a pl ăcii de ambutisare;  - de calitatea lubrifierii care influenţează apariţia unor tensiuni suplimentare în material. Trebuie avută în vedere şi tendinţa materialului de a se ecruisa, din acest punct de vedere având de-a face cu:  materiale cu tendinţă scăzută de ecruisare (nu sunt folosite pentru ambutisare);  materiale cu tendin ţă medie de ecruisare (o ţeluri cu procent redus de carbon - OLC10, OLC15, alamă, aluminiu moale); suport ă mai multe ambutisări succesive;  materiale cu tendin ţă ridicat ă spre ecruisare (o ţeluri inoxidabile, cupru, aliaje de titan); necesit ă tratamnet termic după fiecare deformare (sau după maxim dou ă). Înlăturarea efectelor ecruis ării se face prin tratament termic de recoacere, aplicat de la caz la caz, dup ă fiecare ambutisare sau dup ă un număr de ambutisări (recoaceri intermediare). Trebuie avut în vedere faptul că prin încălzirea pieselor (care au grosime mic ă) se produce oxidarea stratului superficial, fenomen care îi poate afecta dimensiunea (grosimea) finală, şi în plus, îndep ărtarea stratului de oxid necesită operaţii suplimentare (între ambutisări sau finale) de decapare, decapare, sp ălare, neutralizare, etc. Se poate avea în vedere şi posibilitatea încălzirii în cuptoare cu atmosfer ă controlată (neutr ă), dar investiţia este mai scumpă.


- 32 -

5.6. Echipamentul Echipamentul tehnologic pentru ambutisare 5.6.1. Geometria elementelor active Parametrii geometrici definitorii ai zonei de lucru la ambutisare sunt prezentaţi în figura 5.61. d p Pentru placa de ambutisare, raza de racordare se determin ă cu relaţia: r pl r p - pentru prima ambutisare: (5.79) r pl1  0,8 0,8 [D  (d  2g)].g ; h d pl - pentru următoarele ambutisări: d  di r pl,i  i 1 . (5.80) 2 La piesele cu flan şă, raza plăcii de ambutisare la ultima Fig.5.61 operaţie se alege egal ă cu cea a piesei (de pe desen). Raza poansonului se alege: - la ambutisarea dintr-o singur ă operaţie, egală cu cea a piesei la interior; m m, ambutisate din mai multe operaţii: - la piesele cu d < 80…100 mm - la prima ambutisare: r p = (0,7…1).r pl,1 ; - la următoarele ambutisări: Q Q d i 1  d i  2g r  , p,i d l p

r pl,1

2

p1

d p1

r pl,1

r p1

r p1 450

d pl,1

r p1 d pl,1

Q

Q d pn d pn

r p,n-1

r pn

450 r pn

r p,n-1

r pl,n

r pl,n

r pn

d pl,n d pl,n

b)

a)

Fig.5.62

la ultima operaţie luându-se egală cu cea de la interior a piesei finite, ţinând cont că: r p  (2…3).g pentru g < 6 mm; r p  (1,5…2).g pent ru g = 6…20 mm. La piesele mari ( d > 80…100 mm) ambutisate din mai multe operaţii, se recomandă ca poansonul s ă aibă forma din figura 5.63, iar razele se aleg astfel: r p,1 = r pl,2; r p,2 = r pl,3 ; … ; r p,n-1 = r pl,n ; r p,n = r piesă piesă finit ă.

O ilustrare a geometriei zonei de lucru a elementelor active la prima şi următoarele ambutisări şi corelaţia dintre ele este ilustrată în figura 5.62 (a - diametrul d  80…100 mm; b - diametrul d > 80…100 mm m m). Zona de lucru a pl ăcii de ambutisare se poate prezenta şi ca în figura 5.64 (a - cu

parte de angajare conică; b - cu parte de angajare angajare evolventic evolventică). Înălţimea por ţiunii cilindrice a plăcii de ambutisare se poate calcula cu relaţia:

1 2 3 A A r p,n-1 r p,n-1

r 1 r

450 h pl

 0,25

d pl .R m

(5.81)

450

A/2

dn-1

Fig.5.63


D r=0,05D

D r=0,05D

d pl

100 100

a 5 7 , 1

r=5g  a)

- 33 -

b)

a

d pl

Fig.5.65

Fig.5.64

R=1...3 

8

12

L

a) c)

b)

Fig.5.66 La ambutisarea pieselor paralelipipedice sau cu forme complexe, atunci când se folosesc nervuri de reţinere suplimentar ă a semifabricatului, acestea pot avea construc ţii şi geometrii ca cele indicate în figura 5.66 (a - fixate prin nituire; b - fixate cu şuruburi pe suprafaţă conică; c pe muchia activ activă a plăcii de ambutisare; vezi şi fig.5.39,a) şi amplasate ca în figura 5.65. 5.6.2. Jocul dintre elementele active La ambutisarea ambutisarea f ăr ă subţierea materialului, jocul dintre elementele active va fi: d d ja  pl p . (5.82) 2 Se consider ă că jocul optim la ambutisare are valoarea: ja = gmax + c.g = g + Asg + c.g ,

(5.83)

unde A sg este abaterea superioar ă la grosime a semifabricatului (indicat ă de standardul de semifabricat), iar c - un coeficient în func ţie de natura materialului ambutisat, grosime şi cerinţele de precizie ale piesei. La scăderea jocului sub aceast ă valoare se produce o majorare important ă a for ţei de ambutisare. Cu titlu informativ, se poate considera, spre exemplu, pentru ambutisarea o ţelului moale:  - pentru prima ambutisare: j = (1,3…1,5 ).g ;  - pentru următoarele ambutisări: j = (1,2…1,3 ).g ;  - pentru calibrare: j = 1,1.g . La ambutisarea ambutisarea cutiilor dreptunghiulare dreptunghiulare se recomandă ca jocul să fie diferenţiat astfel:  - pe zona laturii rectilinii: j = (1…1,05 ).g ;  - pe zona col ţului: j = (1 ,1…1,3 ).g . În privinţa modului de preluare a jocului de c ătre elementele active, se va avea în vedere că:


- 34 -

 la operaţiile intermediare el poate fi realizat pe seama dimensiunii oric ăruia dintre elementele active;  la ultima ambutisare se are în vedere modul în care este cotat ă piesa pe desenul de execuţie:  dacă este dată cota la exterior, aceast ă cotă va fi determinată (impusă) de placa de ambutisare, iar jocul se va realiza pe seama dimensiunii poansonului; poansonului;  dacă este dată cota la interior, aceasta va fi determinat ă de poanson, iar jocul se realizează pe seama dimensiunii pl ăcii de ambutisare. ambutisare. 5.6.3. Calculul dimensiunilor zonei de lucru a elementelor active Acest calcul calcul se face în func ţie de precizia piesei de obţinut. Se disting astfel:  a) - cazul pieselor de precizie ridicat ă - când se va ţine seama de arcuirea elastic ă a piesei după scoaterea ei de sub ac ţiunea elementelor active ale matri ţei, ca şi de faptul că spre baza piesei are loc o sub ţiere a peretelui. Dimensiunea piesei se consider ă măsurată la baza ei (fig.2.3.50). As  a.1. - piese cotate la exterior: D  Ai (fig.5.67,a) - dimensiunea piesei este im pusă de placa de ambutisare, care se va dimensiona prima; prin uzare dimensiunea pl ăcii se măreşte şi deci se va porni dimensionarea de la dimensiunea minim ă a piesei: D pl  (D  A i  a b  2 s ) 0 Tpl ; (5.84) 0 0 D p  (D pl  2 ja ) Tp  (D  A i  a b  2 s  2 ja ) Tp As

 a.2. - piese cotate la interior: d  Ai

(fig.5.67,b)

d p  (d  A i  a b  T p ) 0Tp ; d pl  (d p  2 ja ) 0 Tpl  b)

(5.85)

 (d  A i  a b  T p  2 ja ) 0 Tpl ;

- cazul pieselor de precizie medie - pentru care nu se ia în considrare arcuirea D p

d p

T p

T p T p

2ja T pl

D pl

a b

d Ai dmin

As

2Ds a b

2ja d pl

Dmin

Ai

T pl

As

D

b)

a) Fig.5.67


- 35 -

elastică şi subţierea peretelui, şi deci:  b.1. - piese cotate la exterior: D pl  (D  A i ) 0 Tpl ; D p  (D  A i  2 ja ) 0Tp ;

(5.86)

 b.2. - piese cotate la interior:

d p  (d  A i  T p ) 0Tp ; d pl  (d  A i  T p  2 ja ) 0 Tpl .

(5.87)

 c) - cazul ambutisă ambutisării pieselor cu câmp de toleran ţă amplasat ţă amplasat unilateral :  c.1. - piese cotate la exterior: D +Ai = D-T

D pl  (D  0,8T) 0 Tpl ; D p  (D  0,8T  2 ja ) 0Tp . +As +T

(5.88)

 c.2. - piese cotate la interior: d

=d d p  (d  0,2T) 0Tp ;

(5.89) d pl  (d  0,2T  2 ja ) 0 Tpl . În aceste relaţii a b este arcuirea la baza piesei şi s - subţierea peretelui piesei, la baz ă. ţ e pentru ambutisarea f ăr ă sub ţ iere iere 5.6.4. Construc ţ iiii de matri ţ

In construcţia matriţelor pentru ambutisare se regăsesc mare parte dintre elementele din construcţia ştanţelor pentru tăiere şi a matriţelor pentru îndoire (plăci de baz ă şi superioare, elemente de ghidare, elemente de pozi ţionare a semifabricatului, elemete de eliminare a piesei din zona de lucru, etc.), diferen ţele fiind determinate de specificul procesului de ambutisare – – şi de particularităţile constructive ale elementelor active. necesitatea reţinerii semifabricatului – ş In funcţie de aceste aspecte, în continuare sunt prezentate unele exemple de scheme de construcţie pentru cele mai reprezentative tipuri de matri ţe pentru ambutisarea f ăr ă subţierea semifabricatului, în practic ă diversitatea acestora fiind foarte mare. La unele scheme nu se prezint ă decât zona de lucru deoarece numai aceasta diferen ţiază respectiva construcţie de alte tipuri sau construcţii de ştanţe şi matriţe. 5.6.4.1. Matriţă simplă pentru prima ambutisare, cu re ţinere superioar ă (fig.5.68)

1 2 3 4 5 6 Fig.5.68 - 1 – plac placă superioar ă; 2 – tirant; tirant; 3 – resort; 4 – poanson; 5 – placă de reţinere; 6 – plac placă de ambutisare


- 36 -

5.6.4.2. Matriţă simplă pentru prima ambutisare, cu re ţinere inferioar ă 1 (fig.5.69) deschis

1 2

închis 5.6.4.3. Matriţă simplă pentru prima ambutisare, cu reţinere inferioar ă 2 (fig.5.70)

3 deschis

4 5

2

6

3

inchis

1

7 8 9 10

4 5 6 7 8

Fig.5.69 - 1 – cep cep de prindere; 2 – tij tij ă acţionare eliminator superior; 3 – placă superioar ă; 4 – 9 placă de ambutisare; 5 – eliminator eliminator superior; 6 10 – plac placă de reţinere; 7 – resort; resort; 8 – tirant; tirant; 9 – poanson ambutisare; 10 – plac placă de baz ă Fig.5.70 - 1 – pacă de reţinere şi poziţionare; 2 – tijă acţionare; 3 – poanson ambutisare; 4 – plac placă de bază; 5 – taler taler superior; 6 – resort; resort; 1 7 – tirant; tirant; 8 – taler taler inferior; 9 – piuli piuliţă; 10 2 contrapiuliţă 3

F

4 5 6 dn

dn-1

5.6.4.4. Matrita simpla pentru urmatoarea ambutisare

7 8 9

10 11 12 13 14 15

Q

Fig.5.71 - 1 – cep cep de prindere; 2 – tijă acţionare eliminator superior; 3 – placă superioar ă; 4 – placă de ambutisare; 5 – eliminator superior; 6 – element de reţinere şi poziţionare; 7 – poanson poanson ambutisare; 8 – tijă acţionare element de re ţinere; 9 – placă de bază; 10 – taler superior; 11 – resort; resort; 12 – tirant; tirant; 13 – taler taler inferior; 14 – piuli piuliţă; 15 - contrapiuliţă


- 37 -

5.5.6.5. Matriţă simultană pentru decupat şi ambutisat

1

inchis

deschis

2 3 4

Fig.5.72 - 1 – cep cep de prindere; 2 – tijă acţionare eliminator superior; 3 – placă superioar ă; 4 – tirant; 5 – resort; 6 – placă de ambutisare şi poanson pentru decupare; 7 – eliminator superior; 8 – placă de eliminare mobilă; 9 – placă de decupare; 10 – placă de reţinere la ambutisare şi eliminator piesă ambutisată de pe poanson; 11 – poanson ambutisare; 12 – tijă acţionare placă de reţinere; 13 – plac placă de bază

5 6 7 8 9 10 11 12 13

5.5.6.6. Maţrita pentru decupat decupat şi ambutisat pe presă cu dublă acţiune F 1

CI

2 3 Q 4 5 6 7 8 9 10 11

Q CE

Fig.5.73 - 1 – placă superioar ă pe CI; 2 – poanson ambutisare; 3 – placă superioar ă pe CE; 4 – tirant; tirant; 5 – resort; 6 – poanson poanson decupare şi element reţinere la ambutisare; 7 – placă de desprindere mobilă la decupare; 8 – rigle ghidare semifabricat; 9 – plac placă de decupare; 10 – plac placă de ambutisare; 11 – plac placă de baz ă (CI – culisou culisou interior; CE – culisou culisou exterior)


- 38 -

5.5.6.7. Matriţă pentru ambutisare invers i nversă 1

deschis

inchis

2 3 4 5 6

Fig.5.74 - 1 – tirant; 2, 7 – resort; 3 – poanson ambutisare; 4 – placă de reţinere; 5 – eliminator inferior; 6 – plac placă de ambutisare; 8 – plac placă de baz ă

7 8

5.5.6.8. Matriţă pentru ambutisare succesivă din bandă

Fig.5.75 5.5.6.9. Matriţă pentru ambutisare succesivă din bandă, cu perforarea intervalului

For ţă ţă eliminare

For ţă r eţinere ţă re

Fig.5.76


- 39 -

În figura 5.76, 1 – plac placă de reţinere pentru prima ambutisare; 2 – cep cep de poziţionare după prima ambutisare; ambutisare; 3 – plac placă de eliminare a benzii de pe poansoanele de ambutisare. ambutisare. 5.5.6.10. Matriţă pentru ambutisare element caroserie auto pe pres ă cu dublu efect perforare tehnologic ă

nervuri de reţinere

Fig.5.77 5.7. Ambutisarea cu sub ţierea materialului 5.7.1. Caracterizarea procesului În cazul acestui procedeu de ambutisare se realizeaz ă o micşorare importantă şi voită a peretelui piesei, grosimea la baza ei r ămânând aproximativ nemodificată. El este folosit pentru obţinerea tuburilor cu pereţi subţiri, cu precizie dimensional ă ridicată şi caracteristici mecanice uniforme pe înălţime. Se pot prelucra materiale metalice cu plasticitate destul de ridicat ă (oţeluri cu procent redus de carbon, o ţel inoxidabil, alamă). Schema procesului si dimensiunile caracteristice ale zonei de lucru sunt cele din figura 5.78. La ambutisarea cu sub ţiere, deformarea materialului se  poate face prin două metode: g  prima operaţie se execut ă f ăr ă subţierea materialului di obţinându-se un semifabricat cav, care este apoi ambutisat cu subţiere (fig.5.78); d g1=jas

c

h

g 450

Fig.5.78

Pentru a realiza sub ţierea, jocul dintre elementele active este corespunzător mai mic decât grosimea (peretelui) semifabriDeoarece diametrul interior al semifabricatului este cu foarte puţin mai mare decât diametrul poansonului la operaţia curentă, deformaţiile tangenţiale legate de reducerea diametrului


g1

g2

Fig.5.79

- 40 -

sunt neînsemnate în compara ţie cu cele radiale legate de reducerea grosimii. Din aceste considerente, folosind ecua ţia de echilibru şi condiţia de plasticitate se ob ţine tensiunea de deformare a materialului în direc ţia axială a piesei:     g     1  1 ln g 1  g1   tg   ,  z  R c ln 1  (5.90)  2 g  g  g 2 1   2tg    2 unde g şi g 1 sunt grosimile înainte şi după ambutisare;  - semiunghiul plăcii active;  - coeficientul de frecare. frecare. În funcţie de construcţia matriţei, ambutisarea cu sub ţiere se poate realiza printr-o singur ă placă de ambutisare (fig.5.78) sau prin mai multe plăci de ambutisare suprapuse, la aceia şi cursă a poansonului (fig.5.79), rezultând un grad de deformare (subţiere) corespunzător mai mare.

sub ţ iere iere 5.7.2. Calculul dimensiunilor semifabricatului la ambutisarea cu sub ţ

Pe baza legii constanţei volumului se poate scrie egalitatea: V piesa  v 1  v 2  ...  v n   v i , (5.91) ,…, v n sunt volumele elementelor geometrice simple în care se descompune volumul unde v1 , v 2 ,…, v de material al piesei. Egalând cu cu volumul semifabricatului plan va rezulta: (1  a) v i D  1,13 , (5.92) g

unde a este un coeficient ce ţine seama de cantitatea de material îndep ărată prin tăierea marginii; g - grosimea semifabricatului, adoptat ă la valoarea de (1…1,2) din grosi mea bazei piesei. numărului opera ţ iilor iilor de ambutisare 5.7.3. Calculul numă

La ambutisarea ambutisarea cu subţiere se defineşte gradul de deformare sub forma: S S E  n 1 n , (5.93) S n 1 unde S este aria sec ţiunii transversale a piesei la operaţia n şi respectiv n-1. Deoarece la ambutisarea cu subţiere diametrul semifabricatului se modifică foarte puţin, se poate scrie c ă: g g E  n 1 n , (5.94) g n 1 unde g este grosimea peretelui piesei. iere m s: Mai utilizată este exprimarea sub forma coeficientului de sub ţ iere S g ms  n  n  1 . (5.95) S n 1 g n 1 Pentru cazul ambutisării cu subţiere se poate scrie c ă: g g g g g m s1  1 ; m s 2  2 ; m s3  3 ; …; m sk  k ; m sn  n ; (5.96) g1 g2 g k 1 g n 1 g Înmulţind aceste relaţii membru cu membru, se obţine: g g g g g (5.97) m s1.ms2 .ms3 ...m sn  1 2 3 ... n  n . g g1 g 2 g n 1 g Considerând un coeficient de sub ţiere mediu:


- 41 -

ms1 = ms2 = … = ms,med ,

(5.98)

va rezulta relaţia: n

s m s,med



gn

g

,

(5.99)

din care, prin logaritmare, se ob ţine: log g n  log g . (5.100) log(m s,med ) În practică, ca şi la ambutisarea f ăr ă subţiere, coeficientul de sub ţiere are o valoare mai mică la prima subţiere şi mai mare la urm ătoarele, în eventualitatea c ă nu se aplică un tratament termic de recoacere dup ă fiecare subţiere. ns 

ambutisarea cu sub ţ iere iere 5.7.4. Determinarea dimensiunilor intermediare la ambutisarea

Se consider ă că semifabricatul plan de diametru D este ambutisat mai întâi f ăr ă subţiere într-o piesă cilindrică f ăr ă flanşă, şi în aceste condi ţii se calculeaz ă grosimea relativă (g/D).100 cu care se stabile şte coeficientul de ambutisare m1. Diametrul exterior al semifabricatului cav va fi: (5.101) d1 = m1.D . Dacă: d1 - g < di , (5.102) unde d i este diametrul interior al piesei finite, se aplic ă ambutisarea cu sub ţiere încă de la prima operaţie. Dacă: d1 - g  di , (5.103) mai întâi se execut ă ambutisări f ăr ă subţiere până la obţinerea unui diametru Dn: Dn - g = di + (ns - 1).0,2 , (5.104) după care se continu ă ambutisarea cu sub ţiere a semifabricatului cu diametrul Dn; n s este numărul operaţiilor de ambutisare cu sub ţiere. Grosimile intermediare se stabilesc cu rela ţia: gk = msk .g .gk-1 , (5.105) înăl ţ imile imile intermediare se determină tot pe baza legii constan ţei volumului, considerând c ă iar înă grosimea la baza piesei nu se modific ă prin ambutisarea cu sub ţiere, şi deci: vk = f(D, dmed,k , ms, g, gk ) . (5.106) Diametrul interior interi or al semifabricatului cav la ambutisarea cu sub ţiere se stabileşte pornind de la ultima operaţie de subţiere: d i,n 1  d i,n  0,2; ....... (5.107) d i,1  d i,n  (n s  1).0,2 ).0, 2 unde majorarea diametrului cu 0,2 la fiecare sub ţiere se face pentru a asigura posibilitatea ca poansonul opera operaţiei curente să poată pătrunde uşor în piesa de la operaţia precedentă. Diametrul exterior la operaţiile intermediare va fi: dek = dik - 2.gk , (5.108) iar diametrul mediu: dmed,k = dik + gk . (5.109) ambutisării cu sub ţ iere iere 5.7.5. Parametrii energetici ai ambutisă

În cazul ambutisării cu subţiere printr-o singur ă placă activă, for ţa se poate calcula cu relaţia: Fsk = .dek .(g .(gk-1 - gk ).K ).K s.R m ,

(5.110)


- 42 -

în care d ek ek este diametrul exterior la opera ţia de sub ţiere k , iar K s - un coeficient ce ţine seama de K s = 1,6…1,8 pentru alamă; K s = 1,8…2,25 pentru oţel), sau se poate folosi natura materialului ( K relaţia mai simpl ă: Fsk = C1.C2.C3.(0,9 - ms).Sn.R m , (5.111) în care C 1 este un coeficient ce depinde de viteza de ambutisare (1,15…1,25 cu limita superioar ă pentru viteze mari); C 2 - coeficient ce depinde de num ărul operaţiei de ambutisare (1,15…1,20 pentru prima ambutisare; 1,3…1,4 pentru a doua; 1,45…1,5 pentru a treia); C 3 - coeficient ce depinde de tipul procesului de ambutisare (5…5,5 pentru ambutisarea printr-o singur ă placă; 6,5…7 pentru ambutisarea prin două plăci suprapuse). F

F

ms2

ms2 ms1 ms1 ms1>ms2 cursa

cursa

b)

a)

Fig.5.80 Curba de variaţie a for ţei la ambutisarea cu sub ţiere este de tipul celei din figura 5.80 (a ambutisarea printr-o singur ă placă; b - ambutisarea prin două plăci suprapuse). Lucrul mecanic necesar se stabile şte cu relaţia: L = 1,2.Fs.h , (5.112) unde h este adâncimea ambutis ării cu subţiere. ii tehnologice la ambutisarea cu sub ţ sub ţ iere iere 5.7.6. Indica ţ ii

Pentru a obţine grade de sub ţiere mai mari şi deci un număr de operaţii mai redus, se recomandă deformarea prin două sau trei plăci suprapuse. În placa superioar ă se va realiza un grad de deformare mai mare decât în celelalte de sub ea. Se recomandă ca după una - două ambutisări cu subţiere să se aplice un tratament termic de recoacere, iar dup ă două - trei operaţii se vor tăia marginile, pentru a permite continuarea prelucr ării în bune condiţii (vezi exemplul din fig.5.81). Tratament termic

Fig.5.81


- 43 -

Prin acest procedeu se pot ob ţine relativ uşor rugozităţi ale suprafeţei exterioare de ordinul Ra = 0,2 m, dar numai în condi ţiile asigur ării unei foarte bune lubrifieri, eventual cu o pregătire prealabilă a semifabricatului în acest scop (vezi capitolul despre deformarea volumic ă). 1

3

2 3 2

1

4 5

6 7 8

Fig.5.82 - 1 – plac placă de subţiere superioar ă; 2 – plac placă de subţiere inferioar ă; 3 – element element de prindere poanson

9

În figurile 5.82 şi 5.83 sunt prezentate simplificat două construcţii de matriţe pentru ambutisarea cu subţiere a unor semifabricate obţinute în prealabil prin Fig.5.83 - 1 – poanson; poanson; 2 – semifabricat semifabricat cav; 3 – ă ă ţ ambutisare f r sub iere. placă de poziţionare; 4, 6, 7 – plac placă de fixare cu ajustaj conic; 5 – separator separator şi distribuitor lubrifiant; 8 – sistem sistem de scoatere de pe poanson; 9 - corp

5.8. Procedee speciale de ambutisare În afara celor prezentate anterior, în practica industrial ă se folosesc şi alte procedee de ambutisare având particularităţi şi utilizări specifice, mai convenabile sub aspect tehnic sau/ şi economic pentru diverse situa ţii şi condiţii de lucru concrete. Dintre acestea, vom prezenta, foarte succint, câteva procedee şi anume:  1 - ambutisarea cu încalzirea flanşei;  2 - ambutisarea cu r ăcirea local ă a piesei;  3 - ambutisarea cu ajutorul cauciucului; cauciucului;  4 - ambutisarea hidraulic ă;  5 - ambutisarea prin explozie;  6 - ambutisarea rotativ ă;  7 - tragerea pe calapod.


- 44 -

5.8.1. Ambutisarea Ambutisarea cu încalzirea flan şei Din analiza procesului de ambutisare a rezultat că solicitarea cea mai important ă a materialului se produce în zona flanşei. Ca urmare, pentru a putea ob ţine grade de deformare mai mari este util a asigura materialului din aceast ă zonă condiţii de deformare mai bune, respectiv o 1 2 plasticitate mai ridicată, lucru care se realizeaz ă 3 prin încalzirea zonei respective la o temperatur ă suficient de ridicat ă. Se obţine astfel o micşorare a coeficientului 4 de ambutisare odată cu creşterea temperaturii. 5 Pentru a se putea realiza încalzirea numai în zona flanşei, în timpul ambutisării are loc r ăcirea por ţiunii centrale a semifabricatului (zona deja 6 ambutisată) prin r ăcirea poansonului până la 7 temperatura ambiantă. Figura 5.84 prezint ă schema unei matri ţe 8 utilizată în acest scop (1 – poanson; 2 – canal Fig.5.84 evacuare aer din pies ă; 3, 8 – izolator; izolator; 4 – plac placă de reţinere; 5 – element de înc ălzire; 6 – placă de ambutisare; 7 – lichid lichid r ăcire zonă ambutisată). Procedeul se aplic ă în special special pentru ambutisarea aliajelor de magneziu, titan şi aluminiu. In funcţie de materialul prelucrat, temperaturile de înc ălzire au valori de ordinul: - pentru aliaje de magneziu: (300…350)0C; - pentru aliaje de titan: (300…400)0C sau chiar mai mult; - pentru aliaje de aluminiu: (325…375)0C; edus de carbon: (560…580 )0C; - pentru oţel cu procent r edus - pentru alamă: (480…500)0C. Pentru materiale cu comportare relativ bun ă la ambutisare se pot ob ţine coeficienţi de ambutisare mult sub limita celor de la ambutisarea obi şnuită. r ăcire poanson

5.8.2. Ambutisarea cu r ăcirea locală a piesei

circuit r ăcire

Fig.5.85

In cazul acestui procedeu, prin r ăcirea puternică a zonei piesei deja ambutisată se obţine o creştere semnificativă a rezistenţei mecanice a peretelui ţă piesei, care va putea suporta astfel o for ţă de deformare, aplicat ă de poanson, mult mai mare, cu consecin ţe favorabile în privinţa creşterii gradului de deformare aplicat la o singur ă ambutisare. Pentru aceasta, poansonul de ambutisare este prev ăzut cu un circuit de r ăcire prin care circul ă un fluid cu temperatur ă foarte scăzută (de obicei azot lichid la –(160…170)0C sau aer lichid). La aceste temperaturi, caracteristicile de rezisten ţă mecanică ale oţelurilor


- 45 -

cu conţinut redus de carbon (0,1…0,2 %C) cresc de 1,9…2,1 ori, iar la oţelurile crom-nichel de 2,3 ori. Se pot obţine astfel coeficienţi de ambutisare de pân ă la m = 0,39, concomitent cu o reducere semnificativă a subţierii peretelui piesei ambutisate. 5.8.3. Ambutisarea cu ajutorul cauciucului cauciucului Procedeul se aplic ă în producţia de serie mic ă (dar uneori şi pentru serii mari) la obţinerea pieselor cave din table subţiri. Procedeul este avantajos pentru c ă realizează, prin intermediul cauciucului, presiuni hidrostatice mari care se aplic ă relativ uniform asupra semifabricatului, conducând la reducerea subţierilor locale datorate unor suprasolicit ări ale materialului şi la o stare de tensiuni mai favorabilă deformării, şi este ilustrat în figura fi gura 5.86..

semifabricat

Fig.5.86 Construcţia matriţei de ambutisare este simpl ă şi relativ ieftină şi poate fi de două tipuri, în funcţie de elementul activ pe care îl substituie cauciucul:  cu placă activă din cauciuc;  cu poanson din cauciuc.

placă de reţinere

a)

b)

Fig.5.87 - Matriţe de ambutisare cu placa activ ă (a - total sau b - par ţial) din cauciuc


- 46 -

Procedeul se preteaz ă foarte bine pentru cazul ob ţinerii pieselor cave cu configuraţii mai complexe, cand nu mai este necesar ă realizare celor două elemente active (rigide), cu forme conjugate, ci numai unul singur (de regul ă poansonul, tehnologic mai simplu de prelucrat). For ţa necesar ă pentru ambutisare în matriţe cu element activ din cauciuc se calculeaz ă cu o relaţie de forma: F = p.S, (5.113) în care: S este suprafaţa (secţiunea) elementului activ din cauciuc, iar p – presiunea necesar ă în cauciuc pentru a se realiza deformarea, şi a cărei valoare depinde de natura materialului şi grosimea semifabricatului de ambutisat. Fig.5.88 In figura 5.88 este prezentată schema de construcţie a unei matriţe pentru ambutisare cu poanson din cauciuc. 5.8.4. Ambutisarea hidraulică ac ţ iunii iunii asupra La acest procedeu, ambutisarea materialului se produce ca urmare a ac ţ semifabricatului plan a presiunii hidrostatice a unui lichid care substituie unul dintre elementele active rigide ce concur ă, de regul ă, la realizarea r ealizarea ambutisării. Avantajele procedeulu procedeuluii constau în principal în urm ătoarele:  - presiunea hidrostatic ă a lichidului actioneaz ă uniform asupra semifabricatului, disp ărând eventualele suprasolicit ări locale datorate formei şi modului de acţionare ale elementelor active rigide, care conduc la varia ţii importante de grosime la piesa ambutisată;  - se ob ţin mai uşor şi în condiţii mai bune (mai pu ţine operaţii) piese de formă conică, sferică sau parabolică, mai dificil de obţinut prin ambutisare obi şnuită;  - se obţin mai uşor şi în condiţii mai bune piese ambutisate cu configuraţii complexe;  - în unele situaţii procedeul nu reclam ă folosirea unui utilaj de presare (pres ă), fiind suficientă o simplă sursă de fluid sub presiune;  - construcţia matriţei de ambutisare este mai simpl ă (mai ales în cazul pieselor cu configuraţie complexă), nefiin necesar ă decât execu ţia unui singur element activ rigid (nu şi a formei conjugate); conjugate);  - datorită modului de acţiune a fluidului sub presiune asupra semifabricatului de deformat, ambutisarea se face cu o raz ă ce scade treptat (cazul poansonului rigid), fapt ce creaz ă condiţii mai favorabile deformării. Mai mult, este posibilă o deformare suplimentar ă în sens opus ambutisării, ce are ca efect diminuarea revenirii elastice la piesa ambutisat ă.  - posibilitatea unei mai bune lubrifieri a contactului dintre semifabricat şi placa de ambutisare datorită formării unei pelicule de fluid sub presiune mare;  - posibilitatea utilizării presiunii fluidului de lucru pentru a crea o stare de tensiuni în zona flanşei mai favorabil ă deformării, prin crearea unei for ţe de compresiune radial ă în planul semifabricatului.  Ca dezavantaj al procedeului ar putea fi amintit ă o productivitate relativ redus ă în majoritatea situaţiilor de utilizare, datorată în special particularităţilor de lucru ale sistemelor hidraulice în general. Sub aspectul construc ţiei echipamentului tehnologic folosit, se disting mai multe posibilităţi:  în funcţie de elementul activ pe care îl substituie lichidul sub presiune:  ambutisare cu placă placă de ambutisare rigid ă;  ambutisare cu poanson rigid ;  în funcţie de modul de realizare a contactului între semifabricatul de ambutisat şi lichidul sub presiune care îl deformează:


- 47 -

cu contact direct (nemijlocit);  f ăr ă contact direct . 

In figurile următoare sunt prezentate câteva scheme de matri ţe de ambutisare hidraulic ă de diferite tipuri, conform clasificării anterioare.

1

a

2 3

cc

d

b

4 1

Fig.5.89 - Matriţe de ambutisare hidraulic ă, cu placă de ambutisare rigid ă şi contact direct cu fluidul de lucru (1 – corp corp superior cu etanşare; 2 – semifabricat; semifabricat; 3 – plac placă de ambutisare rigidă; 4 – corp inferior; 5 – lichid de lucru)

Fig.5.90 - Matriţe pentru ambutisare hidraulică cu placă de ambutisare rigidă şi f ăr ă contact direct cu lichidul de lucru (1 – alimentare alimentare semifabricat; 2 – închidere matriţă; 3 – începere deformare; 4 – finalizare ambutisare; 5 – deschidere; deschidere; 6 – evacuare evacuare piesă ( a, d – membrane membrane elastice; b – matri matriţă rigidă; c – semifabricat) semifabricat)

Fig.5.92 - A doua ambutisare realizat ă prin ambutisare hidraulic ă în matriţă cu poanson rigid

Fig.5.91 - A doua ambutisare realizat ă prin ambutisare hidraulic ă în matriţă cu poanson rigid


- 48 -

5.6.5. Ambutisarea rotativă Procedeul este folosit pentru ob ţinerea pieselor de revolu ţie cu diverse configuraţii, în volume de fabricaţie relativ mici, şi cu costuri mult reduse în compara ţie cu ambutisarea în matriţă. Pentru aceasta, semifabricatul sub forma unui disc este fixat axial pe partea frontal ă a unui calapod (ce joac ă rolul poansonului de la ambutisarea obi şnuită) şi este antrenat în mi şcare de rotaţie, fiind deformat treptat cu ajutorul unei scule cu forma activ ă adecvată sau al unor role, până când ia forma calapodului (fig.5.93, 5.94). Prelucrarea se realizeaz ă pe o maşina de tipul unui strung foarte simplu, caz în care scula de deformare este controlat ă şi condusă manual, sau pe ma şini speciale cu comandă numerică. In timpul prelucr ării, datorită trecerilor succesive prin care se realizeaz ă deformarea, se produce o ecruisare mai puternică a materialului decât la ambutisarea în matri ţă, ca şi subţieri uneori importante şi neintenţionate (mai ales la prelucrarea manuală).

Fig.5.93

Fig.5.94

Fig.5.95 - Maşină pentru ambutisarea rotativă a pieselor mari

Procesul de Ambutisare

Recommend Documents