Capitolul 5Obinerea piesei semifabricat printr-un procedeu de deformare plasticPlasticitatea este proprietatea tehnologic a unui material de a suferi deformaii permanente sub aciunea unor fore exterioare . Ca urmare , obinerea unei piese care s corespund unui anumit rol funcional se face prin redistribuirea de material n stare solid ( nu prin ndeprtarea de material ) n concordan cu sistemul de fore care acioneaz asupra materialului . Cel mai vechi procedeu de deformare plastic este forjarea . Forjarea este procesul de prelucrare prin deformare plastic ce const n introducerea n volumul de material a unor stri tensionale care s produc curgerea sa (a materialului ) . Aceste fore se aplic prin lovire i/sau presare . Forjarea este de dou feluri :

lovire:

liber , cnd curgerea materialului se face liber sub aciunea unor fore de

n matri (matriare) , cnd curgerea materialului este limitat cavitaional , sub aciunea unor fore de lovire i/sau presare . innd cont de programa de fabricaie i de dimensiunile de gabarit relativ reduse procedeul de deformare plastic ales va fi matritare . Pentru obinerea piesei se va utiliza un ciocan cu dublu sistem de alimentare, cu dubl compresie, ce folosete abur la o presiune de 8 atmosfere . Pentru realizarea piesei prin matritare se va lua n calcul rolul funcional al acesteia stabilit la capitolul 1 i materialul din care aceasta va fi realizat (vezi capitolul 2) Trebuie ales tipul semifabricatului iniial , ns conform legii volumului constant, trebuie cunoscut masa semifabricatului brut pentru a afla volumul acestuia i dup aceea , adunnd pierderile care apar n timpul procesului de matritare (adaosurile necesare i pierderile prin ardere), s aflm volumul de material pe care l are semifabricatul iniial . Calculul masei semifabricatului care se face mprind desenul piesei brut matritate n pri simple crora la calculm volumul i masa . Alegerea semifabricatului iniial : Se aleg lingouri ( pentru dimensiuni mari ) , bare sau plci turnate continuu (pentru dimensiuni medii) , prelaminate sau laminate ( pentru dimensiuni mici ) . Pentru ca materialele s fie uor deformabile plastic , acestea trebuie nclzite n prealabil n cuptoare speciale .

-

ns i aici exist reguli bine definite de standarde special elaborate n acest sens. Astfel c exist un interval de temperaturi n care se poate face deformarea care are limita superioar numit temperatur de nceput de deformare iar limita inferioar numit temperatur de sfrit de deformare . Pentru OLC 45 gsim intervalul : Marca materialului Temperatura de deformare de nceput [C] de sfrit [C] OLC45 1200 850 Exemple de operatii de baza ale forjarii libere. Aceste operaii de baz sunt : refularea : operaie ce const n creterea dimensiunii seciunii transversale a unui semifabricat ; ntinderea simpl : este operaia de forjare liber ce const n creterea n mod substanial a lungimii unui semifabricat ; ntinderea pe dorn : const n modificarea diametrului exterior a unui semifabricat tubular ; lrgirea pe dorn : const n modificarea diametrului interior i exterior a unei piese de form tubular ; gurirea prin forjare liber permite obinerea de guri ptrunse sau neptrunse fr ndeprtare de material sub aciunea forelor exterioare ; rsucirea realizeaz modificarea poziiei unei pri dintr-un semifabricat n raport cu celelalte pri ; tierea prin forjare liber duce la porionarea semifabricatului iniial n mai multe pri componente (decupare pe contur deschis ,crestare, liuire , retezare decupare pe contur nchis) ; sudarea prin forjare liber permite obinerea de mbinri nedemontabile . Tehnologia matritarii : Pentru ca un produs s poat fi obinut prin forjare liber trebuie s parcurg urmtoarele etape : 1. Stabilirea rolului funcional al piesei folosind analiza morfofuncional a suprafeelor ;

ndoirea const n modificarea poziiei axei iniiale a semifabricatului;

2. Alegerea materialului pe baza analizei valorilor optime ;

3. Intocmirea desenului piesei brut forjate se face pornind de la desenul pieseifinite pe care se adaug :

adaosurile de prelucrare Ap pe toate suprafeele a cror precizie dimensional i calitatea acestora nu se pot obine direct prin matritare: adaosuri tehnologice At pe toate suprafeele care nu au rezultat prin matritare i n scopul simplificrii constructive a formei piesei ; adaosuri de debitare Ad pe toate suprafeele de separaie ;

adaosuri prin raze de racordare Rc pe toate suprafeele de racordare ; * mrimea acestor adaosuri depinde de dimensiunile piesei finite, iar valorile lor sunt date n STAS - uri. 4. Alegerea planului de separaie astfel nct s se fac o extracie uoar a piesei din matri , o curgere uoar a materialului i economii de material. 5. Calculul masei semifabricatului iniial se face mprind desenul piesei brut matritate n suprafee simple crora li se calculeaz volumul i masa . Masa total a semifabricatului brut matritat este data de expresia : MSf=mPf+ma+mAp+mAt+mRc+mAd unde :

-

mSf : masa total a semifabricatului brut matritat; mPf : masa piesei finite ; ma : masa pierderilor prin arderea materialului ; mAp : masa pierderilor cu adaosurile de prelucrare ; mAt : masa pierderilor cu adaosurile tehnologice ; mRc : masa pierderilor prin raze de racordare ; mAd : masa pierderilor prin adaosurile de debitare ;

Vpf = [(*152*19,8)+( *112*22,7)+( *112*15,9)+( *132*13,5)+( *102*18,7)+ ( *42*13,1)+( *112*5)-( *52*5)-( *22*3)-( *12*4)] = 43827,416 mm3 = 0,0438 dm3

mpf = V*= 0,0438*7,8= 0,341 kg ma = 2%*0,341=0,00682 kg mAp = 0,0352 kg mAt = 0,0112 kg mRc = 0,0019 kg mAi = 0,0079 kg MSf = 0,341+0,00682+0,0352+0,0112+0,0019+0,0079 = 0,404 kg

6.Alegerea semifabricatului iniial; Se face in functie de configuratia geometrica a piesei matritate: - lingouri- piese dedimensiuni mari - bare, plci turnate piese de dimensiuni medii - semifabricate laminate piese de dimensiuni mici Semifabricatul supus forjarii se alege pe baza legii volumului constant ca fiind o bara de forma circulara (conform STAS 333-77)cu diametrul de 41 mm si lungimea de 118,5 mm 7. Debitarea semifabricatului iniial la dimensiuni se face respectnd legea volumului constant. Forta maxima,F, in functie de care se alege utilajul de debitat, este data de relatia: F=r *S in care:S-suprafata forfecata; r - rezistenta la forfecare(r 0,8*Rr) F = 0,8*45*3820,65=137543.4 daN Pentru debitare, conform recomandarilor si indicatorilor de utilizare a diferitelor metode de debitare s-a ales: - Metoda ~ Forfecare la rece

-

Calitatea taierii ~ Scazuta Productivitatea ~ Foarte mare Pret de cost al sculelor ~ Relativ scazut Tolerante ~ 1 .... 6 8. Control iniial.

Indiferent de forma, dimensiunile si starea semifabricatul acestea trebuie sa indeplineasca la receptie urmatoarele conditii principale: -sa corespunda din punct de vedere al compozitiei chimice si al dimensiunilor prevazute in standardele in vigoare, normelor interne sicertificatelor de calitate eliberate de producator; -sa nu prezinte pe suprafata defecte gen crapaturi, exfolieri, suprapuneri de material, care prin matritare sa conduca la scoaterea materialului din procesul de productie. -sa nu aiba defecte interioare cum ar fi incluziunile, suflurile, fisurile, segregatiile,microretasurile care sa fie in afara limitelor prescrise. Controlul initial se va realiza prin metoda ultrasunetelor. 9.Tratament termic initial. Se va face o recoacere de inmuiere. 10.Pregatirea suprafetelor in vederea matritarii. Se va realiza o curatire de oxizi a semifabricatului initial, o decapare sau o degresare. 11.Incalzirea semifabricatelor in vederea matritarii.Prin incalzirea semifabricatelor pentru deformare plastica se urmareste micsorarea limitei de curgere a materialului la valori cat mai mici, obtinerea unei structuri care sa asigure o deformare usoara, reducerea impuritatilor depuse in limita dintre cristale prin difuzia lor partiala in masa metalica, reducerea tensiunilor si omogenizarea structurii. Astfel pentru OLC45 avem urmatoarele valori: -temperatura de inceput de deformare:1200o C -temperatura de sfarsit de deformare:850o C Durata de incalzire se calculeaza cu formula: t1=K1K2dd unde K1=5, d=0,30 m, K2=1 t1=0,82 h -viteza de incalzire vp=1,3 mm/s Pentru piesa ax in 5 trepte care face parte din categoria pieselor mici de forma simpla sa ales un cuptor de inductie de inalta frecventa, recomandat in cazul acestor categorii de piese. 12.Stabilirea succesiunii logice a calibrelor de matritare. Semifabricatul matritat ax orientare avand o configuratie simpla, se obtine dintr-o singura operatie de matritare.

13.Alegerea utilajului pentru matritare.Se face tinand cont de configuratia piesei dar si de dotarea intreprinderii.Astfel pentru piesa in discutie se impune alegerea unei masini de forjat verticala. Forta necesara matritarii pentru cazul cel mai general este: F=475455,3 daN Tinand cont de configuratia piesei si de forta necesara matritarii se alege pentru matritare o presa hidraulica, aceasta putand dezvolta forte mari de 1000...550000 kN. 14.Matritarea propriu zisa. 15.Debavurarea. Se aplica pieselor matritate deschis si consta in indepartarea surplusului de material rezultat la periferia piesei matritate in planul de separatie. 16.Redresarea si calibrarea. Dupa operatia de debavurare conturul acestora sufera modificari datorita unor factori care actioneaza asupra lor. Printre acestea se enumera : solicitari mecanice, tensiuni structurale, tensiunile termice provocate de racirea neuniforma. 17. Curatirea. Consta in inlaturea de pe suprafata pieselor a oxizilor si a suprapunerilor de material care s-au format in timpul matritarii si au ramas doar in stratul superficial. Oxizii se indeparteaza prin 2 metode: mecanica si chimica. 18.Tratament termic final. Se va efectua o recoacere la 170..220 HB. 19. Controlul final. Doreste sa puna in evidenta concordanta dintre conditiile tehnologice impuse produselor si rezultatele obtinute in cadrul procesului tehnologic de fabricatie aplicat. 20. Ambalarea si trimiterea catre beneficiar.

Capitolul 6 Analiza tehnico-economic a dou procedee tehnologice de obinere a pieseiOricare tehnologie trebuie s realizeze maximum de eficien pentru care a fost proiectat n momentul aplicrii ei. Piesa trebuie realizat :

- mai repede ; - mai bine ; - mai ieftin ; - la momentul oportun. Factorii care influeneaz eficiena procedeului tehnologic sunt : - costul; - productivitatea; - fiabilitatea; - consumul de energie; - consumul de material; - protecia mediului; - protecia operatorului. Eficiena presupune optimizarea din punct de vedere al tuturor acestor factori. Acest lucru este foarte dificil de realizat, ntotdeauna existnd factori prioritari. Pentru realizarea analizei tehnico-economice vom lua n considerare procesele tehnologice de turnare i de matriare. Foarte important pentru ntocmirea unei tehnologii de realizare a piesei este numrul de buci care trebuie realizate(programa de producie). Din acest punct de vedere se deosebesc: -producie individual- care se refer la realizarea unui singur produs sau a unui numr foarte mic de produse care nu se mai reia n timp; folosete maini unelte universale, S.D.V.-uri universale, productivitatea este foarte mic, preul de cost este foarte mare, necesit muncitori cu nalt calificare; -producie de serie - se refer la un numr mare de producie, folosete maini unelte universale i specializate, S.D.V.-uri universale i specializate, productivitatea este medie, preul de cost este mediu, necesit muncitori calificare medie; - producie de mas - numr foarte mare de produse de acelai fel care se repet dup o anumit perioad de timp; folosete utilaje speciale i specializate; S.D.V.-uri speciale i specializate; muncitori cu calificare redus (cu excepia muncitorului reglor); productivitate foarte mare; pre de cost mic(bunuri de larg consum).

Analiza economic a procedeului de matritareSe vor folosi urmtoarele notaii : - tiind c un lot are 10.000 de buci :

CT =cost total;

CF =cost fix; CV =cost variabil. CF/buc = 3.000 lei CV/buc =20.000 lei C

CT/lot=230.000.000 lei CF/lot=30.000.000 lei V/lot=200.000.000 lei

Lund n considerare cheltuielile de stocaj s = 500 lei/buc rezult i tiind c un lot are 10000 buci: C = CF/lot /n+CV/lot+sn ; C=30.000.000/10.000+200.000.000+500*10.0000=205.003.000lei Deci costul total pentru 10000 de buci este : CT = CF/lot + CV/buc * n = 230.000.000lei

Analiza economic a procedeului de turnareCF/buc = 5000 lei CV/buc =10.000 lei CT/lot=150.000.000 lei CF/lot=50.000.000 lei CV/lot=100.000.000 lei

Lund n considerare cheltuielile de stocaj s= 500 lei/buc rezult: C = CF/lot /n+CV/lo+sn ; C=50.000.000/10.000+100.000.000+500*10.000=105.005.000lei

Deci costul total pentru 10.000de buci este : CT = CF/lot + CV/buc * n = 150.000.000 lei

Compararea celor dou procedeelor tehnologice de obinere a pieseiPentru determinarea procedeului de obinere optim , folosim o metod grafic .

Numrul de buci pentru care costurile de producie pentru cele dou procedee sunt aceleai este :(C ) (C ) f / lot turnare f / lot matritare = 50.000.000 30.000.000 = 200 buc 20.000 10.000

(C ) (C ) v / buc matritare v / buc turnare

Rezult c procedeul de obinere prin matritare a axului in 5 trepte este mai eficient din punct de vedere economic .

Capitolul 7Tehnologia matritarii

Pentru ca un semifabricat s fie produs prin tehnologia matririi , trebuie urmate etapele : 1) Stabilirea rolului funcional al piesei .(capitolul 1) 2) Alegerea materialului optim .(capitolul 2) 3) ntocmirea desenului piesei brut-finite pe care se trec toate adaosurile . (capitolul 5) 4) Alegerea planului de separaie astfel nct s se fac o extracie uoar a piesei din matri , o curgere uoar a materialului i economii de material .(capitolul 5) 5) Stabilirea masei semifabricatului iniial .(capitolul 5) 6) Alegerea semifabricatului iniial . (capitolul 5) 7) Debitarea la dimensiuni innd cont de legea volumului constant 8) Control iniial (nedistructiv) . 9) Tratament termic iniial (recoacere de nmuiere) . 10) Pregtire pentru matriare : curire , decapare . 11) Stabilirea parametrilor regimului de nclzire . 12) Stabilirea succesiunii logice a calibrelor de matriare . 13) Alegerea utilajului pentru matriare (piese) . 14) Matriarea propriu zis . 15) Debavurarea . 16) Calibrarea (mrirea preciziei dimensionale i mbuntirii rugozitii suprafeelor) . 17) Curirea i/sau ndeprtarea straturilor de material ars ce rmne dup matriare ,n tobe rotative cu jet de nisip sau alice . 18) Tratament termic final . 19) Control final . 20) Ambalare i trimitere la beneficiar .

Capitolul 8 Echipamentul tehnologic necesar obinerii piesei semifabricat prin matritareEchipamentul tehnologic se compune din :

- prese de matriare;- instrumente de control nedistructiv : cu ultrasunete

- ublere , micrometre , pasametre pentru controlul dimensional; - cuptoare pentru tratamente termice ; - perii de srm - cleti de prindere; - fierstraie mecanice pentru debitare ; - personal specializat care s aib calificarea necesar n lucrul cu utilajele de mai sus .