7/16/2019 forjare

http://slidepdf.com/reader/full/forjare 1/12

Capitolul 5Obţinerea piesei semifabricat printr-un procedeu de deformare

plastică

Plasticitatea este proprietatea tehnologică a unui material de a suferi deformaţii permanente sub acţiunea unor forţe exterioare .

Ca urmare , obţinerea unei piese care să corespundă unui anumit rol funcţional seface prin redistribuirea de material în stare solidă ( nu prin îndepărtarea de material ) înconcordanţă cu sistemul de forţe care acţionează asupra materialului .

Cel mai vechi procedeu de deformare plastică este forjarea .Forjarea este procesul de prelucrare prin deformare plastică ce constă în

introducerea în volumul de material a unor stări tensionale care să producă curgerea sa (amaterialului ) . Aceste forţe se aplică prin lovire şi/sau presare .

Forjarea este de două feluri :- liberă , când curgerea materialului se face liber sub acţiunea unor forţe de

lovire:-  în matriţă (matriţare) , când curgerea materialului este limitată cavitaţional ,

sub acţiunea unor forţe de lovire şi/sau presare .Ţinând cont de programa de fabricaţie şi de dimensiunile de gabarit relativ reduse

 procedeul de deformare plastică ales va fi forjarea liberă .Pentru obţinerea piesei se va utiliza un ciocan cu dublu sistem de alimentare, cu

dublă compresie, ce foloseşte abur la o presiune de 8 atmosfere .

Pentru realizarea piesei prin forjare liberă se va lua în calcul rolul funcţional alacesteia stabilit la capitolul 1 şi materialul din care aceasta va fi realizată (Fe250 )

Trebuie ales tipul semifabricatului iniţial , însă conform legii volumului constant,trebuie cunoscută masa semifabricatului brut forjat pentru a afla volumul acestuia şidupă aceea , adunând pierderile care apar în timpul procesului de forjare (adaosurilenecesare şi pierderile prin ardere), să aflăm volumul de material pe care îl aresemifabricatul iniţial .

Calculul masei semifabricatului care se face împărţind desenul piesei brut forjateîn părţi simple cărora la calculăm volumul şi masa .

Alegerea semifabricatului iniţial :Se aleg lingouri ( pentru dimensiuni mari ) , bare sau plăci turnate continuu

(pentru dimensiuni medii) , prelaminate sau laminate ( pentru dimensiuni mici ) .Pentru ca materialele să fie uşor deformabile plastic , acestea trebuie încălzite în

 prealabil în cuptoare speciale .Însă şi aici există reguli bine definite de standarde special elaborate în acest sens.

Astfel că există un interval de temperaturi în care se poate face deformarea care are

7/16/2019 forjare

http://slidepdf.com/reader/full/forjare 2/12

limita superioară numită temperatură de început de deformare iar limita inferioarănumită temperatură de sfârşit de deformare .

Pentru materialul din care este făcută  piesa găsim intervalul :Marca materialului Temperatura de deformare

de început [°C] de sfârşit [

°C]Fe250 1200 800

Trebuie ştiut de la bun început că oricât de complexă ar fi piesa ce se vrearealizată prin forjare liberă procesul tehnologic este o succesiune logică de operaţii de

 bază .Aceste operaţii de bază sunt :

• refularea : operaţie ce constă în creşterea dimensiunii secţiunii transversale a unuisemifabricat ;

•  întinderea simplă : este operaţia de forjare liberă ce constă în creşterea în modsubstanţial a lungimii unui semifabricat ;

•  întinderea pe dorn : constă în modificarea diametrului exterior a unuisemifabricat tubular ;

• lărgirea pe dorn : constă în modificarea diametrului interior şi exterior a unei piese de formă tubulară ;

• găurirea prin forjare liberă  permite obţinerea de găuri pătrunse sau nepătrunsefără îndepărtare de material sub acţiunea forţelor exterioare ;

•  îndoirea constă în modificarea poziţiei axei iniţiale a semifabricatului;•

răsucirea realizează modificarea poziţiei unei părţi dintr-un semifabricat în raportcu celelalte părţi ;• tăierea prin forjare liberă duce la porţionarea semifabricatului iniţial în mai

multe părţi componente (decupare pe contur deschis ,crestare, şliţuire , retezaredecupare pe contur închis) ;

• sudarea prin forjare liberă permite obţinerea de îmbinări nedemontabile .Tehnologia forjării libere :Pentru ca un produs să poată fi obţinut prin forjare liberă trebuie să parcurgă

următoarele etape :1. Stabilirea rolului funcţional al piesei folosind analiza morfofuncţională a

suprafeţelor ;2. Alegerea materialului pe baza analizei valorilor optime ;3. Întocmirea desenului piesei brut forjate se face pornind de la desenul

 piesei finite pe care se adaugă :• adaosurile de prelucrare Ap   pe toate suprafeţele a căror precizie

dimensională şi calitatea acestora nu se pot obţine direct prin forjare liberă:

7/16/2019 forjare

http://slidepdf.com/reader/full/forjare 3/12

• adaosuri tehnologice At  pe toate suprafeţele care nu au rezultat prin forjareliberă şi în scopul simplificării constructive a formei piesei ;

• adaosuri de debitare Ad  pe toate suprafeţele de separaţie ;• adaosuri prin raze de racordare R c  pe toate suprafeţele de racordare ;

* mărimea acestor adaosuri depinde de dimensiunile piesei finite, iar valorile lor suntdate în STAS - uri.4. Calculul masei semifabricatului iniţial se face împărţind desenul piesei

 brut forjate în suprafeţe simple cărora li se calculează volumul şi masa . Masa totală asemifabricatului brut forjat este data de expresia :

MSf =mPf +ma+mAp+mAt+mRc+mAd+mcp+mg

unde :- mSf  : masa totală a semifabricatului brut forjat ;- 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 ;- mcp : masa pierderilor cu capetele de prindere ;- mg : masa pierderilor prin găurire ;

mpf = V* ρ =

= (π*652

*11.8-π*352

*11.8)+π*352

*40-π*202

*40-13*3.3*40)mm3

** 7.8g/cm3== 213302mm 3 *7.8 g/cm3 == 213.302cm 3 * 7.8 g/cm 3 = 1664g = 1.7 kg

Unde V=V1+V2-V 3-V 4 , unde V1=V1’-V1

’’

ma = 1.5%mPf   = 0.0255kgmAp = 1%mPf +(V3+V4)/(V1+V2)%mpf  = (1%+20%)mpf=21%mpf=0.35 kgmAt = 3%mPf  = 0.051 kgmRc = 0.5%mpf = 0.0085mAd = 2%mPf   = 0.034 kgmcp = 0mg = 0Rezultă în final că , semifabricatul brut forjat va avea masa cu 28% mai mare

decât masa piesei finite : mSf =1.7 kg * 128/100 = 2.2 kg

7/16/2019 forjare

http://slidepdf.com/reader/full/forjare 4/12

5.Alegerea semifabricatului iniţial;Volumul piesei brut forjate este :V =msf/ 7.8g/cm3= 2200g / 7.8 g/cm3 = 282 cm3 =282000 mm3

Se aleg: - lingouri de dimensiunea : 100mm x 100mm x 30 mm

Capitolul 6Analiza tehnico-economică a două

procedee tehnologice de obţinere a piesei

Oricare tehnologie trebuie să realizeze maximum de eficienţă pentru care a fost proiectată în momentul aplicării ei. Piesa trebuie realizată :

- mai repede ;- mai bine ;- mai ieftin ;- la momentul oportun.Factorii care influenţează eficienţa procedeului tehnologic sunt :- costul;- productivitatea;- fiabilitatea;- consumul de energie;

- consumul de material;- protecţia mediului;- protecţia operatorului.Eficienţa presupune optimizarea din punct de vedere al tuturor acestor factori.

Acest lucru este foarte dificil de realizat, întotdeauna existând factori prioritari.Pentru realizarea analizei tehnico-economice vom lua în considerare procesele

tehnologice de turnare şi de matriţare.Foarte important pentru întocmirea unei tehnologii de realizare a piesei este

numărul de bucăţi care trebuie realizate(programa de producţie). Din acest punct devedere se deosebesc:

-producţie individuală- care se referă la realizarea unui singur produs sau a unuinumăr foarte mic de produse care nu se mai reia în timp; foloseşte maşini unelteuniversale, S.D.V.-uri universale, productivitatea este foarte mică, preţul de cost estefoarte mare, necesită muncitori cu înaltă calificare;

-producţie de serie - se referă la un număr mare de producţie, foloseşte maşiniunelte universale şi specializate, S.D.V.-uri universale şi specializate, productivitateaeste medie, preţul de cost este mediu, necesită muncitori calificare medie;

7/16/2019 forjare

http://slidepdf.com/reader/full/forjare 5/12

- producţie de masă - număr foarte mare de produse de acelaşi fel care se repetădupă o anumită perioadă de timp; foloseşte utilaje speciale şi specializate; S.D.V.-urispeciale şi specializate; muncitori cu calificare redusă (cu excepţia muncitorului reglor);

 productivitate foarte mare; preţ de cost mic(bunuri de larg consum).

Analiza economică a procedeului de turnare

Se vor folosi următoarele notaţii :- ştiind că un lot are 1.000 de bucăţi :

• CT =cost total;• CF =cost fix;• CV =cost variabil.

CF/buc = 3.000 lei CT/lot=26.000.000 leiCV/buc =20.000 lei CF/lot=6.000.000 lei

  CV/ lot=40.000.000 lei

Luând în considerare cheltuielile de stocaj s = 600 lei/buc rezultă şi ştiind că unlot are 1.000 bucăţi:

C = CF/lot /n+CV/lo+sn ;Din formulele anterioare se poate calcula numărul de bucăţi rentabile pentru

 procedeul respectiv:nop=( CF/lot /s)1/2=100buc

Deci costul total pentru 1.000 de bucăţi este :

CT = CF/lot + CV/buc * n = 6.000.000 + 20.000 * 1.000 = 26.000.000. lei

Analiza economică a procedeului de forjare

CF/buc = 14000 lei CT/lot=34.000.000 leiCV/buc =6.000 lei CF/lot=28.000.000 lei

  CV/lot=12.000.000 lei

Luând în considerare cheltuielile de stocaj s= 600 lei/buc rezultă:

7/16/2019 forjare

http://slidepdf.com/reader/full/forjare 6/12

C = CF/lot /n+CV/lo+sn ;Din formulele anterioare se poate calcula numărul de bucăţi rentabile pentru

 procedeul respectiv: nop=( CF/lot /s)1/2=216buc

Deci costul total pentru 1.000 de bucăţi este :

CT = CF/lot + CV/buc * n = 28.000.000 + 6.000 * 1.000 = 34.000.000. lei

Compararea celor două procedeelortehnologice de obţinere a piesei

Pentru determinarea procedeului de obţinere optim , folosim o metodă grafică . Numărul de bucăţi pentru care costurile de producţie pentru cele două procedee

sunt aceleaşi este :

 N = 000.1000.6000.20

000.000.26000.000.34

)/

()/

(

)/

()/

(

=

−

−

=

−

−

  forjarebucvC 

turnarebucvC 

  forjarelot t C 

turnarelot t C 

bucăţi

Rezultă că procedeul de obţinere prin forjare a piesei este mai eficient dinpunct de vedere economic .

7/16/2019 forjare

http://slidepdf.com/reader/full/forjare 7/12

Capitolul 7Tehnologia forjării libere

Pentru ca un semifabricat să fie produs prin tehnologia de forjare liberă , trebuieurmate etapele :

1) Stabilirea rolului funcţional al piesei semifabricat , folosind analizamorfofuncţională a suprafeţelor (capitolul 1) ;

2) Alegerea materialului optim cu ajutorul metodei valorilor optime (capitolul 2) ;3) Întocmirea desenului piesei brut forjate (capitolul 5) ;4) Calculul masei semifabricatului iniţial (capitolul 5) ;5) Alegerea semifabricatului iniţial (capitolul 5) ;

6) Debitarea semifabricatului iniţial la dimensiuni : se face respectând legeavolumului constant ;

7) Controlul iniţial al semifabricatului : se face prin metode de control nedistructive( ultrasunete , raze X etc. ) . Acest control împiedică semifabricatele iniţiale care audefecte să intre în procesul de fabricaţie .

8) Tratament termic iniţial : se face o recoacere de înmuiere pentru a creşte plasticitatea materialului se vrea a fi supus procesului de forjare liberă .

9) Stabilirea parametrilor regimului de încălzire;10) Stabilirea succesiunii logice a operaţiilor de forjare liberă ;

11) Alegerea utilajului pe care se va face operaţia de forjare ;12) Forjarea propriuzisă : se face respectând succesiunea logică a operaţiilor deforjare liberă ;

13) Curăţirea : se face pentru a îndepărta straturile de material ars prin forjare ;14) Tratament termic final ;15) Control final (CTC) ;16) Ambalarea şi trimiterea către beneficiar .

7/16/2019 forjare

http://slidepdf.com/reader/full/forjare 8/12

Unul din punctele importante a tehnologiei de forjare care nu a fost discutat pânăacum şi care are o importanţă deosebită , este încălzirea materialelor metalice în vederea

 prelucrării prin deformare plastică . Aceasta este foarte importantă din punct de vedere aalegerii utilajului de încălzire folosit .

Se ştie că încălzirea semifabricatului se poate face în două moduri :-  prin introducerea semifabricatului într-un mediu cald ;-  prin producerea căldurii în masa semifabricatului .

Cea mai uşor de realizat şi cea mai răspândită modalitate de încălzire este prima :semifabricatele se introduc în spaţiul e lucru al instalaţiei de încălzire, spaţiu care adus în

 prealabil la o temperatura superioară celei la care se poate face deformarea .In funcţie de sursa de căldură folosită instalaţiile de încălzire se împart în două

mari categorii :Instalaţii de încălzire cu flacără (cuptoare cu flacără )Cuptoarele se împart şi ele în două mari categorii după distribuţia căldurii în interior:

- cuptoare cu temperatură constantă în tot spaţiul de lucru numite cuptoare cucameră ;

- cuptoare cu temperatură crescătoare de la locul de încărcare al semifabricatului sprelocul de descărcare al acestuia .

Cuptoarele cu cameră (figura a ) ,se pot construi cu vatră fixă sau mobilă iar temperatura din interiorul lor poate varia într-un interval îngust prin varierea cantităţii

FOCAR FOCAR

Vatra

Piesa Izolatie termicaMuflã

1 2 3

a) b)

c)

I - circulatia

semifabricatelor ;

II- circulatia gazelor 

arse .

7/16/2019 forjare

http://slidepdf.com/reader/full/forjare 9/12

de combustibil arsă în focar . Pentru a micşora pierderile de material prin ardere seutilizează mufle din material refractar sau oţel aliat refractar , figura b .

Cuptoarele cu propulsie (figura c) , sunt utilizate la producţia de serie mare şi masă ,deoarece sunt foarte productive . Încălzirea semifabricatelor făcându-e treptat de la ozonă de preîncălzire

I, o zonă de încălzire

IIşi o zonă de egalizare a temperaturilor 

III.

Semifabricatele parcurg spaţiul cuptorului prin împingere sau prin cădere libera pe unspaţiu înclinat .

Instalaţii de încălzire electrice

Cuptoarele cu rezistenţe electrice pot fi prevăzute cu o rezistenţă metalică subformă de spirală , înfăşurată în jurul camerei cuptorului ( figura d ) sau cu rezistenţeceramice – bare de silită – amplasate pe partea de sus sau pe pereţii laterali ai camereicuptorului ( figura e ). Temperaturile realizate de al 2-lea cuptor sunt mai mari decât la

 primul , putându-se încălzi şi semifabricate di oţel .În general acest tip de instalaţii realizează o încălzire superioară celor cu flacără

deoarece :- asigură o reglare precisă a temperaturii prin modificarea parametrilor curentuluielectric de alimentare ;- asigură pierderi mai mici prin oxidare ;- nu poluează mediul înconjurător .

Alt punct neatins este succesiunea logică a operaţiilor de forjare . Aceastăsuccesiune este detaliată în desenul următor :

Rezistentaelectrica

Bare de silita

Vatrad) e)

7/16/2019 forjare

http://slidepdf.com/reader/full/forjare 10/12

1. Alegerea semifabricatului iniţial2. Întinderea simplă3. Retezarea la dimensiuni a

semifabricatului4. Refularea5. Găurirea6. Întinderea pe dorn7. Lărgirea pe dorn8. Crestare circulară

9. Întinderea suprafeţei exterioarelaterale10. Planarea11. Calibrarea găurii

7/16/2019 forjare

http://slidepdf.com/reader/full/forjare 11/12

Capitolul 8Echipamentul tehnologic necesar obţinerii piesei semifabricat

prin forjare

Echipamentul tehnologic se compune din :

- ciocane mecanice sau prese de forjare;- instrumente de control nedistructiv : cu ultrasunete , cu raze X , cu lichide penetrante;- şublere , micrometre , pasametre pentru controlul dimensional;- cuptoare pentru tratamente termice ;

-  perii de sârmă- cleşti de prindere;- fierăstraie mecanice pentru debitare ;-  personal specializat care să aibă calificarea necesară pentru lucrul cuutilajele de mai sus .

1-cilindru delucru2-piston3-brat delegatura4-ghidaje5-berbec6-ciocan7-semifabricat

8-nicovala9-sabota

Schema ciocanului pentru forjare

7/16/2019 forjare

http://slidepdf.com/reader/full/forjare 12/12