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 se face prin redistribuirea de material în stare solidă ( nu prin îndepărtarea de material ) în concordanţă 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 (a materialului ) . 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 complexitatea piesei

procedeul de deformare plastică ales va fi matri ţ area .

Pentru realizarea piesei prin forjare liberă se va lua în calcul rolul funcţional al acesteia stabilit la capitolul 1 şi materialul din care aceasta va fi realizată (OLC 45).

Trebuie ales tipul semifabricatului iniţial , însă conform legii volumului constant, trebuie cunoscută masa semifabricatului brut matriţat pentru a afla volumul acestuia şi după aceea , adunând pierderile care apar în timpul procesului de matriţare (adaosurile necesare şi pierderile prin ardere), să aflăm volumul de material pe care îl are semifabricatul iniţial .

Calculul masei semifabricatului care se face împărţind desenul piesei brut matriţate în 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 limita superioară numită temperatură de început de deformare iar limita inferioară numită temperatură de sfârşit de deformare .

Pentru OLC 45 găsim intervalul :Marca materialului Temperatura de deformare

de început [C] de sfârşit [C]OLC45 1150 800

Se alege matriţarea , deoarece pentru ca pe lângă obţinerea unor semifabricate cu configuraţii de la cele mai simple la cele mai complexe se mai obţin şi rugozităţi foarte bune (uneori nu mai necesită prelucrări ulterioare prin aşchiere) , procesul de fabricaţie are şi o precizie dimensională foarte bună ( ) , pot fi obţinute produse ale căror proprietăţi fizico-mecanice variază pe secţiune .

Însă acest proces de fabricaţie are şi un dezavantaj deosebit : cost foarte mare al matriţei .

Pentru a stabili procedeul tehnologic optim între forjare liberă şi forjare în matriţă trebuie ţinut cont de :

-configuraţia geometrică a piesei;-programa de producţie; -precizia dimensională;-gabarit(greutate).Semifabricatul iniţial (1) se aşează pe semimatriţa inferioară (2) care

este montată prin intermediul unui ghidaj „coadă de rândunică“(3) şi a unei pene plan-paralele(4) pe şabota presei sau nicovala ciocanului(5).

Semifabricatul este deformat cu forţa de deformare plastică Pm cu ajutorul semimatriţei superioare prinsă prin intermediul unui ghidaj „coadă de rândunică“(8) şi a unei pene plan-paralele(9) pe culisorul presei sau pe berbecul ciocanului.In semimatriţa inferioară s-a practicat prin aşchiere semicavitatea de matriţare (6) iar în semimatriţa superioară semicavitatea de matriţare(11).

Prin închiderea matriţei rezultă piesa brut matriţată(12) prevăzută cu bavura(13), datorită canalelor de bavură(14).In urma debavurării rezultă piesa matriţată(15).

Tehnologia matriţarii:1. stabilirea rolului funcţional al piesei folosind analiza

morfofuncţională a suprafeţelor(vezi cap.1) ;

2. alegerea materialului pe baza analizei valorilor optime (vezi cap.2);

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 în matriţă:

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

adaosuri de înclinare pentru a uşura extragerea piesei din matriţă;

adaosuri prin raze de racordare Rc pe toate suprafeţele de racordare ;

mărimea acestor adaosuri depinde de dimensiunile piesei finite, iar valorile lor sunt date în STAS - uri.

4. Alegerea planului de separaţie se face astfel încât să se asigure o extragere a piesei din matriţă, o curgere uşoară a materialului şi economii de material;5. calculul masei semifabricatului iniţial se face împărţind desenul

piesei brut matriţate în suprafeţe simple cărora li se calculează volumul şi masa . Masa totală a semifabricatului brut matriţat este data de expresia :

MSf=mPf+ma+mAp+mAt+mRc+mcb

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 ;Vpf=V1+2 V2+ V3-2* V4

V1=*r2*h=*12.52*100= 49062.5 mm3

V2=40*12.5*34=17000 mm3

V3=10*65*34=22100 mm3

V4=*102*12.5=3925 mm3

Vpf=49062.5+2*17000+22100-2*2925=97312.5mm3=0.0973125dm3

mpf=*Vpf=7,7*0.0993125=0.749kg =749g ma=2,13%mpf=15.95g

mAp=20%mpf=149.8gmRc=1,81%mpf=13.55gmI=2,5%mpf=18.72g

msf=974g V1=126493 mm3

Vcb=0,3V1=37948 mm3 Vsf=164441 mm3

6. Alegerea semifabricatului iniţial: piese brut matriţate, bare laminate;

Se va folosi un lingou de dimensiunide 60x145x20.

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 de vedere se deosebesc:

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

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

- producţie de masă - număr foarte mare de produse de acelaşi fel care se repetă după o anumită perioadă de timp; foloseşte utilaje speciale şi specializate; S.D.V.-uri speciale 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 2.000 de bucăţi :

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

CF/buc = 3.000 lei CT/lot=46.000.000 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 un lot are 2.000 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 2.000 de bucăţi este :

CT = CF/lot + CV/buc * n = 6.000.000 + 20.000 * 2.000 = 46.000.000. lei

Analiza economică a procedeului de matriţare

CF/buc = 14000 lei CT/lot=40.000.000 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: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 2.000 de bucăţi este :

CT = CF/lot + CV/buc * n = 28.000.000 + 6.000 * 2.000 = 40.000.000. 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 = bucăţi

Rezultă că procedeul de obţinere prin matriţare a piesei fuzeta este mai eficient din punct de vedere economic .

Capitolul 7

Tehnologia matriţării

Pentru ca un semifabricat să fie produs prin tehnologia matriţării , trebuie urmate etapele :

1) Stabilirea rolului funcţional al piesei .(capitolul 1) 2) Alegerea materialului optim .(capitolul 2)3) Întocmirea desenului piesei brut-finite pe care se trec toate

adaosurile .(capitolul 5)4) Alegerea planului de separaţie astfel încât să se facă o extracţie

uşoară a piesei din matriţă , o curgere uşoară a materialului şi economii de material .(capitolul 5)

5) Stabilirea masei semifabricatului iniţial .(capitolul 5)6) Alegerea semifabricatului iniţial . (capitolul 5)7) Debitarea la dimensiuni ţinând cont de legea volumului constant8) Control iniţial (nedistructiv) .9) Tratament termic iniţial (recoacere de înmuiere) .10) Pregătire pentru matriţare : curăţire , decapare .11) Stabilirea parametrilor regimului de încălzire .12) Alegerea utilajului în vederea încălzirii .13) Stabilirea succesiunii logice a calibrelor de matriţare .14) Alegerea utilajului pentru matriţare (piese) .15) Matriţarea propriuzisă .16) Debavurarea .17) Îndreptarea sau îndepărtarea eventualelor defecte apărute în

timpul debavurării .18) Calibrarea (mărirea preciziei dimensionale şi îmbunătăţirii

rugozităţii suprafeţelor) .19) Curăţirea şi/sau îndepărtarea straturilor de material ars ce

rămâne după matriţare ,în tobe rotative cu jet de nisip sau alice .20) Control final .21) Tratament termic final .22) Ambalare şi trimitere la beneficiar .

Unul din punctele importante a tehnologiei de forjare care nu a fost discutat până acum şi care are o importanţă deosebită , este încălzirea materialelor metalice în vederea prelucrarii prin deformare plastică . Aceasta este foarte importantă din punct de vedere a alegerii 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 înstalaţiile de încălzire se împart în două mari categorii :

Instalaţii de încălzire cu flacără (cuptoare cu flacară ) 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 cu cameră ;- cuptoare cu temperatură crescătoare de la locul de încarcare al semifabricatului spre locul 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 de combustibil arsă în focar . Pentru a micşora pierderile de material prin ardere se utilizează mufle din material refractersau 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 o zonă de preîncălzire I , o zonă de încălzire II şi o zonă de egalizare a temperaturilor III . Semifabricatele parcurg spaţiul cuptorului prin împingere sau prin cădere libera pe un spaţiu înclinat .

Instalaţii de încălzire electrice

Cuptoarele cu rezistenţe electrice pot fi prevăzute cu o rezistenţă metalică sub formă de spirală , înfăsurată în jurul camerei cuptorului ( figura d) sau cu rezistenţe ceramice – bare de silită – amplasate pe partea de sus sau pe pereţii laterali ai camerei cuptorului . Temperaturile realizate de al 2-lea cuptor sunt mai mari decât la primul , putându-se încalzi şi semifabricate di oţel .

În general acest tip de instalaţii realizează o încalzire superioară celor cu flacără deoarece :- asigură o reglare precisă a temperaturii prin modificarea parametrilor curentului electric de alimentare ;- asigură pierderi mai mici prin oxidare ;- nu poluează mediul înconjurător .

Capitolul 8

Echipamentul tehnologic necesar obţinerii piesei semifabricat prin matriţare

Echipamentul tehnologic se compune din :

- prese de matriţare;- 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 în lucrul cu utilajele de mai sus .