PRELUCRAREA MATERIALELOR METALICE PRIN DEFORMARE PLASTICA 5.1. GENERALITATI Deformarea plastica este 0 metoda de prelucrare prin care piesele finite ori semifinite se objin ca urmare a actiunii unor forte exterioare ce modifica, in mod continuu sau intermitent si fara indepartare de material, forma semifabricatelor supuse prelucrarii. Facfind abstractie de unele pierderi tehnologice inevitabile, defor- marea plastica reprezinta un procedeu de prelucrare avantajos in ceea ce priveste economia de metal, fiind superior, sub acest aspect, prelucrarii prin aschiere. Prelucrarea prin deformare plastica este productiva, permi- te obfinerea unor piese cu forma geometrica relativ complexa, iar mate- rialele prelucrate prezinta proprietati mecanice imbunatafite, datorita unei structuri mai dense si fibrajului creat in urma prelucrarii. Precizia este ridicat si manopera relativ redusa. Datorita multiplelor avantaje pe care le prezinta, prelucrarea prin deformare plastica este larg raspandita in industrie; la unele utilaje, pon- derea pieselor componente obfinute in acest fel poate atinge 60 % sau chiar mai mult. Gama de piese fabricate prin deformare plastica este foarte larga atat din punctul de vedere al gabaritului (de la cateva grame la sute de tone), cAt si al materialelor prelucrate (ofeluri carbon, ofeluri slab ori inalt aliate, metale si aliaje neferoase). ‘Acest procedeu prezinta si unele dezavantaje cum sunt: investi- tiile inifiale mari si costul ridicat al sculelor. Procedeele de fabricare prin deformare plastica sunt: laminarea, extrudarea, tragerea, trefilarea, forjarea, matritarea, ambutisarea si alte prelucrari ale tablelor. 1355.2. MECANISMUL DEFORMARII PLASTICE Procedeele de deformare plastica au la bazA proprietatea de plas- ticitate a metalelor si aliajelor, care reprezinta capacitatea acestora de a pastra o parte din deformatiile suferite sub actiunea fortelor exterioare, atunci cnd acestea depasesc o anumita valoare. in general, orice corp sufera att deformatii elastice ¢,, cat si de- formatii plastice €, , deformatia totala € find: e=ate (1) Daca dupa inlaturarea forjelor exterioare corpul isi revine la fc ma lui inifiala (sufera o deformatie ¢, sub o anumita valoare conventis nal, de exemplu 0,2 %), deformatia se considera elastica. In acest caz, deformarea are loc prin deplasarea atomilor din pozitiile lor de echilibru stabil, in pozifii corespunztoare unei valori minime a energiei lor poten- tiale, marimea deplasarii nedepasind ordinul de marime al distantei dintre atomi. Deformatia elastica produsa este adeseori proportional cu ten- siunea ( respect legea lui Hooke: € = o /E) si nu produce modificari in structura interna a metalului sau a aliajului. Daca dupa inlaturarea forjei exterioare ce a provocat deformarea, corpul nu mai revine la starea si dimensiunile initiale (sufera 0 defor- mafie €, mai mare de 0,2 %), deformatia se considera plastica. Deforma- tia produsa nu mai respect legea Iui Hooke, iar corpul sufera modificari dimensionale si structurale importante. Din punct de vedere macroscopic deformarea plastica se poate explica prin existenta pe curba tensiune-deformatie a unui domeniu de curgere (fig. 5.1, a). De refinut c& nu toate metalele si aliajele prezinta aceasta zona de deformare; materialele metalice care nu au aceasta zona (ruperea se produce inainte ca deformarea plastica s4 apara) sunt con- siderate fragile (fig. 5.1, b). Microscopic problema deformarii plastice a metalelor si aliajelor cu plasticitate ridicaté este legata de modificarea echilibrului dintre grauntii cristalini sau din interiorul grauntilor cristalini, modificare ce se produce prin: alunecare, maclare sau combinat (alunecare si maclare). Materialele metalice tehnice sunt corpuri policristaline, a caror deformare plastica se compune dintr-o deformare intracristalina (a cris- 136talelor) si o deformare intercristalina (a substanfei intercristaline). Un policristal este mai rezistent la deformare in comparafie cu monocristalul, deoarece deformarea graunfilor in policristal are loc in condifii mult mai grele decat a grauntilor luati separat. ©) Domeniy de c aurgere .p- Se Rn A hh H / Ro bag / "Ey eet y fed hs | bs | /eformatia | [plastica ta pe riper & le] & e,% a b Fig. 5.1. Curba tensiune-deformatie: materiale tenace; b~ materiale fragile; 1 ~curba conventionala; 2~ curba reals. Deformarea intracristalina este cu atat mai dificil cu cat grauntii care compun cristalele sunt mai mici. La inceput se deformeaza plastic numai cristalele cu orientare fa- vorabili a planelor de alunecare, iar ceilalti graunti suferd o deformare elastica. Masa policristalina are o limita de elasticitate mai mare decat a monocristalului. Deformarea intercristalina se produce datorita faptului ca in tim- pul deformarii plastice a policristalului tot mai multi graunti se rotesc si iau pozitii favorabile alunecarii. Deformarea plastica a policristalului nu se produce uniform in toti grauntii. Unii graunti, cu orientare favorabila actiunii efortului,se deformeaza puternic, in timp ce ceilalti graunti nu se deformeaza de loc sau se deformeaza foarte putin. Aceasta anizotropie de deformare are urmari si asupra proprietatilor materialului deformat. Prin grad de deformare al unei piese se intelege marimea variatiei dimensionale suferite in cursul unei operafii de deformare plastica. Aces- 137ta se exprima ca fiind raportul dintre aria sectiunii semifabricatului si aria sectiunii piesei rezultat’ dup deformare (la forjare se mai utilizeaza si denumirea de coroiaj). 5.3. FENOMENE CARE INSOTESC PRELUCRAREA PRIN DEFORMARE PLASTICA. Prelucrarea prin deformare plastica este insofita de o serie de fe- nomene care afecteazA materialul supus prelucrarii, modificandu-i in mod substantial comportarea in timpul solicitarilor sau a prelucrarilor ulterioare. Ecruisarea. in timpul prelucrarii prin deformare plastica la rece se constata o modificare a proprietatilor mecanice ale materialului: rezisten- {ala rupere si duritatea cresc, in timp ce proprietatile care caracterizeaza plasticitatea materialului (alungirea relativa si gatuirea) se diminueaza, asa cum se prezinta in figura 5.2. De asemenea, apar modificari in struc- turd (grauntii cristalini se alungesc), iar unele proprietati fizice (con- ductivitatea termica si cea electrica, proprietatile magnetice) si chimice (rezistenta la coroziune) se schimba. Ansamblul aces- tor modificari ce afec- teaza materialul defor- mat poarta denumirea de ecruisare. Se constata ca, la un anumit grad de deformare, plasticitatea scade in asemenea ma- sura, incat prelucrarea in continuare prin de- Gradul de deformare formare plastica nu mai este posibila, din Fig. 5.2. Modificarea caracteristicilor mecanice in. CaUza Tezistenfei cres- functie de gradul de deformare. cfnde opuse de mate- rial si a pericolului de aparitie a crapaturilor. Prelucrarea in continuare este posibila numai dupa o restabilire a plasticitafii materialului, obfinuta in urma unui tratament termic de recoacere de recristalizare. Pentru a se putea realiza un grad de 138deformare mai ridicat este necesar ca deformarea sa se efectueze in mai multe etape, intercalfndu-se intre doua etape un tratament termic de re- cristalizare nefazica. Fenomenul de ecruisare se poate explica usor pornind de la exis- tenta dislocatiilor in materialul metalic. Deoarece deformarea are la baz fenomenul de deplasare a dislocatiilor, rezulta c4 ecruisarea este deter- minata de franarea deplasarii acestora de piedici sau bariere care se for- meaza in metale chiar in procesul deforméarii plastice. Aceste bariere sunt in principal formatii stabile de dislocatii situate unele peste altele in planuri de alunecare paralele. Tabela 5.1. Influenta ecruisérii asupra proprietitilor mecanice ale unor metale $i aliaje Proprietatea Rezistenta la “ Materialul ‘Starea it Duritatea ripre Rp, Alun As. es Nim’ Cupral Tecopt 200 45 38 ecruisat 440 6 105 ‘Aluminiul recopt 80 2 20 ecruisat 180 5 47 ‘Ofelul moale Tecopt 420 31 130 cccruisat 840 6 250 Otelul inoxidabil | recopt 610 | 80 200 (18 % Cr, 8 % Ni) | ecruisat 1820 5 650 ‘Alama Tecoapti 270 30 80 cecruisats 380 15 140 Din punct de vedere practic, cunoasterea fenomenului de ecru- isare ajuta la dirijarea proceselor de deformare si determina o largire a gamei de utilizari a materialelor metalice. Ecruisarea poate fi folosita pentru marirea rezistentei la rupere a unor aliaje moi cum sunt: aluminiul, cuprul, unele alame si bronzuri, unele ofeluri carbon sau inoxidabile (tab. 5.1). Recristalizarea. Acesta este procesul de bazA care se produce la incalzirea metalelor si a aliajelor ecruisate. Procesul se desfasoara in stare solida si consti in reorganizarea refelei deformate si aparitia unor noi centre de cristalizare. Prin recristalizare se elimina complet tensiunile interne, scad duritatea si rezistenta la deformare, iar plasticitatea creste. n cadrul acestui proces se intensificd fenomenul de difuzie al atomilor in 139interiorul cristalelor, ceea ce contribuie 1a omogenizarea chimicd a grauntilor neomogeni si inlaturarea microfisurilor ce apar in timpul deformarii. in cazul metalelor pure, recristalizarea are loc la o temperatura dat de relafia aproximativa: T, © 0,4 T pie » (5.2) Totusi, temperatura de recristalizare nu este o constant a mate- rialului. Ea depinde de numerosi factori, cei mai importanti fiind conti- nutul in elemente de aliere si gradul de deformare. Temperatura de recristalizare scade odaté cu cresterea gradului de puritate. Astfel, la otelurile carbon T, = 723...873 K (450...600 °C), iar la otelurile aliate T,= 873...1073 K (600...800 °C). Gradul de deformare influenteaza atat temperatura de recristalizare,cat si procesul de recristalizare propriu-zis (fig. 5.3). A Rigi for- ~~ Duratade Temperatura Gradiideceformare~ a . c Fig. 5.3. Influenta gradului Fig. 5.4. Variajia marimii grauntetui in functie de: de deformare asupra tempe- ~ gradu de deforma; b~ durata de meatinere; raturii de recristalizare. (= temperatur Gradul de deformare influenteaza marimea grauntilor cristalini objinuti dupa recristalizare (fig. 5.4, a). Se poate observa ca la un anumit grad de deformare, ofelurile prezinta o tendinja de crestere accentuati a grauntilor. Gradul de deformare la care se obtine, dupa recristalizare, mari- mea maxima a grauntilor se numeste grad critic de deformare. Pentru oteluri, gradul critic de deformare este 8...12 %. Recristalizarea are influent at&t asupra refelei cristaline, cAt si asupra formei si a dimensiunilor grauntilor. Dimensiunile grauntilor obti- nuti in urma recristalizarii depind, in primul rand, de marimea gradului de deformare (fig. 5.4, a), de durata de mentinere la temperatura la care 140are loc cristalizarea (fig. 5.4, b), de temperatura (fig. 5.4, c), de marimea initiala a grauntilor si de viteza de deformare. Aparitia structurii fibroase. In urma prelucrarii prin deformare plastica la cald se constaté ca materialul capata o macrostructura fibroa- si, fibrele formate fiind orientate pe directiile de curgere a metalului. Formarea structurii fibroase se explica in felul urmator: in timpul deformarii plastice, grauntii cristalini initiali se deformeaza, alungindu-se pe directia de curgere a metalului (fig. 5.5, a). Incluziunile nemetalice aflate in structura vor suferi deplasari si deformari asemanatoare (fig. 5.5, b). Prelucrarea efectuandu-se la cald, se produce recristalizarea (fig. 5.5, ©), ceea ce duce Ja formarea unor noi graunti cristalini; acest fenomen nu duce insa la redistribuirea incluziunilor nemetalice care, raman4nd deformate si orientate, separa metalul in fibre. Incluziani Fig. 5.5. Formarea structurii fibroase: 2 strucara initial b— structara deformat; ¢~ structara de recristalizare. fn ofelul deformat si recristalizat acest fibraj determina formarea unei structuri secundare de ferita si perlita, denumita si structura in benzi. Structura fibroas4 a metalului, obfinut in urma prelucrarii prin deformare plasticé la cald, nu poate fi modificata nici prin tratament termic si nici printr-o deformare ulterioara; aceasta din urma poate sa modifice numai directia fibrelor. Modificarea proprietatilor mecanice. Prelucrarea prin deformare plastica la cald are o influenta importanta si stabila asupra urmatoarelor caracteristici ale ofelului: rezistenta mecanica la rupere, rezistenta la curgere, rezilienta, gatuirea, alungirea relativa si rezistenta la oboseala. Aceste caracteristici devin mai bune in urma prelucrarii. Dupa prelucrarea prin deformare plastica, materialul prezinta insa proprietati mecanice anizotrope, din cauza existentei structurii fibroase (in directia longitudinal aceste proprietafi sunt mai bune decat in direc- tie transversal). De acest lucru trebuie sa se tina seama la proiectarea 141pieselor si la stabilirea tehnologiei de fabricatie. Eforturile de compre- siune si intindere care apar in timpul solicitarilor piesei trebuie sa co- incida cu directia fibrelor, iar cele de forfecare trebuie si fie perpendi- culare pe directia fibrelor. In plus, fibrele nu trebuie sa se intretaie, ci sa urmareasca conturul piesei. Fig. 5.6. Orientarea fibrelor Fig. 5.7. Structura fibroast a capatului intr-o supapa: ‘unei prajini de pompare (D — defecte 4 prelucrats prin agchiere; de fibraj). Astfel, o supapa se poate prelucra prin aschiere plecdnd de la un semifabricat laminat (fig. 5.6, a) sau cu finisare prin aschiere plecand de la un semifabricat apropiat ca forma de piesa finita, obtinut prin refularea capiitului unei bare cilindrice (fig. 5.6, 6). O supapa fabricata cu prima metoda nu poate functiona intr-un motor cu explozie; se distruge imediat ca urmare a unei distribuiti defectuoase a tensiunilor fata de fibrele orientate intr-o singura directie si intrerupte de prelucrarea prin aschiere. in figura 5.7 este reprezentata structura fibroasa obfinutd prin matritarea capatului unei bare rotunde (capatul unei prajini de pompare). 5.4, PRINCIPLE PRELUCRARI PRIN DEFORMARE PLASTICA Comportarea metalelor si aliajelor in timpul deformarii plastice respect anumite principii stabilite pe cale teoretica si experimentala. Cunoasterea lor este necesara pentru realizarea piesei dorite in conditii unui cost scazut si a unei productivitati mari. 1. Principiul volumului constant. Facind abstractie de unele pierderi de material prin ardere si prin indesarea materialului cu goluri interioare, se poate considera ca volumul se pastreaz4 constant in timpul 142deformarii. Daca se noteaza cu V, , volumul initial al unui corp parale- lipipedic, iar cu V volumul dupa deformare al aceluiasi corp, considerat tot paralelipipedic, se poate scrie : hy b ,=hb1=const. (5.3) in care: hy , by. J, h, b, 1 au semnificafiile din figura 5.8. Relatia (5.3) se mai poate scrie si sub forma : ABy=1, (5.4) unde : A=1/l, este coeficientul de alungire; b/b, este coeficientul de latire; y =h/h, este coeficientul de reducere a inaltimii. Logaritmaind relatia (5.4) rezulta : InA+InB+iny =0. (5.5) Suma gradelor de deformare logaritmice dupa cele trei directii de deformare este nula; oricare dintre gradele de deformare logaritmice va avea marimea absoluta egal cu suma algebrica a celorlalte doua, tot in valoare absoluta. Cu ajutorul acestui principiu se calculeaza volumul si dimensiu- nile semifabricatului initial, pornindu-se de la volumul piesei finite. 2. Prezenja deformafiilor elastice. Deformarea plastica a oricarui material metalic este insofita intotdeauna de o deformare elastica mai mult sau mai putin semnificativa. Altfel spus, in timpul deformarii plas- tice, deformatia total € masurata pe orice directie este compusa dintr-o deformatie elastica €, si o deformatie plastica €, (v. rel. 5.1). Prezenta deformatiilor elastice trebuie luata in considerare la cal- culul marimii deformafiilor necesare transformarii unui semifabricat me- talic intr-o piesi cu anumite caracteristici dimensionale; neglijarea in astfel de calcule a deformatiilor elastice duce la obtinerea unei piese cu abateri dimensionale mari. 3. Principiul rezistentei minime. Orice deformatie plastic se pro- duce mai usor in directia in care rezistent4 intlnita este minima, si anu- me: punctele corpului deformat, situate pe o suprafata perpendicular pe directia fortelor exterioare, se deplaseaza in directii corespunzatoare ce- lor mai mici distante fata de perimetrul sectiunii. Deformatia maxima se produce in acea directie in care se va de- plasa cea mai mare cantitate de material. 143Principiul prezinta o importanfa practic deosebita, deoarece per- mite sa se prevada ce forma va cApata un semifabricat supus unei anumi- te solicitari. Pentru exemplificare, fie un corp de forma unei prisme pa- trate drepte supus unei refulari (fig. 5.9). Volumele elementare situate in punctele A si B se vor deplasa pe directii perpendiculare pe laturile sectiunii, Punctele aflate pe diagonal se vor deplasa in acelasi mod spre una dintre laturile vecine si in nici un caz in lungul diagonalei. Rezulta ca, peste un anumit grad de deformare, sectiunea semifabricatului va deveni circulara. Fig. 5.8. Modelul fizic al Fig. 5.9. Refularea unui semifabricat principiului volumului constant. prismatic (principiul minimei rezistente). 4. Aparitia si echilibrarea tensiunilor interne. in timpul deformarii plastice, in interiorul materialului apar tensiuni ce se opun deformarii si care tind sa se echilibreze reciproc. Aceste tensiuni, care apar datorita franarii dislocatiilor in timpul deformarii plastice, a neomogenitatii pro- prietatilor mecanice ale materialului, a neomogenitafii compozitiei chi- mice, a frecarii dintre scula si material etc., micsoreaza plasticitatea ma- terialului, cea ce poate duce la aparitia fisurilor. Pentru evitarea aparitiei acestor tensiuni se vor reduce pe cAt este posibil frecarile dintre suprafata materialului ce se prelucreaza si suprafata sculei, iar forma semifabrica- tului se va alege cat mai apropiat de cea a piesei finite. 5. Principiul similitudinii. Pentru aceleasi conditii de deformare, la doua corpuri geometric asemenea, care au aceleasi faze structurale, aceeasi compozitie chimica si aceleasi caracteristici mecanice, presiunea de deformare p si, respectiv, p, sunt egale intre ele, raportul fortelor de deformare F, respectiv F, , este egal cu patratul raportului marimilor liniare caracteristice 1 respectiv J, , iar raportul lucrurilor mecanice L, respectiv L, ,necesare pentru schimbarea formei este egal cu cubul rapor- 144tului marimilor liniare ale corpului deformat : : , F(t L 4 =p; ~f4), £44 5.8 acer, (i 1 ea ‘Acest principiu permite alegerea corecta a utilajului necesar pen- tru deformarea plastica a unei piese, confectionate dintr-un anumit mate- rial si care trebuie supusa unui anumit grad de deformare. = Spann ce Aplicatit Paheers der hinare, | gaurire(zong de subdorn}), ‘Gdurire nchisd, presare in nara | Gaurire deschisa Extrudare Tragere a Fig. 5.10. Scheme de tensiuni si scheme de deformare folosite la procedeele de deformare plastica. Deformarea plastica se produce sub actiunea unor forte exterioare care creaza in materialul metalic anumite stari de tensiuni. Fiecare tip de deformare plastica este caracterizat de o anumit schema de tensiuni. Exist noua scheme de tensiuni, dintre care patru sunt volumice, trei plane si dowd liniare. In figura 5.10 sunt prezentate schemele de tensiuni si schemele de deformare, indicandu-se procedeele de deformare plastica ce le folosesc. 1455.5. CLASIFICAREA PROCEDEELOR DE DEFORMARE PLASTICA Procedeele de prelucrare prin deformare plastica se pot clasifica : 1, dupa temperatura la care are loc deformarea : ~— la rece: cind temperatura de deformare este mai mic& decAt temperatura de recristalizare nefazica si deformarea este insofita de ecruisare fara recristalizare ; — la cald: cand temperatura de deformare este mai mare dect temperatura de recristalizare si aceasta se produce complet, fara ur- me de ecruisare . 2. dupa viteza de deformare : — eu viteze mici de deformare (sub 10 m/s) ; — cu viteze mari de deformare (peste 10 m/s) . 3. dupa natura operatiei de deformare : — de degrosare ; — de prefinisare ; ~ de finisare . 4, dupa complexitatea schemelor de deformare utilizate : —procedee simple (clasificate conform schemei pre- zentate in figura 5.10) ; — procedee combinate. 5.6. MATERIALE PRELUCRABILE PRIN DEFORMARE PLASTICA Ca materie prima folosita in sectiile de prelucrare prin deformare plastica, otelurile carbon si cele aliate ocupa peste 80 %; restul il repre- zinta metalele si aliajele neferoase. in functie de destinajia si dimen- siunile pieselor ce se deformeaza, ofelurile folosite se utilizeaz fie sub forma de lingouri, fie sub forma de laminate sau semifabricate. Dintre aliajele neferoase cele mai des intalnite in sectiile de deformare sunt : —alamele, care se deformeaza atit la cald, cat si la rece ; — bronzurile, utilizate mai ales pentru executarea unor bucse de lagare, arcuri si piese diverse supuse coroziunii, precum si la fabricarea unor piese de uz casnic ; — aliajele de aluminiu deformabile, care pe langa aluminiu (ele- 146mentul de baz) mai contin si alte elemente de aliere (cupru, mangan, magneziu, siliciu, nichel, crom etc.), cu influenfa nu numai asupra pro- prietitilor fizico-mecanice obfinute dup’ deformare, ci si asupra proce- sului propriu-zis; ~ aliajele de magneziu, care pe langa elementul de baz mai con- tin si aluminiu, zinc, mangan etc.; comportarea lor la deformare depinde in primul rand de compozitia chimic’, de continutul de impuritati si de gaze, si de aspectul macroscopic al structurii lingoului. fn afara aliajelor enumerate, in sectiile de deformare se mai prelucreaza si alte metale si aliaje, dar ele au o utilizare mai restransa. 5.7. INCALZIREA MATERIALELOR METALICE fN VEDEREA PRELUCRARII PRIN DEFORMARE PLASTICA 5.7.1. REGIMUL TERMIC AL DEFORMARIL Pentru ca materialele s4 poata fi ugor prelucrate prin deformare plastica ele trebuie sa aiba rezistenta mica si plasticitate mare. La majo- ritatea materialelor conditiile de mai sus pot fi realizate prin incalzire. La temperaturile la care are loc deformarea la cald, rezistenta la deformare este de circa 8...10 ori mai mica si plasticitatea de 3...5 ori mai mare decat la temperatura ambianta. Incalzirea metalelor in vederea prelucrarii prin deformare plastica are o important deosebita, deoarece calitatea produselor realizate depin- de in foarte mare masura de alegerea unui regim corect de incalzire. O incalzire uniforma a semifabricatului si alegerea temperaturii optime de deformare asigura pierderi minime prin oxidare, ardere si decarburare, evita aparitia tensiunilor termice interne si a fisurilor. Semifabricatele se pot incalzi in doud moduri distincte: ~ prin introducerea semifabricatului intr-un mediu cald ; ~ prin producerea caldurii in masa semifabricatului. Prima modalitate este cea mai raspandita, fiind si cel mai usor de realizat; semifabricatele se introduc in spafiul de lucru al instalatiei de incalzire, aflat la o temperatura superioaré celei necesare pentru deformare. Principalii parametri ai regimului de incalzire sunt: intervalul de temperatura la care se poate face deformarea, viteza de incalzire si durata incalzirii. 147Intervalul de temperatura in care se poate face deformarea. Acesta se stabileste astfel inct rezistenta la deformare sa fie mica si plas- ticitatea ct mai ridicata (fig. 5.11). Din punctul de vedere al rezistentei la deformare, temperatura de inceput de deformare T, trebuie s4 fie cat mai ridicata, dar din punctul de vedere al plasticitatii, temperatura nu trebuie s depaseasca valoarea la care plasticitatea incepe sa scada. Diminuarea plasticitaii la temperaturi mari este determinata de cresterea excesiva a grauntilor si de inceperea procesului de topire la contactele intercristaline. Temperatura critica la care aceste fenomene devin intense se gaseste cu 150...300 °C sub linia solidus, in funcfie de natura materialului. Cresterea temperaturii de in- calzire este limitata deci de fenomenul de supraincalzire; el duce la o structura grosolana si mai ales la arderea metalului (fig. 5.12). Tempe- ratura minima admis& pentru deformare T, este limitata de gradul de deformare ce se poate realiza la acea temperatura si structura ce se urmareste s se obfina in urma deformarii. = I Pa), periteta ! | Kdeformare (Rg ) gh PlastictatealA) i & Ef Tj rperatura } Fig. 5.11. Influenta temperaturii Fig. 5.12. Alegerea temperaturii supra rezistenfei la deformare si de inceput T, si de sfarsit T, de asupra plasticitatii. prelucrare prin deformare. Intervalul de temperatura in care se poate face deformarea se ale- ge in functie de natura si compozitia chimica a materialului. in tabela 5.2 sunt prezentate intervalele de temperatura pentru preincalzirea aliajelor uzuale prelucrate prin deformare plastica. Viteza de incalzire. Aceasta reprezinta cresterea temperaturii se- mifabricatului in unitatea de timp (°C / h, (min, s)). Cu ct viteza de incalzire este mai mare, cu atat productivitatea este mai mare. Dar viteza de incalzire este limitata de caracteristicile materialului incalzit, de utila- 148jele folosite pentru incalzire si de tensiunile interioare (termice) care se nasc in semifabricat in timpul incalzirii din cauza neuniformitafii tempe- raturii pe sectiune (fig. 5.13). Tabela 5.2. Intervalul de temperaturi in care trebuie efectuaté deformarea “Temperatura de deformare Marea materialului de inceput, de sfarsit, °C °C. OL37; OLA2 1280 900 OL50 ; OL60 ; OL70 1200 850 OLC10 ; OLCIS ; OLC20 ; OLC25 1200 850 OLC45 ; OLC60 1150 800 OSCT ; OSC8; OSCY ; OSC1O ; OSCI2 1180 870 ISCNIS ; 45CNI2 1150 800...850 21MoMCI2 ; I8MC10 1100 850 41MoC11 ; 40MoCN15 1150 800 ARC 1 1050 850 RUL1 1150 890 Otel rapid 1200 900 A199,5 480 350 Aliaj de Al cu 4%Cu si0,5% Mg 460 350 Alliaj de Al cu 2,2% Cu si 1,3% Ni 480 380 Cupru electrolitic 1000 900 Aliaj de Cu cu 6% Sn 900 780 Aliaj de Cu cu 30% Zn 800 650 Aliaj de Cu cu 9% Al 900 780 Aliaj de Ti cu 0,3% Fe 1000 700 Aliaj de Ti cu 5,8% Al si 3,8%Mo 1100 850 Aliaje de Mg 390 250 Prin introducerea intr-un mediu cald, partile exterioare ale semi- fabricatului se incdlzesc mai repede si se dilat& mai mult decit cele de la interior. Din acest motiv, pe sectiunea semifabricatului apar tensiuni in- temne de sens contrar. Este de presupus ca la diferente mari de tempera- turd, pe sectiunea semifabricatului vor aparea tensiuni interne cu valori mari, care pot la un moment dat s& depaseasca rezistenta de rupere a ma- terialului incalzit si sA apara astfel fisuri. Pentru ca in semifabricat sa nu apara fisuri in timpul incalzirii, trebuie ca diferenta de temperatura pe sectiunea acestuia s nu depaseasca o anumita valoare limita, ce determi-na gi viteza maxima de incalzire admisi pentru un semifabricat oarecare. Viteza de incilzire tehnic posibilé este data de schimbul de caldura realizabil intre mediul de incalzire si semifabricat. Daca se considera cA toata caldura trans- misa de mediul de incalzire supra- fetei semifabricatului este absor- Dita de acesta, atunci se poate scrie Fig. 5.13. Variagia temperaturii pe —‘relatia: secfiunea unei bare . Ot, —t,)As=m,cv, 6.71) in care: @ este coeficientul de transmitere a caldurii de la mediul de incalzire la semifabricat ; t, — temperatura mediului de incalzire; t, — temperatura semifabricatului ; A, - suprafata semifabricatului care vine in contact cu mediul de incdlzire; m,— masa semifabricatului; c — caldura specifica a materialului; v- viteza de incalzire. Din relatia (5.7) se poate deduce valoarea vitezei de incalzire: va Ste em). (5.8) m,c Asadar, viteza de incalzire pana la atingerea temperaturii de ince- put a deformarii depinde de: conductivitatea termica a materialului, capa- citatea termica gi tipul agregatului de incalzire, forma, dimensiunile si modul de asezare al pieselor in cuptor. Durata de incalzire. Acest parametru se coreleaza cu ceilalti doi prezentati mai sus. Durata incalzirii depinde insa si de tipul instalatiei folosite, de forma si dimensiunile semifabricatelor si de modul de aseza- re al acestora pe vatra cuptorului. Timpul de incalzire t,. se poate calcula pornind tot de Ia bilantul schimbului de caldura dintre semifabricat si mediul de incalzire: 150Ot, -t,JAsdt=m,cdt , (5.9) de unde rezulta: mc dt dt=—— 5 GA, tt Considernd o constant si temperatura semifabricatului ¢, varia bila, prin integrarea ecuatiei (5.10) intre limitele t, si t,, durata de incalzire va avea expresia: (5.10) (5.11) Relatia se foloseste pentru piese mici (dimensiunea principal a semifabricatului sub 75 mm). Pentru piese mari (peste 75 mm), expresia duratei de incalzire are forma: (5.12) S-au notat: @—coeficientul de cedare al caldurii de la cuptor la piesa; c —caldura specifica; 4, — temperatura inifiala a semifabricatului; t, — temperatura finala a semifabricatului; K,,- 0 constanta de material (K, = 0,35...1). Pentru determinarea rapida a duratei de incalzire in cuptoarele cu -vatra, in practica se utilizeaz relatii empirice, ca de exemplu: t=kkdVd , (5.13) in care: este durata de incalzire ; k, — coeficient ce tine seama de masa semifabricatelor : 10...20 (valorile minime corespund semifabricatelor laminate sau forjate din ofel carbon ori slab aliate cu masa sub 2 500 kg, iar cele maxime pentru Ofeluri aliate si piese cu masa peste 2 500 kg) ; Kk, coeficient ce fine seama de modul de asezare a semifabricate- lor pe vatra cuptorului si de forma lor (fig. 5.14); d — dimensiunea principal a semifabricatului, exprimata in m (diametrul unei bare rotunde, latura unei bare patrate). 151ky a kp ae a an th th Png 2 Dah + d 230° 1% 22 135 1g 20 43 18 Fig. 5.14. Valorile coeficientului k, in functie de modul de asezare a semifabricatelor pe vatra cuptorului Mediul de incalzire. Acesta se alege in functie de natura mate- rialului semifabricatului (de tendinta de oxidare a acestuia), de precizia impusa operatiei de deformare, de costul materialului etc. Mediul de incalzire folosit poate fi : — obisnuit (cu caracter oxidant — rezultat in urma arderii complete a combustibilului in exces de aer) ; — neutru (atmosfera controlata — rezultat al mentinerii in echilibru a componentelor gazoase, O, , CO, , H,O etc., cu materialul incalzit, in asa fel inct sA nu se produca oxidarea sau decarburarea) ; — inert (de obicei in curent de argon). Pentru toate metodele de incalzire se recomanda o preincalzire Jenta pana la temperatura t, si o incalzire rapida pana la atingerea tem- peraturii de inceput a deformarii t, (fig. 5.15). Fig. 5.15. Variatia temperaturi la incalzire, pe suprafata si tn miezul semifabricatuh ‘4 durata ctl, ~ durata deforma plastice; deformare. 5 durata ci dupa” 1525.7.2. INSTALATH DE INCALZIRE in functie de sursa de caldura folosita, instalatiile de incalzire se pot clasifica dupa schema prezentata in figura 5.16. in continuare sunt prezentate principalele tipuri de instalafii pentru incalzirea semifabrica- telor folosite in procesele de deformare plastica. ee 8 z oa [cu lichid. COMBS “|store cera Lae ee [ceramice (ajoasa Fe frecventa ‘inductie eo [exer frecvent Fig. 5.16. Clasificarea instalafiilor de incalzire. Instalafii de incalzire (cuptoare) cu flacara. in functie de modul de distribuire a temperaturilor in spatiul de lucru, cuptoarele cu flacara se impart in dou grupe mari, si anume: — cu temperatura constanta in tot spatiul de lucru, denumite cup- toare cu camera ; — cu temperatura crescatoare de la locul de incarcare a semifabri- catelor spre locul de descarcare, denumite cuptoare cu propulsie. Cuptoarele cu camera se pot construi cu vatra fix sau mobila (fig. 5.17, a). Temperatura se poate varia in limite strnse prin modifi- 153carea cantitatii de combustibil ars in focar. Pentru a se micsora pierderile prin oxidare, cauzate de contactul dintre semifabricate si gazele arse, se pot utiliza cuptoare cu muflé (fig. 5.17, 6). Mufla, confectionata din material refractar sau ofel aliat refractar, protejeazi semifabricatele, incalzirea acestora facndu-se indirect. Semifabricat —jrolatie termica Mufla T circulay ifabricatelor Aeieeenaies eae Vatra — Semifabricate Fig. 5.17. Instalatii de incalzire cu flacara: ~ cuptoare cu camert; b — cuptoare cu mufl; ¢~ cuptoare cu propulsie. Cuptoarele cu propulsie (fig. 5.17, c) sunt utilizate in cazul pro- ductiei de serie mare sau de masa, deoarece au o productivitate deosebit de ridicata. Semifabricatele se incalzesc treptat prin deplasarea lor in zone ale cuptorului incalzite diferit (in cuptor exist: 0 zona de prein- calzire 1, 0 zona de incalzire 2 si una de egalizare a temperaturilor 3). Semifabricatele parcurg spatiul cuptorului prin impingere sau prin cAdere pe un plan inclinat (cuptoare cu vatra fixa), sau se deplaseaza odata cu vatra (cuptoare cu vatra mobila). Daca se utilizeazd o vatra circular mobila, cuptorul poarta denumirea de cuptor cu propulsie tip carusel. Instalafii electrice de incalzire. Cuptoarele cu rezistenfe electrice sunt prevazute cu o rezistenta metalica in forma de spiral, infasurata in jurul camerei cuptorului (fig. 5.18, a) sau cu rezistente ceramice — bare de silita— amplasate in partea de sus sau pe peretii laterali ai camerei (fig. 5.18, b). In cel de-al doilea tip de cuptor temperaturile sunt mai ridicate decat in primul. in cuptorul cu rezistente ceramice se pot incalzi si semifabricate din otel. Instalatiile de incalzire prin inductie sunt concepute in functie de configurafia pieselor incalzite. Piesele sunt amplasate in cfimpul de actiu- ne al unui inductor confectionat din feava de cupru, racit forjat cu apa (fig. 5.19). incalzirea prin inductie a semifabricatelor cu diametrul 154cuprins intre 20 si 150 mm se realizeaza cu curenfi de inalta frecventa (intre 8 000...10 000 Hz), iar a celor mai mari cu curenti de frecvent industriala (50 Hz). Bare de silita Fig. 5.18. Instalatii de incalzire cu rezistente electrice: acu rezistenta metaica; b~ cu rezistenta ceramic. Fig. 5.19. Tipuri diverse de inductori: a pentru piese cu sectiunecilindrca; b ~ pent piese cu sectiune Fy sau F,coso:> F, sina (5.25) Cum F, = /1F, , conditia (5.25) se scrie: HE,>F,tga sau p> tga, (5.26) fn care 1 este coeficientul de frecare dintre semifabricat si cilindrii de lucru. Scriind 1: =1g 9 (geste unghiul de frecare), condifia de prindere devine: a F,, . Cele doua forte se pot explicita astfel: F,=F, cos =nF, cos ; F, = FysinS . (5.28) Conditia respectiva devine: p> By . (5.29) Cum = tg @ , condifia de stabilitate ia forma: a<20. (5.30) Compariind (5.30) cu (5.27) rezulta ca procesul stabilizat se reali- zeaz in condifii mult mai sigure decat prinderea semifabricatului. 5.8.3. UTILAJE FOLOSITE LA LAMINARE Sistemul de masini care serveste la realizarea procesului de lami- nare propriu-zis si a operatiilor auxiliare necesare se numeste laminor. Utilajul de baz al oricarui laminor il constituie linia de laminare. Componentele ei principale sunt : caja de lucru CL, motoarele de actio- nare M si mecanismele de transmisie MT (fig. 5.27). Caja de laminare este alcatuits din cilindrii de lucru 1, cadrul cajei 2, lagarele cilindrilor 3 (de alunecare sau de rostogolire) si dispozi- tivele de reglare a distantei dintre cilindri 4.Elementele principale ale unui cilindru de lucru sunt: tablia 1 (ne- teda sau profilata), care vine in contact cu materialul supus deformarii, fusurile 2 prin care cilindrul se sprijina pe lagare si capetele de cuplare 3 (in forma de rozeta sau prismatice) cu ajutorul cArora antreneaza cilin- drul (fig. 5.28). 27. Schema laminorului duo cu o singura caja de laminare: 1 ~ cilindri; 2 - cadrul cajei; 3 — lagiire; 4 — mecanism de reglare a distantelor dintre cilindri; '5~ reductor, 6~ carcasa ror de angrenare; 7~ bare de cuplre; 8 ~ cup, Fig. 5.28. Cilindri de laminor: a~ cu rozett; b~ cu capete prismatice. Calibrul este conturul sectiunii ferestrei de trecere a laminatului formata prin suprapunerea canalelor celor doi cilindri. Calibrele pot fi deschise, partial inchise sau inchise (fig. 5.29). Calibrarea const in calculul si constructia formelor sectiunilor succesive ale calibrelor, astfel incat plecdnd de la sectiunea initiala a se- mifabricatului s& se ajunga la sectiunea produsului finit. Prin calibrare se urmareste objinerea unui produs finit cu cit mai pufine defecte, cu o uzura minima a cilindrilor si cu un numar minim de treceri. 165{in functie de destinatia lor, calibrele pot fi: degrosisoare, pregi- titoare, prefinisoare, finisoare, de spintecare, de profilare etc. Elementele dimensionale caracteristice pentru cilindri de laminor sunt; diametrul D si lungimea tabliei L. Fig. 5.29. Calibrarea cilindrilor de laminor: ~ calibra deschis; 6 ~calibru partial nchis;c ~ calibra tnchis. Diametrul fusurilor se calculeaza in general cu relatia: d= (0,53 ...0,72) D. (5.31) Una dintre caracteristicile principale ale cilindrilor este duritatea tabliei. Din acest punct de vedere se deosebesc mai multe tipuri de cilindri: — moi (150...250 HB), utilizati la cajele degrosisoare ale lami- noarelor de profile grele ; — semiduri (250...350 HB), care se folosesc de obicei la cajele degrosisoare pentru profile mici si mijlocii si pentru cajele de finisare ale profilelor grele ; ~ duri (350...550 HB), utilizati la cajele finisoare ale laminoa- relor de tabla subtire sau mijlocie si pentru profile mici sau mijlocii ; — foarte duri (550 ...650 HB), utilizati pentru laminare la rece. Cilindrii de laminor pot fi executafi din ofel turnat, otel carbon forjat, fonta cenusie, fonta semidura, fonta aliata gi ofel aliat. Laminoarele se clasifica dupa diverse criterii si anume: — dupa metalul sau aliajul prelucrat - laminoare pentru ofel, cupru, aluminiu, zinc etc. ; — dupa temperatura de lucru — laminoare pentru prelucrare la cald sila rece ; — dupa pozitia cilindrilor in caja — cu cilindri orizontali, verticali, orizontali si verticali (universale), cu cilindrii dispusi oblic etc.; 166— dupa sensul de rotatie al cilindrilor de lucru — laminoare ire- versibile si reversibile; — dupa numarul de cilindri — duo, trio, quatro (tab. 5.3); — dupa sistemul de amplasare al cajelor de lucru — cu o singura caja, cu caje multiple, trenuri de laminare etc.; — dupa destinatie — degrosisoare (bluminguri etc.), de profile, de tabla, de fevi, cu destinatie speciala etc. fn tabela 5.3 sunt prezentate schematic principalele tipuri de caje de laminare. 5.8.4. TEHNOLOGIA LAMINARIL in vederea obtinerii blumurilor si bramelor, lingourile se lami- neaza la cald, pe laminoare reversibile formate din una sau dou caje duo. Procesul tehnologic de laminare include urmatoarele operatii de baza: incalzirea lingourilor, laminarea, taierea la lungime fixa, racirea, inkiturarea defectelor. Lingourile se curaja de resturi prin taierea capatului ce confine retasura. inainte de laminare, lingourile se incalzesc in cuptoare adanci de mare capacitate. Pentru a obtine o sudare a suflurilor la primele treceri de lami- nare, lingoul trebuie incalzit la limita superioara a intervalului de tempe- ratura prescris pentru materialul deformat. Blumurile si taglele obinute prin laminarea lingourilor sunt utili- zate, in continuare, ca semifabricate pentru fabricarea taglelor si a plati- nelor. Laminarea acestora se poate face cu sau fara o incalzire suplimen- tara. In cazul in care este necesara o incalzire suplimentara, se utilizeazA cuptoare cu propulsie. Tablele groase se lamineaza la cald din blumuri sau brame. Lami- norul care asigura randamentul maxim este laminorul continu sau semi- continuu. Se mai utilizeaz4 si laminoare cu dowd caje in tandem: prima caja fiind degrosisoare, iar a doua finisoare. in procesul laminarii tablelor, o mare importanta se acorda inkitu- rarii la timp de pe suprafata laminatului a oxizilor formafi la incalzire. Cea mai rational metoda de inlaturare a acestora este cea hidraulica. Pentru aceasta, la prima gi la a doua caja se instaleaz duze de stropire cu apa sub presiune. 167Clasificarea laminoarelor Tabela 5.3. ‘Schema montarii cilindrilor Denumirea cajei de lucru si principiul de functionare Utilizare 1. Caja duo-reversibila. Are doi cilindri orizontali situati in acelasi plan vertical. Materialul este trecut printre cilindri pe directia L Se inapoiaza peste cilindrul superior pe directia IT si e introdus din nou intre cilindri. Profile grele (blumuri, sine, tabla groasa). ‘Tabla subtire. 2. Caja duo-reversibila. Are posibilitatea de a inversa sensul de rotatie al cilin- drilor si de a apropia cilindrul superior de cel inferior, dupa fiecare trecere, cu distanta e. Laminarea la rece a tablelor si benzilor. 3. Cajé trio. Are trei cilindri orizontali situaji in acelasi plan vertical. Lami- neazA materialul in ambele sensuri fara inversarea sensului migcarii de rotatie a cilindrilor. Profile grele (blumuri, sine, grinzi, sérme). ori subfiri. 4. Caja dublu duo. Are patru cilindri ori- zontali situati in dow’ plane verticale diferite. Profile mijlocii ‘si usoare. . Caja quatro. Are patru cilindri ori- zontali situati in acelasi plan; doi cilindri de lucru 1 si 2, i doi cilindri de sprijin 3 si 4. Cilindrii de igi Pentru lamina- rea la cald sau Ia rece a table- lor, platbande- lor si benzilor. 168Tabela 5.3.(continuare) ‘Schema montarii cilindrilor Denumirea cajei de lucru si principiul de functionare Utilizare anen 1 2 je SAL 6. Caja sexto sau cu mai multi cilindri. Are doi cilindri de lucru 1 si 2, restul (2...20) sunt cilindri de sprijin. De obicei cilindrii de sprijin sunt liberi. Laminarea la rece a tablelor si benzilor foarte subtiri. 7. Caja planetara. Are doi cilindri antre- nafi si dowd sisteme de cilindri care se rotesc in jurul cilindrilor de sprijin 1 si 2. 8. Caja universal. Are perechi de cilin- dri orizontali si verticali in vederea limi- tii Lifirii materialului. 9. Caja periodica. Cilindrii au calibre variabile pe curbe elicoidale si se rotesc in acelasi sens. 10. Laminor pentru rofi dinate. © tagla rotunda si incalzita 1, se supune unei laminari transversale intre cilindrii 2 si 2, calibrafi corespunzator formei dintelui de angrenare. 11. Laminor pentru bandaje $i inele. Ci- indrii laterali sunt tronconici pentru ega- lizarea vitezelor periferice. Bandaje, inele de rulmenti, coroane dintate 169Deoarece marginea laterala a tablelor nu se Lafeste uniform, ele se taie la latime, de obicei cu foarfece disc. Tablele subtiri se lamineaza la cald sau la rece. Cele laminate Ja cald se obtin prin metoda laminarii in pachete pe instalafii liniare din platine sau prin metoda laminarii in rulouri pe lami- noare continue din sleburi (blumuri). Platinele se fabric in laminoare liniare duo sau trio care constau in caje degrosisoare sau finisoare. in cajele degrosisoare, platina se lami- heazA in cAteva treceri pana la grosimea de 2...2,5 mm. Pentru micso- rarea pierderilor de caldura, laminarea se continua prin impachetare, suprapundnd tablele una peste cealalté sau prin indoire cu suprapunerea celor doua jumatati. Pentru laminarea tablei subtiri pe laminorul continu se utilizeazA ca materie prima sleburile (bramele) cu grosimea pana la 250 mm si latimea egala cu cea a tablei ce trebuie laminata. Datorita vitezelor ridicate de laminare, aceste instalatii au productivitate foarte mare (pana la 250 /h). Tablele subtiri, laminate la cald sub forma de rulouri, trec la laminarea ulterioara la rece sau sunt trimise in depozit. Tablele mai subfiri de 2 mm se fabrica de regula prin laminare Ja rece, se obtin grosimi cu toleranje mult mai mici si o calitate bund a suprafetelor. La productia de masa se aplica metoda laminarii tablei la rece in rulouri. in acest caz, materia prima o constituie rulourile laminate la cald. Inaintea laminarii se indeparteaza oxizii prin decapare in baie de acizi. Laminarea se poate efectua fie pe laminorul reversibil cu o caja, fie pe laminorul continu. Pentru obfinerea tablei (benzii) cu grosimea de 0,5...1,0 mm, sau mai redusa, se utilizeaza cajele cu doisprezece sau douazeci de cilindri. Laminarea la rece a tablelor si benzilor se execut cu ungere teh- nologica a zonei de deformare, care pe de o parte reduce coeficientul de frecare si presiunea de laminare, iar pe de alta parte asigura racirea zonei de lucru. Dupa tratamentul termic, banda este introdusa intr-o caja quatro inzestrata cu masini de desfasurat si infagurat banda in rulou, iar in final este debitata in foi pe masini de taiere universal sau in rulouri de latime mai mica pe masini de taiere longitudinala. Profilele si barele se lamineaza, de regula, din lingouri sau semi- fabricate avand in majoritatea cazurilor sectiune patrata sau dreptun- ghiulara. Profilul finit se objine dupa un numar oarecare de treceri, in 170functie de forma gi dimensiunile sectiunii inifiale gi a celei finale. Profilele se lamineaza pe cilindri calibrati; asa cum s-a aratat, ei au pe suprafaja activa canale a caror forma este corespunzatoare con- figuratiei semifabricatului la trecerea respectiva. Laminarea in calibru este mult mai dificila decét laminarea cu cilindri netezi, deoarece in calibru punctele situate la distante diferite fata de axa de rotatie au viteze periferice diferite. in succesiunea trecerilor, se deosebesc doua etape principale: — obtinerea unei "prize" patrata sau dreptunghiulara necesara ob- finerii profilului dorit prin laminarea unui semifabricat ; — laminarea “prizei" obfinute in prima etapa, pana la profilul, sdrma sau banda finita. Prima etapa cuprinde in general trecerile comune pentru un numar mare de profile, iar cea de-a doua etapa cuprinde trecerile speci- fice fiecarui profil. GY D : eee & Fig. 5.30. Calibrarea comnierului de Fig. 5.31. Laminarea profilelor rotunde 50x50x5 mm. dupa schema: patrat - oval - rotund. {in figura 5.30 se prezinté schema de laminare pentru obtinerea unui profil cornier de 50x50x5 mm, iar in figura 5.31, schema de laminare a profilelor rotunde din semifabricate cu sectiune patrata. in functie de raportul dintre dimensiunile semifabricatului de pornire si aNcele ale produsului final, se pot stabili diferite variante de calibrare (fig. 5.31). Laminarea profilelor periodice. Acestea se caracterizeaz prin va- riafia sectiunii transversale pe lungimea produsului laminat dupa o anu- mita lege. Profilele periodice se obfin prin dowa metode: — laminarea periodica longitudinala (de exemplu ofelul beton); — laminarea periodica transversala. Prin laminare transversal se obfin profile periodice cu sectiunea rotunda, destinate pentru prelucrarea prin matritare sau prin aschiere: bile pentru rulmeti, roti dintate etc. (v. tab. 5.3) Laminarea transversala se deosebeste de laminarea longitudinal prin faptul ca cilindrii se rotesc in acelasi sens, iar semifabricatul executa © miscare de rotatie. Mentinerea semifabricatului intr-o pozitie corespun- zitoare in timpul laminarii se face cu ajutorul riglelor de pozitionare. Laminarea transversal asigur o productivitate ridicata, iar ope- rafiile se pot automatiza usor. 5.9, EXTRUDAREA 5.9.1. NOTIUNI GENERALE Extrudarea este un procedeu de prelucrare prin deformare plasti- ca, la rece sau la cald, ce const in trecerea unui semifabricat metalic, supus unei forte de compresiune aplicate cu ajutorul unui poanson, prin orificiul calibrat al unei scule numite matrita. in functie de sensul deplasarii materialului extrudat (v, ) in raport cu sensul de deplasare a poansonului (v,) la aplicarea forfei de compre- siune necesare prelucrarii, extrudarea poate fi: — directa (fig. 5.32, a); ~inversa (fig. 5.32, b); ~ combinata (fig. 5.32, c). Extrudarea la rece se aplica de obicei pentru obtinerea pieselor sau a semifabricatelor din metale si aliaje neferoase sau din ofeluri car- bon cu continut redus de carbon (sub 0,4 %). Metalele si aliajele nefe- roase au in general indici de deformabilitate ridicati. Otelurile poseda o plasticitate mai redusa si o rezistenta la deformare mai mare, cea ce face ca extrudarea s nu se poata realiza cu grade ridicate de deformare. 172in vederea extrudarii la rece, semifabricatele se supun mai intdi operatiilor de recoacere, curatire de oxizi, degresare a suprafetelor, deca- pare, spalare, ungere si eventual saponificare. n = ve. Tijd ee _— | WI} Ye INS "Fig. 5.32. Metode de extrudare: ~ extradare directs: 6 - extrudare indirect; ¢~ extradare combinat Atunci cfind pentru obtinerea unei piese se impune realizarea unui grad mare de deformare, aliajul metalic se ecruiseaz puternic, iar cali- tatea produsului va fi scazuta. Din aceasta cauz, in functie de gradul de deformare admis de material la o singura trecere, se va stabili numarul de extrudari care trebuie aplicate succesiv. In acest caz, este necesar ca intre treceri sa se aplice operatiile de tratament termic de recristalizare primara (nefazica) si de pregatire a suprafefei degradate. Extrudarea la cald se aplica in general pentru obtinerea profilelor din metale $i aliaje neferoase sau din ofeluri. Trebuie sd se tind seama ca vitezele de curgere sa se afle in limi- 173tele admise, in functie de metoda de extrudare aplicata si de procedeul tehnologic folosit, iar intervalul temperaturilor de deformare sa fie cores- punzator ales. incalzirea trebuie efectuati intr-un domeniu in care, pe ct posi- bil, s& se obtina in structura o singuri faz. Cand aceasta condifie nu este indeplinita, deformabilitatea materialului scade si odata cu aceasta si neuniformitatea deformatiei. 5.9.2. CURGEREA MATERIALULUI LA EXTRUDARE Indiferent de metoda de extrudare aplicata, materialul se defor- meaza neuniform. Ca urmare apar zone in care materialul curge in condi- {ii plastice si zone unde materialul se deformeaza doar elastic. Marimea acestor zone variaza in timp, in functie de cantitatea de material extru- dat, de repartitia temperaturilor pe sectiunea produsului, de valoarea fortelor de frecare dintre material si scule, de viteza de curgere a mate- rialului prin orificiul matritei, de forma orificiului matritei etc. Deformarea propriu-zisa are loc numai in zona imediat apropiata de matrita. Din studiile facute prin metoda retelei rectan- gulare pe calupuri de se- mifabricate sectionate in planul de simetrie, rezulta ca materialul extrudat for- meazi pe matrija, spre orificiul calibrat, un "con static’, cu un unghi de cea. 45°; in acest caz, ma- terialul nu participa la de- . oo formare (fig. 5.33). Fig. 5.33. Curgerea materialului la extrudare: Datorita _fortelor 4 1 refea rectangulara pe calup seetionat; 2 - zont de deformare; t . 3 - rejea deformata pe produsul extrudat; 4 ~ con static; de frecare dintre semifa- ‘5 matrta; 6 ~ container; 7 ~ poanson. bricat si matrifa, mate- rialul de la interior tinde si se deplaseze mai repede decat cel de la exterior: ca rezultat apar tensiuni suplimentare de intindere in vecinatatea matrifei si tensiuni suplimentare de compresiune in zona central’. 174Neuniformitatea defor- mafiei in plan trans- versal este maxima la periferie si minima in zona centrala. Neuniformitatea deformatiei este influ- enfata si de forjele de frecare. Cu cat valoa- Tea lor este mai mare cu att materialul adera mai intim la suprafata sculelor si prin aceasta se mentin zonele de de- formatii elastice. Forje- Cursa pistonului, s le de frecare influentea- zA caracteristicile meca- Fig. 5.34. Variatia fortei la extrudare: nice ale produsului ex- 1 semilabrea;2~ prods exiudt trudat si valoarea fortei de deformare. Pentru micsorarea fortelor de frecare, portiunile de contact dintre scule si material se lubrifiaza. Procesul de extrudare are loc in trei faze distincte corespun- ztoare curselor s, , s,, 8, efectuate de poanson (fig. 5.34). in prima faza, corespunzatoare cursei s, , semifabricatul este refulat la dimensiunile containerului. Forja de extrudare creste de la zero la o valoare corespun- zatoare curgerii plastice a materialului Fy... Neglijénd frecarile, forta de extrudare are valoarea: F=pA, (5.32) unde: _p este presiunea la deformare a materialului; A ~ aria transversala a partii active a poansonului. Lucrul mecanic consumat in diferitele faze ale procesului de ex- trudare este egal cu produsul dintre forta medie si valoarea deplasarii corespunzatoare fiecarei zone. Cursei s, ii corespunde lucral mecanic L, necesar refularii (adu- cerii semifabricatului la dimensiunile containerutui). Cursa s, corespunde curgerii materialului prin orificiul matrifei, timp in care forta scade usor. Perioada este caracterizata de L, — lucrul mecanic consumat pentru extrudare si L, - lucrul mecanic necesar 175invingerii fortelor de frecare dintre container $i semifabricat. Cursa s, corespunde deplasarii poansonului in zona conului static, in aceasta zona are loc o crestere pronuntata a forjei. Lucrul mecanic L, corespunde acestei zone, adica invingerii fortelor de frecare in zona co- nului static. in practica se recomanda sa se renunte la cea de-a treia faz si procesul de extrudare sa se incheie dupa efectuarea cursei s, (in masura in care este posibil). 5.9.3. DOMENIILE DE APLICARE fn functie de scopul urmarit, extrudarea metalelor si aliajelor se aplica in urmatoarele cazuri: — obfinerea de piese finite sau profile complicate (fig. 5.35), care nu pot fi realizate prin alte procedee de prelucrare plastica a metalelor (laminare, forjare etc.) ; DOa *} eae FHIt of rv v9 Fig. 5.35. Produse extrudate. — deformarea plastica prealabila in vederea maririi posibilitatilor de obfinere a unor piese complicate prin alte procedee de deformare ; — obtinerea de piese finite sau profile complicate, care se pot fa- brica si prin alte procedee, dar ele se executé mai economic prin extrudare. 176Se pot obtine: ~ bare rotunde sau profilate cu lungimea pana la 20 m; — bare cu diametrul de la cAtiva mm pana la 300 mm (valorile mai mari sunt valabile pentru aluminiu); — tevi cu grosimea peretelui de la 0,025 mm si diametrul de 0,3 mm pfni la diametrul de 350...400 mm si grosimea peretilor 1,5...8 mm; — butelii si recipiente pentru gaze, produse cosmetice sau alimen- tare; ~recipiente bimetalice . Hi i H it H Si Nt Ni My Ay S —=~Senitabricat Fig. 5.36. Extrudarea unui tub Fig. 5.37. Extrudarea unui tub bimetalic: de pasta de dinti: 1 poanson; 2~ camera de presare; 3 ~ tub; 1 ~posnson; 2~ camera de presare; 44~ poanson; 5 ~ material pentru tubal interior. 3 —tubul extrudat. in figura 5.36 este prezentat schematic modul de obtinere prin extrudare a tuburilor de pasta de dinfi. Poansonul 1 apasa cu forta F se- mifabricatul initial de forma unei pastile, introdus in camera de presare 2. fn urma deformarii rezulta tubul 3, previzut la partea inferioara cu filet. Figura 5.37 ilustreaza modul de fabricare al unui recipient bime- talic. Semifabricatul initial este introdus in camera de presare 2 si apasat cu poansonul 1; in urma deformarii rezulta tubul 3. in interiorul lui se introduce o pastila dintr-un alt metal 5, deformata la rindul ei de poansonul 4.5.9.4. SCULE PENTRU EXTRUDARE in principiu, o scula pentru extrudare este alcatuitA dintr-o matrita in care are loc deformarea si un poanson, ce o produce. in functie de tipul extrudarii, se intalnesc: matrite pentru extruda- rea directa (fig. 5.38, a), matrife pentru extrudarea inversa (fig. 5.38, b) si matrite pentru extrudarea combinata. 2a 1 2 3 a 6 oo: Fig. 5.38. Tipuri de matrite pentru extrudare: dicot; b— inverst; 1 con de deformare; 2 cilindru de calibra; 3 ~ cilindra de esr, Zona de Prindere Corput Partea | activa «6 fT] [tg Fig. 5.39. Tipuri de poansoane pentru extrudare: 4“ constuctic general; b— pentru extrudare direct (¢—penira extrudareainverst 178in general, la o matrita pentru extrudare se disting: conul de de- formare 1, cilindrul de calibrare 2 si cilindrul de iesire 3 (fig. 5.38). Unghiul 20 se alege in functie de materialul de extrudat: — 90...130° pentru metalele si aliajele cu plasticitate ridicata; — sub 90° pentru materialele cu plasticitate redusa. La extrudarea pieselor simple, din materiale cu plasticitate ridi- cata, se folosesc matrife cu mai multe orificii. Forma poansonului este determinata de tipul extrudarii si de forma piesei. Modelul clasic al unui poanson de extrudare este dat in figura 5.39, a. Forma zonei active a poansonului se modifica in functie de modul de extrudare (fig. 5.39, b si c). Sculele pentru extrudare se confectioneaza din: — ofeluri carbon de scule, pentru materialele cu plasticitate foarte ridicata; — ofeluri rapide cu molibden sau carburi metalice, pentru mate- rialele cu plasticitate redusa. Pentru a mari rezistentei zonelor active, sculele se prelucreaza fin si se trateaza termic prin calire: duritatea ajunge la 55 ...65 HRC. 5.9.5. CALCULUL PORTE DE EXTRUDARE Pentru a stabili relatia de calcul a forjei de presare se considera extrudarea directa a unei bare, cu diametrul d, dintr-un semifabricat cilindric cu diametrul D (fig. 5.40, a). Interiorul matrifei si al camerei in care are loc deformarea se imparte in trei zone: — zona cilindricé superioara in care se deplaseaz semifabricatul sub actiunea poansonului, denumita si container ; — zona tronconica de trecere de la diametrul D la diametrul d, cu inclinatia or, unde se produce deformarea propriu-zisa ; ~zona cilindrica inferioara, de calibrare. Presiunea de deformare, considerata la suprafata de contact dintre semifabricat $i poanson, este : P=Po* Pat Pao 6.33) unde: p, este presiunea necesara la trecerea semifabricatului prin container ; Pa presiunea necesara a trecerea semifabricatului prin zona de deformare; 179Fig. 5.40. Model pentru calculul fortei in procesul de extrudare: ~Ia sectiuni line; b~ 1a sectuni tbaare. ~ presiunea necesara la trecerea semifabricatului prin zona de calibrare . Analiznd procesul de curgere a metalului in lungul celor trei zone se determina valorile lui p,, pa $i p,, iar in final se obtine relatia: -o.[u(e (et )aZ |, ay in care: [1 este coeficientul de frecare dintre semifabricat si matrita; 6, ~ rezistenta materialului la deformare (limita de curgere). Forta de extrudare F are expresia : Ss | (+ a Ge zs Pe. (35) La extrudarea profilelor tubulare apare in plus forta de frecare dintre semifabricat si dom F,, (fig. 5.40, 6). Ea are expresia: Fg=und,hyo, , (5.36) unde d, este diametrul poansonului interior si h, - lungimea lui. Tratfind problema analog ca la sectiunile pline, forta de extrudare are expresia: 180Pentru calculul fortei la extrudarea inversa se tine cont ca semifa- bricatul nu se deplaseaza fata de container si deci nu exista forte de fre- care pe aceasta suprafafa. Eliminfnd termenul dat de forta de frecare din container, pentru forta de extrudare se obtine relatia : a 1 2 F= aut He +7) ne |e» (5.38) in care notafiile au aceeasi semnificatie (in relafiile de mai sus, unghiul se introduce in radiani). 5.9.6. UTILAJE PENTRU EXTRUDARE in prezent, pentru extrudare se utilizeaz diferite tipuri de prese, mecanice sau hidraulice, construite pe aceleasi principii ca si cele pentru forjare si matritare, dar si utilaje specializate — destinate exclusiv proce- selor de extrudare. Printre acestea din urma se enumera: presele meca- nice cu excentric si presele hidraulice verticale destinate extrudarii pie- selor sau operatiilor combinate de extrudare si matritare si presele hidra- ulice orizontale pentru extrudarea profilelor. Cele mai importante marimi caracteristice ale unei prese sunt: forta de deformare, viteza de lucru si cursa pistonului. Firmele producatoare de prese hidraulice orizontale fabric in prezent doua tipuri constructive: cu doua coloane si cu patru coloane. fn figura 5.41 este prezentata schema unei prese hidraulice ori- zontale cu dou coloane. Aceasta are un batiu pe care se sprijind doua subansamble separate: de o parte cilindrul cu ghidajele cilindrului prin- cipal, iar de cealalta parte suportul cu sculele de lucru (containerul, matrita si dispozitivele de debitare). Cele doua subansamble sunt legate intre ele prin intermediul a doua coloane. Acestea sunt asezate in diagonal fata de axa sculelor de lucru care reprezinta si axa orizontala a presei. Cilindrii de retur ai pistonului principal, dispusi pe diagonala opusa coloanelor, sunt montati chiar in tijele de ghidare ale pistonului principal. Pistoanele de retur si pistonul principal sunt legate printr-o travers’. 181Containerul este deplasabil, fiind actionat separat de catre un mo- tor hidraulic. In momentul retragerii !ui din pozitia de functionare (po- zitia cu matrita in capatul de extrudare), poansonul de presare raméne in interiorul containerului, astfel inc@t si se poata elimina restul de mate- rial in afara spatiului sau. Fig. 5.41. Presé hidraulica orizontala cu dou coloane pentru extrudarea profilelor: 1 —batn de fxare; 2 ~ coloane; 3 end principal; 4 poanson de presare; 5 ~ cilindr de rtur i ghidajlpistonului; 6 ~ cilnde de actonare a contaneruhi 7 ~ anssmblul matriti-suport mati; 8 ~cap de rote a sculelor; 9 ~ piston principal; 10 ~ container 11 ~ foarfece; 12 traversa de sprijin containeruli; 13 ~traversa de spijin a pistonuhi principal; 14 — ghidajele ciindruli principal, 15~ instalatia de deplasare a conainerului. in cazul in care extrudarea se face la cald, containerul se mon- teazA pe un suport din traverse de oel refractar special, prin intermediul unor role, astfel incat la incalzire si se poata dilata liber in toate directiile fara a-si schimba pozitia fafa de axul orizontal al presei. Containerul se inciilzeste cu rezistente electrice sau cu curenti de inductie. 182in general, presele hidraulice orizontale de extrudare sunt dotate si cu instalafii auxiliare ca de exemplu: transportor de semifabricate, ini- tiale si finale, dispozitive de inlaturare a resturilor de material neextrudat, instalatie de stropire, bazin de racire pentru semifabricatele extrudate. Presele sunt actionate direct de o pompa sau prin intermediul acu- mulatorilor hidraulici. Ca lichid, la presiune inalté (200...315 bar), se utilizeaza apa cu 1...2 % ulei sau numai uleiul mineral. Comanda presei se realizeaz4 manual sau automat. 5.9.7. PROCEDEE MODERNE DE EXTRUDARE in ultimul timp se fac intense studii si cercetari in vederea imbu- natafirii regimului de extrudare, cercetari dirijate mai ales in directia reducerii fortelor de extrudare. Jn acest sens s-au pus la punct noi procedee de extrudare ca: extrudarea hidrostatica, prin explozie, in cmp ultrasonic. Ye Fig. 5.43. Schema extrudarii fn cmp ultrasonic: 1 ~ semifabricar 2 ~ camera de presare; ‘3 marr; 4 concentrator de energie lulrasonoré; 5 flang 6 ~ transductor, 7 generator electric de nat frecvents; 8 — poanson; 9 ~ produs extrudat. Fig. 5.42. Schema extrudarii hidrostatice: 1 ~ semifabricat; 2— container; 3~ matrita; 4~ suport matrts; 5 ~ fluid de lncru; 6 poanson; 7 ~ gaminura de etansare; 8 piston hidraulic. Extrudarea hidrostatica, prezentata schematic in figura 5.42, re- duce substantial sau elimina frecarea dintre semifabricatul 1 si fata poan- sonului 6 si dintre semifabricat si peretii containerului 2. Semifabricatul 183se deformeaza cu ajutorul fluidului 5, comprimat de pistonul 8. La tre- cerea semifabricatului prin matrita 3, la exterior se va deplasa si o canti- tate mica de fluid care va forma o pelicula fina intre semifabricat si ma- trita, reducfnd frecarea. Se obtine astfel o scadere considerabila a fortei de presare iar produsele realizate au suprafete curate si precizie dimen- sionala ridicata. Prin acest procedeu se pot realiza reduceri de sectiune foarte mari (10 000:1 pentru aluminiu cu puritate 99,5 %; 200:1 pentru aliaje de aluminiu; 50:1 pentru cupru; 10:1 pentru ofel moale; etc.). Prin acest procedeu se fabrica sArmele foarte subtiri (0,01...0,5 mm). Extrudarea in camp ultrasonic (fig. 5.43). Efectul de suprafata al undelor ultrasonore se traduce in micsorarea substantial a fortelor de frecare. Efectul de volum contribuie la cresterea cu 20...60 % a plasti- citatii si la reducerea cu 40...80 % a fortelor necesare deformarii. Efica- citatea procedeului depinde, in primul rand, de modul de activare ultra- sonic a matritei si a poansonului. Semifabricatul 1 din camera de presare 2 este fortat sa treaca prin matrita 3 de catre poansonul 8. Matrita este activata ultrasonic de concentratorul de energie ultrasonica 4, ce vibreazd cu frecventa de 18...30 kHz si amplitudinea de 12,5...52 jum. El concentreaza undele ultrasonore, fiind fixat de transductorul 6 prin intermediul flansei nodale 5. Transductorul converteste oscilatiile electrice primite de la generatorul 7 in oscilatii mecanice. Procedeul se aplict la extrudarea materialelor greu deformabile, cu o crestere importanta a productivitatii si o imbunata- tire evidenta a calitatii si preciziei. Extrudarea prin explozie este un procedeu de deformare cu vitezi mare (fig. 5.44). Prelucrarea se face in incaperi inchise utilizindu-se explozivi lenti (pentru piese mici) si brizanti (pentru piese mari). Se aplici la extrudarea materialelor cu plasticitate redusa. Semifabricatul 1 asezat in containerul 2 este deformat cu pistonul Fig. 5.44. Schema extrudarii_ 5, actionat de unda de soc creata prin prin explozie: detonarea explozivului 3 de detonatorul 4. {= semifsbrica2~ container, = Maaterialul trece rapid prin orificiul matritei 3 ~ exploziv; 4~ detonator, 5 ~ piston; (6 ~ matrita; 7 produs extrudat. 6, rezultand in final produsul 7. SKA VA5.10. TRAGEREA $I TREFILAREA 5.10.1. NOTTUNI GENERALE Tragerea este un procedeu de prelucrare prin deformare plastica ce consta in trecerea fortata a materialului prin deschiderea unei matrite a carei sectiune este mai mica decAt sectiunea initiala a semifabricatului, sub actiunea unei forte de tractiune. Daca procedeul este aplicat pentru fabricarea sarmei, iar forta de tractiune necesara este dezvoltata de toba pe care sirma obfinuta se infasoara in colac, se folosesc denumirile de trefilare (pentru procedeu) si de filierd (pentru scula). ‘Tragerea se poate face la rece sau la cald. a 4 11 ~-matrita (filiera); 2 ~ semifabrica; 3~ produs tras sau treflat; 4 ~ dom. Semifabricatul initial 1 este introdus in matrija 2, fixaté intr-un suport, si este tras cu forta F (fig. 5.45). Prin tragere, materialul se alun- geste pe seama reducerii sectiunii lui. Sectiunea semifabricatului se mo- difica, in principal, sub actiunea forfelor transversale de compresiune exercitate de peretii matritei. La inceput se deformeaza numai acei gra- unti care au planele de alunecare in directia fortelor exercitate de peretii matritei, iar pe masura ce inainteaza intreaga masa a materialului, se de- formeaza plastic si ceilalfi graunti, indiferent de orientarea planelor de alunecare. Raménerea in urma a straturilor de la margine se datoreazé fortelor de frecare. 185Prin tragere se prelucreaza diverse semifabricate din otel si aliaje neferoase, ca de exemplu cupru si aliaje de cupru, aluminiu si aliaje de aluminiu, zinc si aliaje de zinc. in general, se prelucreaz prin tragere materialele care au o plasticitate ridicata la rece, de aceea ofelurile cu continut ridicat de carbon (peste 0,25 %) se supun in prealabil unui trata- ment termic de recoacere de inmuiere. Produsele obtinute prin tragere sunt: — bare — trase dintr-un produs laminat la cald ; — profile simple si complexe ; — profile speciale — care nu mai necesita prelucrari prin aschiere ; — pene, ghidaje, arbori canelati etc. ; — evi cu pereti subtiri ; — bare calibrate la rece cu dimensiuni precise si calitate bund a suprafetelor ; — sirme — pana la 5 mm; acestea sunt trase din semifabricate la- minate cu diametre cuprinse intre 5 si 16 mm. Prin trefilare se pot obtine sérme din ofel moale cu diametrul minim de 0,17 mm gi sarme de cupru cu diametrul minim de 0,03 mm. Din ofel de creuzet se pot fabrica sarme cu diametrul minim de 0,03 mm. Din platina se obtin sarme cu diametrul foarte mic (0,00075 mm), prin acoperirea acesteia, la inceputul tragerii, cu un strat de argint care dupa trefilare, prin dizolvare in acid sulfuric, se indepar- teaza. Dupa compozitia chimica a ofelurilor din care sunt fabricate, se intalnesc: sérme de ofel carbon obisnuit cu continut redus de carbon (0,05...0,16 %), sérme de ofel cu continut ridicat de carbon (pana la 1,4 %) din care se fabrica ace de cusut, arcuri, coarde de pian, cabluri etc. Dupa diametrul sectiunii transversale se deosebesc urmatoarele tipuri de sarme: foarte groast, cu diametrul cuprins intre 6 si 16 mm; groasa, cu diametrul intre 3 si 6 mm; mijlocie, cu diametrul intre 1 si 3 mm; subfire, cu diametrul intre 0,5 si 1,8 mm; fina, cu diametrul sub 0,5 mm. Aspectul suprafetei poate constitui un alt criteriu de clasificare si anume: sérma mata, sarma alba, sfrma lucioasa, sarma neagra. Dupa tratamentul termic aplicat sarmei, se deosebesc: sama ne- tratata, sma recoapta, sérma patentata (v. par. 5.10.4) si sarma calita. Prin trefilare se obtin produse cu o suprafata de calitate superioa- ra, cu o mare precizie dimensionala si cu proprietati mecanice bune. 1865.10.2, BAZELE TEORETICE ALE PROCESULUI DE TRAGERE $1 TREFILARE Pentru exprimarea gradului de deformare a materialului metalic fn cursul tragerii si trefilarii se utilizeaza urmatoarele notiuni: — reducerea absoluta de sectiune : S,=S.-S,, (5.39) — reducerea relativa de sectiune: 6.40) (5.41) —lungirea absoluta : (6.42) —lungirea specifica : (5.43) Mae cl (6.44) 1’ . — coeficientul reducerii de sectiune: ko (5.45) Ss" , unde: S,. Vy» h si d, reprezinta sectiunea transversala, volumul, lungi- mea, respectiv diametrul semifabricatului initial, iar S,, V,, 1, sid, — aceleasi elemente dupa deformare (prima tragere). Cu ajutorul acestor nofiuni se pot stabili datele necesare proiec- tari procesului de tragere. 187Atunci cdnd reducerea totala este mai mare de 45 % sunt necesare mai multe trageri de la sectiunea inifiala S, 1a cea finala S, . Scriind ca S, = Vk S, (rel. (5.45)), cu notatia vk = k,, pentru n treceri se poate scrie: S,=k,S,, S,=k, (k, $,)=K?Sy, 6.46) S\=KiS,, S,=kS,. Logaritmand ultima ecuatie, se obtine : InS,=nlnk,+InS, , (5.47) de unde rezulté numarul de treceri necesare: _InS,-InS, _InS, - InS, wink OST ow) Pentru calculul fortei de tragere, existé mai multe relatii, stabilite pe baza unor ipoteze diferite. Indiferent de ipoteza admisa, forta de tragere F, are dou componente: F,=F +k, (5.49) in care: F, este forta de tragere pe portiunea de calibrare a filierei sau ma- tritei (F, =F, , fig. 5.46) ; F, - forta de tragere pe portiunea de deformare. Pentru sectiuni circulare, componenta F, se stabileste cu relatia: F,=ad,1, 0, 5 (5.50) iar componenta F, cu relatia: F,=4 (dj -42)(1+ne1g9) 0, (551) in care: 1 este coeficientul de frecare dintre material si scula ; G, — rezistenta la curgere a materialului ; d, — diametrul inifial al semifabricatului ; d, — diametrul produsului tras dupa o prima trecere. Cu relafiile (5.50) si (5.51), forta de tragere pentru sectiuni circu- Jare devine: 188Fr -2H Fai ay trenage) (5.52) Pentru sectiuni oarecare expresia fortei de — are forma: F-| aut (ien tga) © =] 50, . (5.53) Daca se analizeaza formu- lele (5.52) si (5.53), se observa ci forta de tragere este influentata di- rect de coeficientul de frecare j1,de natura materialului deformat (6,) si de geometria matritei (filierei). Coeficientul de frecare j1 se poate micsora prin alegerea cores- punzatoare a materialului din care se confectioneaza matrita sau filiera si folosirea lubrifiantilor in timpul procesului de tragere —_Fig. 5.46. Schema de calcul a fortei (trefilare). de tragere. 5.10.3. SCULE $I INSTALATI PENTRU TRAGERE $1 TREFILARE Principala scula folosita in procesul de tragere este matrita (filiera); de ea depind atat calitatea produsului tras, ct si randamentul instalatiei de tragere. Matritele sunt confectionate din otel de scule, aliaje dure, iar pentru obfinerea sarmelor cu diametrul mai mic de 0,5 mm, din materiale extradure sau diamant. in figura 5.47 sunt prezentate filiera pentru sirme si matrita pentru bare. Profilul orificiului filierei (fig. 5.47, a) este caracterizat de urma- toarele zone: — conul de intrare 1; asigura racordarea deschiderii filierei la suprafata ei frontala si o repartizare uniforma a solicitarilor care apar la intrarea sérmei in filiera ; 189— conul de ungere 2 ; asigura ungerea srmei, formarea si antre- narea in zona urmatoare a filmului de lubrifiant; in general are o deschi- dere de 60° ; — conul de trefilare 3 ; in el are loc deformarea plastica a sirmei de la diametrul jal la cel final; unghiul lui variaza intre 8 si 24° in functie de calitatea si dimensiunile materialului trefilat ; — calibrul cilindric 4 ; asigura uniformitatea dimensionala a sar- mei trefilate; diverge cu 1...2° spre iesire ; — conul de iegire 5; asigura uniformizarea solicitarilor in aceasta zona a filierei; are deschiderea de 60...80°. Matriele pentru tragerea barelor sau a evilor sunt caracterizate de trei zone : conul de lucru 1, calibrul cilindric 2 si conul de iesire 3 (fig. 5.47, b) . Fig. 5.47. Scule pentru tragere: = pentmy sire; b — pent bare gi evi. Instalatiile utilizate in procesul de tragere pot fi: — cu tambur, pentru tragerea sfirmelor cu lungimea mai mare de 10 m si diametrul sub 20 mm ; — liniare, pentru tragerea barelor si tevilor cu lungimea intre 7 si 10 m gi diametrul peste 20 mm. Instalafiile cu tambur pot fi masini cu o singura trecere (fig. 5.48) sau masini multiple de trefilare (fig. 5.49). Masinile de trefilat cu o singura trecere sunt utilizate numai pen- tru trefilarea sirmei groase si foarte groase. La o trecere reducerea sec- tiunii este cuprinsd intre 10...45 %. Pentru sarme subtiri si fine se folo- sesc masini de trefilat cu treceri multiple care pot fi cu role coaxiale sau cu role liniare. Axele rolelor pot avea 0 pozitie orizontala sau verticala. 190Fig. 5.48. Instalatie simpla de trefilare: 1 —virtelnita pentru sims semifabricat; 2 ~ dsporitiv de unger; 3 ~ fier; 4~ potlies; 5 —toba de tragere; 6 angrenaj conic; 7 — cupaj 8 - reductor, 9 ~ motor electric de actionare. 2 3 Fig. 5.49. Masind multipla de trefilat pe vertical: 1 ~tambur de tras; 2 ~filiereintermediare; 3~ulhima fer; 4~ tba de nfigurare; 5~ mecanism de actionare. in figura 5.49 se prezinté schema unei instalatii multiple de trefi- lat pe verticala. La acest tip de instalatie filierele 2 sunt montate intr-un cadru comun cu exceptia ultimei filiere 3, montata intr-un suport separat. 191‘Tamburii care trag sarma prin fiecare filiera au diametre diferite. La astfel de masini ungerea se face cu lubrifiant lichid, intreaga instalatie fiind cufundata in lubrifiant. Barele, jevile si diversele profile se obtin cu instalatii denumite bancuri de tragere. Ele pot fi: cu lant (fig. 5.50), cu actionare hidraulica (fig. 5.51), cu cremaliera si cu cap revolver. Fig. 5.50. Banc de tragere cu actionare mecanic&: 1 ~ semifabrica,2~ mari; 3 disportv de tragere; 4-etrucior ~ pat; 6 — lant Gall, 7 ~roata de antenare. ; Fig. 5.51. Banc de tragere cu actionare hidraulica: 1 = semifabrica,2~ mari; 3 — produs ts; 4,5 ~ mandrine. Bancul de tragere cu lant este reprezentat schematic in figura 5.50. Semifabricatul initial 1 este tras prin matrita 2 cu ajutorul unui dispozitiv de prindere 3, montat pe caruciorul 4. Acesta se depla- seaza pe patul 5, antrenat la rndul Iui de lantul 6, pus in migcare de roata de antrenare 7. Lungimea produsului este limitata de distana dintre rotile de lant. Bancurile au lungimea pana la 12 m. Forta de tragere dezvoltata de aces- te instalafii este de 1,5...2,0 MN, ceea ce permite tragerea barelor cu 192diametrul pina la 150 mm gi a fevilor cu diametre pana la 200 mm. Se pot trage simultan mai multe bare (pana la 10). Bancurile de tragere moderne sunt actionate hidraulic. fn figura 5.51 este reprezentata schema de functionare a unui astfel de banc. Semifabricatul 1 este tras prin matrita 2 de mandrinele 4 si 5, ce actio- neaz succesiv asupra produsului tras 3. Mandrinele (actionate hidraulic) executa 0 migcare altenativa de translafie I-I. La cursa I, mandrina 5 strfnge materialul tragdndu-l in directia de tragere A, in timp ce mandrina 4 este libera, deplasandu-se in sens invers. La cursa II, rolul mandrinelor se schimba. Pentru marirea productivititii bancurilor de tragere, acestea se prevad cu un cap revolver, ce permite incarcarea masini in timpul tragerii. 5.10.4, TEHNOLOGIA TREFILARI $1 TRAGERIT Trefilarea si tragerea implica mai multe operatii. Pregatirea materialului in vederea tragerii cuprinde curatirea de oxizi, pregatirea suprafefei pentru fixarea si mentinerea lubrifiantului in procesul de tragere. Curatirea de oxizi se efectueaza mecanic, chimic sau electrochimic, precum si combinat. Dupa curatirea mecanica se aplica stratul de mentinere a unsorii (purtatorul de lubrifiant), care trebuie si aiba o buna aderenta pentru a retine lubrifiantul in timpul prelucrarii si s4 preintampine lipirea metalului de suprafata filierei sau matrifei. Acest strat se formeaza prin cuprare, fosfatare si tratare cu var. Tratamentul ficial are si rolul de a neutraliza eventualele urme de acizi ramase de la decapare. Ascufirea capului semifabricatului (varfuirea), pentru a permite intrarea lui in matrifa sau filiera. Ungerea materialului in vederea micsorarii coeficientului de frecare, se face cu lubrifiant solid (var, talc) sau cu lubrifiant lichid (ulei solubil in apa) . Tragerea propriu-zisa are loc dintr-o singura trecere sau 0 succe- siune de treceri, in functie de gradul de reducere. Tratamentele termice intermediare se executa dupa fiecare trecere sau dupa cteva treceri, cand se produce ecruisarea; tratamentul termic pentru inliturarea ecruisarii se aplica intre faze si se poate repeta de cfite ori este necesar, in functie de dimensiunile semifabricatului initial si ale produsului finit . 193Tratamentele termice finale sunt: recoacere de inmuiere pentru sirma moale, calire pentru s&rme cu proprietati elastice sau tenace, aco- periri galvanice (galvanizare, cositorire); la sérme cu confinut mai mare de 0,25 % carbon se aplica patentarea pentru a obtine o structura perlitica fina (sarme de arcuri, cabluri, corzi de pian etc.). Ciclul tratamentului de patentare este prezentat in figura 5.52 (impreuna cu diagrama timp- temperatura-transformare — TTT) si consta in incalzirea materialului peste punctul critic A, si racirea in bai de plumb sau saruri topite cu temperatura de 450...550 °C (calire izoterma). Curbe TTT Fig. 5.52. Ciclul tratamentului de patentare: ‘A~ austenit; PL. ~ perlits Iamelara: $ ~ sorbita; T— twoostitt; B ~ bainit; M ~ martensita. Operatiile de completare sunt: curatirea, sortarea, controlul tehnic de calitate, etc. Prelucrarea propriu-zis& se realizeaza dupa o tehnologie adecvata produsului ce trebuie obtinut. Produsele obfinute prin tragere la rece se caracterizeaza printr-o calitate a suprafetelor si o precizie dimensionalé superioare produselor prelucrate prin deformare plastica la cald (laminae). Sarmele presupun trefilarea semifabricatelor pe instalatii de tipul celor prezentate anterior (fig. 5.48 si 5.49), dupa principiul "din colac in colac”. Barele presupun prelucrarea semifabricatelor (profile simple sau sarme laminate Ia cald) prin tragere din colac, urmata de indreptare si debitare 1a lungimea dorita (in cazul barelor cu diametrul cuprins intre 6 si 30 mm) sau prin tragere pe bancuri (in cazul barelor cu diametrul peste 30 mm).Fig. 5.53. Variante de pretucrare a tevilor prin tragere: ‘8 In gol; b— pe dop flotant; c~ pe dorn scurt; d~ pe don lung. Tevile presupun prelucrarea semifabricatelor (fevi laminate la cald) prin tragere pe bancuri. Tragerea se poate executa in gol (fig. 5.53, a), pe dop flotant (fig. 5.53, b), pe dorn scurt (fig. 5.53, c) sau pe dorn Tung (fig. 5.53, d). 5.11, FORJAREA 5.11.1. NOTIUNI GENERALE Forjarea este un procedeu de deformare plastica intre doua supra- fete plane sau profilate sub actiunea unor forte de compresiune statice ori dinamice. Forjarea se clasificd dupa diverse criterii. a. Dupa gradul de libertate a materialului in timpul deformarii, se disting : — forjarea libera ; ~ forjarea de profilare ; 195— forjarea in matrita, numita matritare. b. Dupa temperatura la care are loc deformarea, se deosebesc : ~ forjarea la rece ; — forjarea la cald. c. Dupa viteza de deformare, se intflnesc : — forjarea cu viteze mari ; — forjarea cu viteze mici. d. Dupa modul de deformare se deosebesc : = forjarea manuala ; — forjarea mecanica. Prin forjare si matrifare se realizeaza cele mai variate forme de piese, de la cele mai simple pana la cele mai complexe, cu mase variind de la cdteva grame pana la sute de tone. in acelasi timp, ele asigura si o imbunatatire apreciabila a proprietitilor mecanice ale materialului. De aceea procedeele respective se utilizeaza si pentru fabricarea unor piese supuse la solicitari deosebite: arbori cotiti, arbori in trepte, axe, biele, supape, parghii, flange, discuri, roti etc. Metalele gi aliajele care pot fi deformate plastic prin forjare sunt considerate materiale forjabile. Asemenea materiale sunt: ofelurile calmate, cu continutul de carbon pina la 1,4 % (peste 80 % din materialele ce se forjeaz), alumi- niul gi aliajele deformabile ale acestuia, cuprul, alamele si bronzurile de staniu si aluminiu. Semifabricatele destinate forjarii se pot prezenta in doua stari: turnata (lingouri) si laminata (blumuri, brame, platine, tagle, bare). in vederea forjarii materialul este supus unor operatii pregati- toare, cele mai importante sunt debitarea si incalzirea (cnd deformarea se face la cald). Prin debitare se intelege divizarea unui semifabricat in doua sau mai multe bucafi la dimensiunile stabilite. Cele mai utilizate metode sunt: debitarea prin forjare, debitarea cu ferastraul, debitarea prin rupere (forfecare) si debitarea cu flacara oxiacetilenica. Pentru incalzirea semifabricatelor se utilizeazA metodele gi utila- jele prezentate anterior. O tehnologie corecta de prelucrare prin forjare necesita cunoas- terea capacitatii de deformare a materialului si a valorilor de plasticitate ale acestuia. Pentru determinarea acestor valori se folosesc atat metode clasice (incercarea la tractiune, incercarea de incovoiere prin soc), cAt si metode specifice (incercarea de refulare). 1965.11.2. FORJAREA LIBERA in aceasta varianta de forjare, materialul se deformeaza liber sau dirijat de scule simple ori profilate, sub actiunea unor forte aplicate uni- directional. Procedeele de forjare liber sunt foarte variate, dar ele nu repre- zinta decét combinarea cAtorva operatii simple, numite operatii de baz sau game de forjare. Acestea sunt: refularea, intinderea, gaurirea, indoi- Tea, rasucirea si taierea. Fig. 5.54. Refularea: 1a schema de principiu; b~ elementele necesare determinari forti gi crului mecanic la refulare; 1 semifabricat; 2 ~ piesé refulat. Refularea este o forjare libera prin care dimensiunile transversale ale semifabricatului sunt marite pe seama micgorarii lungimii sau a inal- timii Ini (fig. 5.54, a). Operatia de refulare se executa in urmatoarele scopuri: ~ pentru obfinerea unor piese cu sectiune transversalé mai mare din semifabricate cu sectiune transversala mai mica ; — pentru obfinerea pieselor de tipul flangelor ; — pentru obfinerea pieselor din grupa rofilor dinate, a discurilor ; — ca operatie prealabila in vederea gauririi prin forjare. Pentru alegerea utilajului utilizat la forjare, este necesar si se cal- culeze forta de refulare si lucrul mecanic de deformare. Odata cu marirea sectiunii transversale a semifabricatelor este ne- cesara cresterea presiunii de deformare. Considerand volumul constant, se poate scrie, cu aproximatie, 197S,h,=S,h,=Sh, (5.54) in care: S, este suprafata frontala initiala a semifabricatului; 4h, — inaltimea semifabricatului inainte de refulare; S, — suprafata de contact corespunzatoare inaltimii h, ; S —suprafata de contact finala; A ~ inaltimea final (conform notatiilor din fig. 5.56, b). Forta necesara refularii 1a inaltimea h, va fi: dy F,=8, R=) 5° 6.55) unde R, reprezinta rezistenta la deformare. Pentru inaltimea final’, relatia (5.55) devine: hy F=8,2R, - (5.56) S-a considerat rezistenja la deformare R, independenti de inaltimea h, si de aria S.. Rezistenta la deformare este influentata de viteza de deformare gi de coeficientul de frecare dintre scule si material . Rezistenta de deformare la refulare se poate determina cu ajutorul relafiei Ini Siebel : (5.57) unde: 4G, este rezistenta la curgere a materialului deformat la tempera- tura de lucru; [- coeficientul de frecare dintre scule si material. Cu (5.57) in (5.56), forta de refulare va fi: 25,12 ( ud) F,=8)-0\1-F 5) - (5.58) Pentru a micsora forta de deformare, dar si pentru a suda defec- tele de turnare, refularea trebuie executata la temperaturi ct mai ridicate. Tot pentru a usura operatia de refulare si a micgora neuniformitatile de- formatiei, incalzirea trebuie sa fie uniformé, iar suprafetele de la capete sa fie plane si perpendiculare pe axa longitudinala. Lucrul mecanic necesar pentru micsorarea inaltimii cu valoarea dx vafi:dL =F, dx =pS,dx, (5.59) unde p este presiunea de deformare (pentru a se produce deformarea presiunea de deformare trebuie si depaseasca valoarea rezistentei la deformare). Deoarece volumul este constant, v yx 5,= : (5.60) unde Veste volumul piesei deformate. Cu expresia Iui S, in relatia (5.59), integrand intre limitele 0 si (h, —h), cu p= const., lucrul mecanic: Iygh L=pv | -%-pvin™® (5.61) 9 fy—x h Aceast relafie serveste la determinarea masei parjii cazatoare a ciocanelor pentru forjare (v. par. 5.11.5). Intinderea este operatia prin care lungimea initial a semifabrica- tului se mareste pe seama micsorarii sectiunii transversale. Jn functie de scopul urmarit si de configuratia semifabricatului sau a piesei finite se deosebesc mai multe variante: — intindere simpla, folosita la piese de tipul placilor (fig. 5.55); F q s fys fo b> bo Fig. 5.55. Intinderea simpla. Fig. 5.56. intinderea pe dorn: 1 —dom; 2~ semifabricat. — intindere pe dorn: se mareste lungimea si se micsoreazA diame- tral exterior al unor piese cilindrice gaurite (fig. 5.56); — largirea pe dom: se maresc diametrul exterior si cel interior al unor inele (fig. 5.57). Gaurirea este operatia de forjare prin care se urmareste objinerea unei gauri patrunse sau nepatrunse in semifabricatul sau piesa forjata. 199Operatia de gaurire se poate efectua cu perforatoare pline, numite dornuri (pentru gduri cu diametrul pind la 400 mm) si cu perforatoare tu- bulare (pentru gauri cu diame- trul de peste 400 mm). fna- 2 inte de gaurire, semifabricatul se supune refularii. fn figura 5.58 se Fig. 5.57. Largirea inelului pe dorn: prezinta succesiunea fazelor 1 dom: 2— inet, de gaurire cu perforator plin (fig. 5.58, a) si gaurirea cu perforator tubular (fig. 5.58, b). Metoda de gaurire cu dornuri tubulare se aplica indeosebi lingourilor, in vederea indepartarii zonei centrale care confine cele mai multe impuritati si defecte. Fig. 5.58. Gaurirea prin forjare: cu dom plin; b~ cu dom tubular, I, If I, IV ~ faze ale uri: 1 ~ semifabricat;2 dom; 3 —prelungitar, 4 dom de calibrare; ‘6 — dom tubular; 7~ prelungitor tubular; 8 —inel de sprijin; 200fnainte de gaurire, semifabricatul trebuie incalzit uniform in in- tregul volum, dupa care se refuleazé la un diametru de (3...5) d, (d, — diametrul initial). Pentru micsorarea fortelor de frecare dintre dorn si se- mifabricat se utilizeaza lubrifianti. Indoirea este operatia de forjare prin care semifabricatul se cur- beaza, modificindu-si forma axei longitudinale dupa conturul si directia dorita (fig. 5.59). = Fig. 5.59. indoirea prin forjare: 1a. 90"; b—Ia 120°; 1 ~ semifabricatul pregait; 2 ~ semifabricatul indoit, 3 -sculacalapod; 4—nicoval. fn zona de curbare, sectiunea transversal a semifabricatului se modifica; se subtiaza in exterior si se ingroasa la interior, lucru important de stiut la alegerea semifabricatului. Pregatirea prealabila a semifabricatelor consta in incalzirea cores- punzatoare a materialului si in realizarea anticipata a unor surplusuri de material in zona care se indoaie, astfel incat dupa executarea indoirii sa rezulte sectiuni uniforme pe tot conturul. Prin acest procedeu se pot obtine: arbori cotiti, carlige, corniere, scoabe, suporturi, culise, parghii. Rasucirea este 0 operatie de forjare liber cu ajutorul careia o par- te a semifabricatului se roteste in jurul axei longitudinale cu un unghi a carui marime este determinata de forma si configuratia piesei. Operatia de rasucire poate fi executatA simultan pe intreaga por- tiune de rasucire a piesei (cazul burghielor spirale) sau in trepte (cazul arborilor cotiti). Taierea este operatia prin care semifabricatul ce se forjeazA se segmenteaza in piese, se segmenteaz numai partial ori se separa o parte din semifabricat folosind dalti sau topoare. 201Fiecare din operatiile de baz poate fi executata manual sau cu ajutorul utilajelor specifice. Forjarea libera se practic pentru obtinerea unor piese unicate sau de serie mica cu configurafii nu prea complexe. Tehnologia de obfinere a unei piese prin forjare liber cuprinde mai multe etape principale. 1. Intocmirea desenului piesei forjate. Pornindu-se de la desenul de executie al piesei finite, se aplicé urmatoarele doua categorii de adao- suri: adaosuri pentru prelucriri mecanice si adaosuri tehnologice. Mari- mea lor depinde de marimea si forma piesei. Valorile adaosurilor de pre- lucrare si ale abaterilor limit sunt standardizate, iar modul de aplicare al lor este prezentat in figura 5.60. o Ad/2 z0-Td D ded | | gale Dmax = 2 +72 a b 2 Piesa finita $9 Actos ae prelucrare EEE Aco temologic Fig. 5.60. Modul de aplicare al adaosurilor de prelucrare: ~ cazul general; b~ cazul unui ine ¢ ~ cazul unei bucse. 202Cotele din aceasta figura au urmatoarea semnificatie: d este dimensiunea piesei finite; D — dimensiunea nominala a piesei forjate; A, ~ adaosul de prelucrare; D,,, — dimensiunea minima a piesei forjate; T, — cAmpul de tolerant la dimensiunea D; D,., — dimensiunea maxima a piesei forjate. Tehnologia de forjare libera nu permite in toate cazurile sa se execute conturul piesei finite numai cu adaosuri de prelucrare. Sunt situ- afii cfind pentru realizarea pieselor sunt necesare, pe anumite tronsoane, si alte adaosuri obligatorii, care de cele mai multe ori duc la modificarea conturului piesei finite; ele sunt numite adaosuri tehnologice si pot fi: — adaosuri care conduc la simplificarea conturului piesei finite ; — adaosuri dintre tronsoane invecinate ; — adaosuri la tronsoanele conice imposibil de reali: — adaosurile provenite de la inclinarile de debitare. Adaosuri tehnologice Adaosuri_de prelucrare Adaosuri tehnologice Adaosuri de prelucrare a > Fig. 5.61. Modul de amplasare al adaosurilor tehnologice : ‘4—arbore cilindre n rept; b— arbore conic tn trepe. Modul de amplasare al adaosurilor de prelucrare si al celor teh- nologice pentru cAteva tipuri de piese intdlnite mai des in practica este prezentat in figura 5.61 (marimea lor pe desen este, evident, exagerata). 2. Stabilirea dimensiunilor semifabricatului inifial. Dupa stabi- lirea formei si a dimensiunilor piesei forjate se poate calcula masa piesei forjate, care constituie punctul de plecare la stabilirea dimensiunilor se- mifabricatului inifial (care se prelucreaza prin forjare). La masa piesei forjate se adauga o serie de pierderi ce insotese procesul tehnologic de forjare. Astfel: 203m,=m,+m,+m,+m, +m, (5.62) unde: m,, este masa semifabricatului initial ; im, — masa piesei forjate finite ; ‘im, ~ masa pierderilor prin ardere: 5%) m, ; m, ~ masa pierderilor prin gaurire (cdnd este cazul), ‘m, - masa capetelor de prindere . Pe baza masei semifabricatului se calculeaza in ordine volumul si dimensiunile acestuia. 3. Alegerea succesiunii logice a operatiilor si a fazelor de forjare. 4, Alegerea utilajului de lucru. 5. Alegerea si stabilirea sculelor pentru forjare. 6. Stabilirea operatiilor suplimentare (control, prelucrari prin alte procedee etc.). Denumirea operafiet ‘Schita_operatiei 1. Debitarea semifabricatului de pornire I. Refulare I. Gaurire IV. Largire pe dom Ty V.jindreptarea ineluli for jat Fig. 5.62. Filmul tehnologic pentru forjarea unei piese inelare. in figura 5.62 se prezinta filmul tehnologic de executie a semifa- bricatului forjat pentru realizarea, prin prelucrari mecanice, a unei piese inelare. 2045.11.3. FORJAREA DE PROFILARE Prin acest procedeu, semifabricatele sunt deformate plastic cu precizie mai buna decat la forjarea libera. Datorita acestei particularitati, forjarea de profilare este cunoscuta si sub denumirea de forjare de precizie. Cele mai utilizate tehnologii sunt: forjarea radiala, forjarea rotilor dintate, forjarea arborilor cotiti. Forjarea radiala se utilizeazA pentru fabricarea semifabricatelor cu sectiune constanta (bare, profile, tevi) sau variabila. Semifabricatele de pornire sunt profile simple laminate la cald, evi laminate la cald, bare si profile simple forjate liber. Aceste semifabricate sunt prelucrate prin deformare plastica intre trei sau patru scule profilate, numite ciocane, actionate simultan. fn toate cazurile, materialul primeste in mod obli- gatoriu o miscare de avans si o miscare de rotatie, iar operatia executata este o intindere. Schema de lucru la forjarea radial este prezentata in figura 5.63. is oS 8S Piesd forjatd c ¢d Fig. 5.63. Schema masinilor de forjare radiala: ‘4b ~ pentru bare cilindrce cu sectiune constant; ¢ - pentru bare cilindrce cu sectiune variabild; d~ pentru bare cu sectiune patata. Forjarea radiala este o prelucrare de mare productivitate ce per- mite realizarea unor piese cu fibraj continuu si cu precizie dimensionala ridicaté (dimensiunile sectiunilor transversale ale pieselor forjate au aba- teri maxime fata de dimensiunile prescrise de + 0,15...+ 0,3 mm). Deoarece starea de tensiuni ce se creeaz in semifabricatul prelucrat este favorabilé deformirii plastice, forjarea radial se poate aplica si materia- lelor cu deformabilitate mai scazuta, cum sunt ofelurile inalt aliate. 205{n sectiile de forjé se intalnesc doua variante de masini de forjat radiale: cu miscare rotativa a berbecilor sau cu miscare rotativa a piesei (berbecii executé doar o miscare de dute-vino dupa directia de defor- mare). SSS e SS Fig. 5.64. Principiul masinii de forjat cu miscare rotativa a berbecilor: 1 ~cu doi berbeci; b~ cu patru berbeci, 1 ~berbeci; 2 ~ arbore principal; 3 pistonage; 4 — ine fix; 5 —role; (6 semifabricat; 7- pene de reglaj 8 ~ pies forjat. in continuare se prezinta principiul de functionare al masini de forjat cu miscare rotativa a berbecilor (fig. 5.64). Berbecii 1 sunt montati in partea frontala a arborelui principal al masini 2. Ei se rotesc odat cu arborele si in acelasi timp executi o migcare de dute-vino in canalele practicate special in acest scop. in capetele berbecilor se gaisesc montate pistonasele 3 care executa liber 0 miscare radiala, pe axul berbecilor. Inelul fix 4, ce se gaseste in exteriorul arborelui rotativ are montate in partea lui interioara rolele 5. Reglarea pozitiei berbecilor, in functie de semifabricatul 6, se face cu ajutorul penelor de reglaj 7. Prin rotirea arborelui principal, pistonasele se departeaza de la centru spre periferie si cnd sunt in dreptul rolelor, berbecii apasa pe semifabricat deformandu-l. 206Datorita miscarii de rotatie a berbecilor, piesa deformata primeste in sectiune o forma circulara. Masinile pot fi cu doi sau cu patru berbeci (fig. 5.64 a si b). Acestea pot executa o gama larga de operafii, cum ar fi intinderi, gatuiri, ascutiri ale capetelor vergelelor etc. Cu astfel de masini se forjeaza cu- rent bare cu diametrul intre 7 si 70 mm. Se forjeaza bare dure din wol- fram si molibden si scule cu duritate ridicata (tarozi, burghie etc.). Pentru reducerea frecarilor si a zgomotului, precum si pentru amortizarea socurilor, s-au realizat diferite profiluri ale berbecilor. Danturarea prin forjare se utilizeazA pentru realizarea semifa- bricatelor de precizie folosite 1a executarea rotilor dintate (cu modulul cuprins intre 2 si 6 mm) ale angrenajelor puternic solicitate in exploatare. Fig. 5.65. Schema masinii de forjat roti dintate (procedeul prin patrundere) : 1 = semifabrict, 2 inductor, 3 si 4~scule (ole); 5 ~ cilindruhidraulic; 6 ~ clement de fxae. Rofile dintate se forjeazd pe masini speciale, avand principiul functional prezentat in figura 5.65. Semifabricatul de pornire 1, incalzit cu ajutorul inductorului 2 la temperatura de forjare, este danturat prin presarea lui intre sculele (role- le) 3 si 4, care antreneaza totodata semifabricatul pe masura ce acesta se deformeaza. Rola 3 este actionaté de un motor prin intermediul unui reductor, iar rola 4 este libera pe axul ei. Danturarea se realizeaz dupa 3...5 treceri (rotafii) ale semifabricatului intre rolele dinjate. Avansul 207radial necesar asigurarii gradului de deformare impus la danturare se obtine prin deplasarea sculelor dinate cu ajutorul unor cilindri hidraulici 5 sau prin presarea semifabricatului intre elementele de fixare. Forjarea arborilor cotiti se utilizeaza la fabricarea unor arbori co- tifi cu dimensiuni mari, ce nu pot fi obfinuti prin matritare. Semifabrica- tele de pornire pentru arborii cotifi sunt obfinute prin forjare radiala dupa care se strunjesc pentru a se obtine treptele de diametre prevazute in do- cumentatia tehnica (fig. 5.66, a). Fig. 5.66. Forjarea arborilor cotiti: 14 semifabricat de pomize penta arboci cot b ~ schema dl deformare;c~ detain! forjari uni cot 1 ~ travers; 2 ~ poanson; 3 -sanie portmatits 4 shidaje; '5tampon: 6 ~arbore;7~ brat de manivel; 8 ~ maneton. Forjarea arborilor cotiti se realizeaza "cot cu cot", cu ajutorul unor dispozitive speciale montate pe prese hidraulice ce pot dezvolta forte mari (25...35 MN). Asa cum se prezinta in figura 5.66, b, la prelu- crarea fiecarui cot se combina miscarea de deplasare fara torsionare a fusului maneton, cu refularea simultana a celor doua brate de manivela. 5.11.4. MATRITAREA Forjarea in matrita este un procedeu de deformare plastica, reali- zat la cald sau la rece, prin care materialul se deformeaza simultan in tot volumul, iar curgerea acestuia este limitata de forma gi dimensiunile cavitatilor sculelor. Sculele in care are loc deformarea se numesc matrite. in comparatie cu forjarea libera, matrijarea este un procedeu mo- 208der, prezentand o serie de avantaje: — productivitatea ridicata ; — posibilitatea obtinerii unor piese cu forme foarte complicate, care nu se pot realiza prin forjare libera far adaosuri tehnologice ; — se obtin piese cu un consum redus de metal ; — piesele obtinute au toleranje de cAteva ori mai mici decAt la for- jarea libera ; — in cazul productiei de serie mijlocie sau mare este mult mai economica decat forjarea libera. Dintre dezavantajele matritarii, comparativ cu forjarea libera, se retin: — greutatea limitata a pieselor ce pot fi matritate ; — costul ridicat al matritelor ; = necesitatea dotarii atelierului de forja cu utilaje specializate. Alegerea modului de obfinere a unei piese, prin forjare libera sau prin matritare, este conditionata de numarul de piese, de marimea si configurafia lor. Piesele de dimensiuni foar- te mari se pot objine numai prin forjare libera; cele de dimensiuni medii si mici pot fi obtinute fie prin matrifare, fie prin forjare libe- ra. La productia de serie mica sau de unicate este economica forjarea libera. Alegerea procedeului se fa- ce pe baza calculului prealabil al pretului de cost pentru cele doua z f procedee; acesta depinde de numa- Fig. 5.67. Alegerea procedeului rul de piese ce urmeaza s& se pre- oa. lucreze (fig. 5.67). 1. Schema de principiu a matrifarii. Semifabricatul brat 1, debi- tat la dimensiunile necesare si incalzit la temperatura optima de defor- mare, in cazul matriférii la cald, se ageazA in locagul din semimatrita in- ferioara 2 (fig. 5.68). El este lovit sau apasat cu o forta mereu crescanda de semimatrita superioara 3, sub actiunea careia metalul se deformeazi, pana la umplerea locasului matrifei. Rezult& piesa matrifata bruta 4, pre- vazuta cu o bavura 5; aceasta se indeparteazé ulterior, rezultand piesa matritata finita 6. Semimatrita superioara 3 se fixeaz pe berbecul cioca- 209nului cu ajutorul unei asamblari in coada de randunica si al unor pene, iar semimatrija inferioara 2 se fixeaza in partea inferioara a batiului utila- jului de deformare. 3~ semimatittsuperioars; 4— piesé brut; Fig. 5.69. Matrite inchise : 4-cucentrare pe portianes de cru; ‘b~cu cenrare nexteriorul cavti 1 ~ semimatriainferioara;2~ semimatrta supercar; 3— portiune de centrare; 4 — spatiu de siguranti. Matritele pot fi des- chise (fig. 5.68) sau inchise (fig. 5.69), ultimele fiind uti- lizate la matritarea pieselor fara bavuri. in figura 5.69, a, se prezinta o matrita inchisd cu centrarea pe portiunea de Iucru, ceea ce duce la o uzu- TA prematura a acesteia; de- zavantajul este inliturat de matrita din figura 5.69, b, cu centrare exterioara. in cazul folosirii ma- tritelor deschise, pentru a ob- fine o umplere completa a locagului si o pies cat mai bine executata, volumul se- mifabricatului brut trebuie sa fie ceva mai mare dect vo- lumul piesei finite; surplusul de metal este impins in ca- nalul de bavura. Rolul canalelor de bavura la matrifarea deschisa — este de a colecta surplusul de metal, rezultat dupa umple- rea complet a cavitatii ma- trifei, si de a atenua lovitu- rile semimatritei_superioare asupra celei inferioare. in figura 5.70, a, b si c, sunt prezentate cAteva variante construc- tive ale canalului de bavura. Cea mai corecta forma din punctul de ve- dere al curgerii metalului este cea din figura 5.70, a : materialul semi- fabricatului este strangulat la iesirea din locasul de matritare pentru ca s& asigure mai int4i umplerea acestuia si numai dupa aceea este lasat sa curga liber in canalul de bavura. Pentru a evita spargerea matrifei, trebuieca surplusul de metal s4 nu umple decét 0,6...0,8 din volumul canalului de bavura. Piesele simple se pot matrita direct din bare laminate (patrate, rotunde etc.). Pentru matritarea pieselor cu forma mai complicata se rea~ lizeazA un semifabricat initial cu o configuratie apropiata de forma pie- sei finite. Fig. 5.70. Canale de bavura: 4 simetric simplu; b~ asimetrc simplu; ¢~ dublu. Semifabricatul initial se obtine fie prin forjare libera (pentru pro- ductie de serie mica), fie cu ajutorul matritelor pregatitoare sau al cali- brelor pregatitoare din matri{a. in cazul productiei de serie mica sau mij- locie toate cavitatile necesare pentru modificarea succesiva a formei se- mifabricatului, denumite calibre, se pot executa intr-o singura matrita, formand o matrita cu calibre multiple (fig. 5.71). Matritarea se realizeazA prin trecerea succesiva a semifabricatului prin toate calibrele matritei intr-o ordine prestabilita. in cazul productiei de serie mare sau de masa, fiecare calibru este amplasat pe o matri{a separa- 18, montati fiecare pe alt utilaj (ciocan sau presi), cea ce permite obfinerea unei productivitati foarte ridicate. in functie de amplasarea in fluxul tehnologic de matrifare, ca- librele pot fi: Fig. 5.71. Matrita cu calibre multiple : — pregatitoare; 1 calla de intindee si tndoire;2~ calibra 5 ju-zisds ‘Ane 3~eallbraprfinior, 4 = ocagur — de matritare propriu-zisa; de prindere, — de retezare. 212. Tipuri de matrifare. in general, matritarea cu ciocane (prin lovire) si matritarea cu prese (prin presare) nu difera esential; exist totusi o serie de particularitati rezultate din modul de functionare al uti- lajelor folosite. La matritarea cu prese se pot executa in plus unele opera- tii ce nu pot fi realizate cu ciocane, ca de exemplu: extrudarea, perfora- Tea, precum si unele operatii combinate. Presarea in matrite deschise prezinta o serie de avantaje fata de matritarea cu ciocane si anume: — precizie mare datorita cursei a fF rigide a berbecului ; = inclinafii mai mici ale pereti- lor cavitafii datorita prezentei extractoarelor ; = posibilitatea mecanizarii sau i" Pros . b a ¢ iasennreisiaressesneeeemteais operatii ce nu pot fi realizate Fig. 5.72. Matritarea unei supape : prin matritarea pe ciocane ; inte waeos eae = deservire usoara ; — productivitate ridicata. La matritarea prin ex- trudare, deformarea decurge la fel ca la extrudarea clasica. in figura 5.72 sunt prezentate fa- zele de obtinere a unei supape (extrudare + refulare), iar in figura 5.73 se prezinta fazele de objinere a unui ax planetar prin combinarea celor doud metode Fig. 5.73. Matritarea unui prezentate. ax planetar. Matritarea prin extruda- re prezinté multe avantaje in raport cu celelalte metode de prelucrare prin deformare si anume: — se pot obfine deformafii mari, in faze pufine, asigurandu-se 0 productivitate ridicata a muncii ; 212— se pot executa piese cu o forma foarte apropiata de cea final si cu o precizie ridicata ; — se pot fabrica piese lungi, pline sau gaurite, piese de tipul flanselor cu tija dreapta sau in trepte, piese cu bifurcatie etc. 3. Proiectarea tehnologiei de matritare. La matritarea unei piese se parcurg urmatoarele etape: ~ debitarea semifabricatelor prin aschiere sau deformare plastica; ~ incalzirea semifabricatelor la temperatura optima de deformare; — matritarea propriu-zisa, efectuata dintr-o singura operatie sau dintr-o succesiune de operatii, in functie de marimea si complexitatea Piesei ; —executarea operafiilor complementare (debavurare, tratament termic, curafire, indreptare, calibrare, control tehnic). La proiectarea pieselor matrijate trebuie respectate o serie de re- guli. In continuare se prezinta cele mai importante dintre ele. 1. Intocmirea desenului piesei matritate. Se porneste de la desenul piesei finite. Se stabilesc adaosurile de prelucrare, adaosurile tehnolo- gice, inclinarile necesare pentru scoaterea usoara a piesei din cavitatea matritei (fig. 5.74). Achas tefnolagic Adaos de prelucrare Fig. 5.74. Modul de reprezentare a adaosurilor: '8~ pe o portune de pests b~ pe o pest; c~ piesa ‘inita objinuts prin prelucrarea piesei forjate b. Adaosurile de prelucrare se stabilesc tinand cont de calitatea su- prafetelor, de dimensiunile principale ale piesei matrijate si de clasa de precizie. La stabilirea inclinarilor de matritare trebuie s4 se aiba in vedere faptul ca extragerea pieselor din matrita se face cu att mai usor cu cat 213unghiurile de inclinare sunt mai mari. Pe de alta parte inst, cand un- ghiurile de inclinare sunt mai mari, materialul urcé mai greu in cavitaile adanci, iar consumul de material creste. De obicei, inclinarile interioare (3...10°) sunt mai mari deciit cele exterioare (1...7°), pentru a evita blo- carea piesei in matrifa din cauza contractiei la racire. Racordarile se executa cu doua scopuri: sa elimine muchiile ascu- file si s ajute la curgerea materialului in cavitatile matrifelor. 2. Alegerea suprafefei (planului) de separatie. Se au in vedere urmatoarele reguli: — pe c&t posibil, suprafata de separatie trebuie s& imparta piesa in parti simetrice si egale ; — din punctul de vedere al constructiei sculelor este avantajos ca suprafaja de separatie sa fie o suprafata plana (fig. 5.75, a) ; Gresit Corect ‘Solutie optima i de amplasare a planului de separatie: ‘8 —tipur de suprafete de separate; b - modul in care se realzeazafibrajul in fantie de planul de separatie ales. — planul de separatie trebuie sa faciliteze curgerea materialului ; — planul de separatie trebuie astfel ales inct suprafetele ce se vor aschia sa fie pe ct posibil perpendiculare pe directia matritarii ; ~ alegerea pozitiei planului de separatie trebuie facut astfel incat curgerea materialului sa asigure un fibraj corespunzator realizarii in anu- mite directii a unor proprietati mecanice superioare (fig. 5.75, b) Fazele de intocmire a desenului tehnologic al unei piese matritate sunt prezentate in figura 5.76. 214FAZELE DE INTOCMIRE A_DESENU-[DESENUL PIESET NFAZA WIDE PESA MATRITATA ‘STAB. A ADAQSULUI Analiza desenului peseifinite AIA ‘Stabilirea directiei de matritare $i A, si aplicarea adaosului de. simplificare a configuratiei, Asc snc ote macro] BEZEL VSS ‘Stabilirea pozitie’ planului de ‘separatie $1 aplicarea achosurilor tehnologice, Ap Desenul piesei matritate Fig. 5.76. Etapele tntocmirii desenului piesei matritate. 3, Determinarea masei semifabricatului initial . Se pleaca de la masa piesei matrijate m,, , si se ia in considerare materialul care trebuie sa fie eliminat in timpul procesului sub forma de bavur m, si pierderile prin ardere m, : m,, = M,,, +m, + M, « (5.63) La stabilirea dimensiunilor semifabricatului initial, trebuie tinut seama daca se obtin piese de rotatie sau piese alungite. 4. Operatii de finisare a pieselor matritate. Dupa matritare, piesele sunt finisate prin: debavurare, indreptare, calibrare si curatire. Debavurarea. Bavura rezultata in matrifele deschise se indepar- teaza cu ajutorul matritelor de debavurat; acestea au o muchie taietoare identica cu conturul piesei matritate. Debavurarea exterioara, prin retezare (fig. 5.77, a), si cea inte- rioara, prin perforare (fig. 5.77, b), sunt operatii tipice. Debavurarea se poate face la cald (la materialele cu plasticitate redusi) sau la rece. In al doilea caz se obtine o precizie mai ridicata, dar sunt necesare forte mai mari. 215Neregularitatile ramase pe locul unde a fost bavura se pot inlatura prin polizare. Indreptarea. in timpul 3 procesului tehnologic de matri- fare, a debavurarii sau a trata- mentului termic primar, piesele matritate se pot deforma local a b 4 si, de aceea, foarte multe dintre 2 ele se supun unei operatii de in- peeps : dreptare. In functie de utilajul 1—poanson; 2~piest; 3-plack de wiere;4—bevurt. folosit, de forma si dimensiu- nile pieselor matritate, in prac- tica se aplica: indreptarea la cald (pentru piesele mari) si indreptarea la rece (de regula dupa tratamentul termic si dupa curatire). Calibrarea. in principiu, calibrarea este o operatie final de defor- mare a piesei matritate in vederea obtinerii unor dimensiuni mai exacte si a unor suprafete mai netede. Aceasta se face in matrite speciale de calibrare. Dupa modul de curgere al metalului, calibrarea poate fi plana sau in volum. Calibrarea plana actioneaza numai asupra unor anumite dimen- siuni sau suprafefe ale piesei matritate, in timp ce calibrarea in volum (mai putin precis4) actioneaz asupra intregii piese. in urma calibrarii se pot forma mici bavuri care se polizeaz dupa aceea. La matritarea de precizie a unei biele nu este suficienta simpla perforare: se executa si operatii de calibrare (fig. 5.78). Calibrarea se poate face la cald, pentru piese mari, sau la rece, pentru piese mici sau pentru obfinerea unor dimensiuni mai precise. Fig. 5.78. Calibrarea unei biele: ‘a matrtarea bielei b — perforarea alezajelor, ~ caibrarea alezajelor. 216Curétirea. in timpul operatiilor de incalzire si deformare, pe su- prafata pieselor se formeaza un strat de oxizi ce trebuie indepartat. in acest scop se folosesc diferite procedee de curiire: sablare cu nisip sau cu alice, decapare chimica etc. 5. Metode speciale de matrifare. Alaturi de metodele clasice de matritare, expuse anterior, in prezent cunosc o dezvoltare tot mai rapid © serie de metode speciale. Unele dintre aceste metode sunt expuse in continuare. Matritarea semifabricatelor turnate. Pentru piesele complicate, consumul cel mai mare de timp si energie este cerut pentru pregatirea semifabricatului inainte ca acesta sa fie introdus in locasul final de ma- tritare. Multe piese pot fi obfinute mai economic daca se toarna sub for- ma de semifabricat si se matrijeazi apoi direct in locasul final. Pretul acestor piese va fi mai mic decat in cazul in care ele se vor obtine numai prin deformare plastica; caracteristicile mecanice vor fi mai bune si si- guranta in exploatare va fi mai mare decat in cazul cfind aceste piese se obtin numai prin turnare. Procedeul de matritare a semifabricatelor tur- nate tinde sa se extinda in tehnologia prelucrarii metalelor mai ales la obtinerea pieselor complicate de marime mijlocie sau mare sau cand acestea se confectioneaza din metale sau aliaje care se toarna greu si au deformabilitate redusa, cu condifia evitarii gradului critic de deformare. Forma sectiunii transversale a semifabricatului se alege in functie de forma sectiunii piesei matritate. Matritarea semifabricatelor sinterizate. Metalurgia pulberilor a cunoscut o larga dezvoltare in ultimii ani. Prin acest procedeu se pot obfine o mare diversitate de piese. Temperaturile ridicate si duratele mari cerute pentru sinterizare duc la obfinerea unor piese cu structura grosoland (de multe ori grauntele se identifica cu marimea grauntelui pulberii) cu porozitate ridicata si precizie dimensionala redusa. Deficientele prezentate pot fi inlaturate printr-o matrifare ulterioara. Cresterea caracteristicilor mecanice ale pieselor matritate din se- mifabricate sinterizate este strfns legata de cresterea densitajii. Incerca- rile 1a oboseala efectuate pe piesele matritate din pulberi pun in evidenta faptul ca piesele matritate din semifabricate sinterizate se comporta ase- manator cu piesele matrifate din bare laminate. Matrifarea cu viteze mari. Aceasta constituie un procedeu avansat al matritarii de precizie a unor piese complicate din materiale speciale. 217Utilajele de deformare care lucreaza cu viteze mari au dimensiuni relativ mici in comparatie cu utilajele clasice, la aceeasi energie de lovi- re. Precizia ce se poate asigura unui utilaj este in stransi legatura cu marimea lui; prin urmare, precizia unui utilaj ce lucreazA cu viteze mari este mai ridicata decat a unui utilaj clasic de aceeasi putere. Un inconvenient al matritarii cu viteze mari il constituie durabili- tatea relativ redusa a matrifelor. Dar, cercetarile intreprinse in ultimul timp asupra materialelor si a formei matritelor au dus la cresterea dura- Dilitatii lor in exploatare, fapt ce prevede o dezvoltare viitoare a acestui procedeu. Matritarea de precizie. La acest procedeu se urmareste 0 apropi- ere a piesei matrijate de cea finita (ca forma si dimensiuni). La forjele moderne exista tendinta de reducere la minimum a adaosurilor de pre- lucrare si a celor tehnologice, chiar de inlaturare completa pe unele portiuni ale piesei matritate, si de asigurare a unor dimensiuni cat mai constante. Prin ridicarea preciziei de matritare, pe langa o folosire mai rafionala a metalului, sectiile de prelucrare prin aschiere vor efectua numai operatiile de finisare, cele de degrosare nemaifiind necesare. Matritarea de precizie intr-un cimp de tolerante restrans si cu adaosuri de prelucrare minime (0,1...0,3 mm) se poate asigura prin folo- sirea urmatoarelor faze de lucru: debitarea de precizie a semifabricatelor, curatirea semifabricatelor prin sablare, incalzirea semifabricatelor in instalatii cu atmosfera controlata pentru reducerea la minimum a oxidarii si decarburarii sau aplicarea incalzirii prin inductie, si utilizarea unor matrife cu cavitati superfinisate. Prin acest procedeu se pot obfine roti dinjate cu adaosuri de pre- lucrare de 0,1...0,3 mm. Matritarea prin explozie. Energia dezvoltata de explozibil este utilizata in acest caz ca unda de soc transmisa intr-un mediu lichid care asigura repartizarea uniforma a presiunilor ce actioneazA matrifele. Ma- tritarea prin explozie s-a dezvoltat in trei directii distincte si anume: cu amestec de gaze, cu substante explozive si cu substanfe brizante puternic detonante. Cel mai raspindit amestec de gaze capabil de explozii prin aprindere este hidrogenul cu oxigenul. Presiunile maxime de lucru dezvoltate sunt de 55 bar la o durata medie de prelucrare de 5-10” s, dezvoltéind o putere de ordinul a 3-10" W, la viteze de soc cuprinse intre 300 si 2 400 m/s. Procedeul se aplica la operatii de bombare, largire, calibrare la 218rece, pentru piese cu diametrul pana la 1 500 mm, extrudare, presarea pulberilor metalice, ecruisare si placare. Metoda prezint& avantajul unor costuri foarte reduse la consumul de energie; productivitatea este ins scazuti, costul dispozitivelor este mare si necesita muncitori cu calificare inalta. Exploziile de joasa presiune cu viteze relativ mici de detonatie (200....400 m/s) realizeaza deformatii plastice prin intermediul volumului mare de gaze produse. Ca explozivi sunt utilizati: pulberea neagra, dinamita, pulberea de nitroceluloza si percloratul de amoniu. Presiunea rezultata din explozie este 75. ..220 bar, la 0 durat’ me- die de prelucrare de aproximativ 10” s, dezvoltdnd o putere de 3-10° W. Utilizarea metodei este limitata din cauza prefului ridicat al surse- lor de energie, productivitatii medii, necesitatii unui personal speciali- zat, posibilitatilor reduse de aplicare pentru deformari la cald. Spre deosebire de cele dowa metode prezentate anterior, deforma- rea plastica cu substanfe brizante este mai des utilizata. Substanjele bri- zante dau nastere unei unde de soc cu o viteza foarte mare, care executa lucrul mecanic de deformare. 5.11.5. UTILAJE FOLOSITE LA FORJARE $1 MATRITARE 1. Considerafii generale. Masinile-unelte folosite la forjare si matritare se impart in: ciocane mecanice, prese si masini speciale. Ciocanele mecanice deformeazA materialul ce se prelucreaza prin actiunea energiei cinetice a unei mase aflate in miscare. Actiunea brusca a ciocanelor asupra semifabricatului este insofita de zgomot, vibratii si caldura. Timpul de lovire fiind scurt, presiunea de deformare nu are timp sd se transmit pAna in interiorul pieselor, mai ales la cele mari. Presele actioneaza asupra metalului in mod static; forja de presare creste lent, de la zero la valoarea maxima. Presiunea de deformare in acest caz se transmite pana in interiorul materialului. Presele se folosesc fn special pentru piese mici. Ciocanele si presele sunt masini cu caracter universal, pretandu- se la prelucrarea prin deformare plastica a unei game largi de piese, in ceea ce priveste marimea si configuratia lor. Masinile speciale sunt destinate unei game reduse de piese, cu 0 anumita configuratie si de o anumita marime; ele pot lucra fie prin pre- sare, fie prin lovire. 2192. Ciocane mecanice. Un ciocan mecanic este compus din urma- toarele parti principale (fig. 5.79): batiul 1, berbecul 2, ciocanul propriu- zis (nicovala superioara) 3, nicovala 4, sabota 5. La acestea se adauga mecanismele de actionare si diferite dispozitive si accesorii (de comanda, de reglare, de siguranta etc.). Masa partii mobile acti- ve (masa cazitoare) format din berbec, ciocan (nicovala supe- rioara) si o parte a mecanis- mului de actionare legata de berbec — exprimata in kg — ca- tacterizeaza marimea ciocanu- lui. Berbecul este un bloc de otel de care se prinde ciocanul, de obicei prin imbinare in coada de randunica si fixare cu pana. Nicovala inferioard pe care se aseaza semifabricatele in timpul prelucrarii se fixeaz& in acelasi mod ca gi ciocanul, pe un bloc din ofel turnat, numit sabota, asezat pe fundatie. Pentru ca Fig. 5.79. Ciocan mecanic cu abur : inertia sabotei s& fie mare, masa 1 —batiu; 2— berbec; 3 — ciocamul propriv-zis; cheaters fs {nttaitece sate ini, -acesteia, inclusiv a nicovalei poate fi mai mare ay daca se inclina unul Jdintre discuri sau ~ [chiar ambele. Semifabricate curbi- linii cu razé mica (r < 15 mm); gro- 4, Cu cutit simea materialului vibrator 5 < 10 mm; produc- tivitate sporita; uzu- Ta scazuta a cuti- _ |telor. Nota: + grosimea benz sau table; L~ litimea beni; ¢— rezitena la forfecae (v. tb. 5.5); 4h, adincimea de patrundere a cuitelor; a unghiul de nclinare al cusitului mobil; B ~ unghiul de ascutie alcuriutui, 230Taierea prin forfecare este o operatie pregatitoare si se executa manual, cu foarfece de mana sau de banc, cu foarfece cu lame paralele, cu foarfece cu lame inclinate, cu foarfece cu discuri, cu foarfece cu cutit vibrator (tab. 5.4). Foarfecele cu lame paralele taie materiale cu grosime maxima de 20 mm. Din cauza zonei mari de contact dintre lama cutitului si material forta de tiere creste brusc de la zero la o valoare maxima si apoi scade din now la zero, ceea ce produce un soc puternic. Pentru a inlatura socurile si a micgora forta de taiere se utilizeaza foarfecele-ghilotina, cu cutitele inclinate cu un unghi cuprins intre 1 si 8°, ceea ce face ca grosimea materialului care se poate taia si creasca la circa 40 mm. Daca se mareste unghiul de inclinare peste valoarea amin- tita, materialul tinde sa fie aruncat lateral, fara s4 mai fie taiat. Foarfecele cu discuri folosesc drept cutite doua discuri cu margi- nile ascutite, aflate in miscare de rotatie, cea ce face ca semifabricatul sa fie tras intre discuri si taiat. Taierea poate fi executata rectiliniu sau circular; in acest din urma caz, semifabricatului i se imprima 0 miscare de rotafie in jurul unui centru materializat printr-un tampon. Pe acelasi principiu lucreaza si foarfecele cu discuri multiple ce servesc la taierea tablelor sau benzilor late in benzi de latime mica (fig. 5.90). Fig. 5.90. Schema instalatiei de taiere a benzilor : 1 ~rulou de tabla; 2 ~ foarfece pentru tierea la lungime; 3 ~role de intindere; 4~foarfece cu discuri multiple; 5 ~ benzi rulate; 6~ degeu. Foarfecele cu cutit vibrator serveste la taierea tablelor cu grosimi pana la 2 mm, dupa un contur oarecare trasat in prealabil sau urmarit dupa un sablon. Cutitele acestui tip de foarfece au lama de lungime mica (cAtiva milimetri), unul dintre cufite este fix, iar celalalt este mobil si executé 0 migcare vibratorie cu cursa de 2...5 mm si frecventa pana la 2 000 curse duble /min. Pentru taiere sunt posibile doua scheme: fie foarfecele este montat intr-un suport fix si se deplaseaz tabla in fata cutitelor, fie tabla este fixa si se deplaseaza foarfecele dupa conturul de 231taiat. In figura 5.91 este reprezentat un foarfece cu cutit vibrator manual, ce lu- 4 32 7 creazA dupa a doua schema de lucru. b. Stantarea este o operatie de ta- iere executaté cu o scula complexa nu- mita stanta avand cel putin doua elemen- te active, adecvate scopului propus; unul dintre elementele active este mobil, iar 5 celalalt fix. $tanta este actionata de o $ presa. Prin stantare se executa diverse o- peratii de taiere, ca de exemplu: perfo- Fig. 5.91. Schema unui foarfece _ rarea, decuparea, retezarea, crestarea, ca- cu cutit vibrator : librarea (in fig. 5.92 se prezinta schema ees ettacbie cans, Unei stante pentru tiiere). T= cablu de cord, Decuparea este operatia de taiere dupa un contur inchis pentru separarea complet a unor semifabricate sau piese. Perforarea este operatia de taiere dup un contur inchis pentru separarea completa a unei parti din material ce constituie deseul. Deaspare Perforare cent GG Fig. 5.92. Schema taierii prin stantare: 1~ poanson; 2~ plac de tere, Scula folosita la decupare sau perforare se numeste stanjé de decupat respectiv de perforat. Elementele principale sunt: poansonul I si placade taiere 2 (fig. 5.92). intre poanson si placa de taiere trebuie sa existe un joc, j = (0,05...0,1) s; el are o importanta tehnologica foarte mare, atfit in ceea ce priveste calitatea produselor si consumul de ener- gie, ct si in ceea ce priveste durabilitatea stantelor. Taierea pe suport moale (prin strapungere) se aplicd mai ales pen- tru materiale metalice moi, hartie, carton, cauciuc, piele si materiale plas- tice (fig. 5.93). Piesa 1 se ageaza pe placa plana 2, care este confectionata 232dintr-un material moale (fibra, plumb, lemn de fag), care permite intrarea cufitelor de perforat 3 in material, fara a-l uza repede. Unghiul de ascu- tire B se alege in functie de materialul care se prelucreaza, de la 8° pentru ebonita, pana la 35° pentru textolit. isd Fig. 5.93. Taierea pe suport moale: a~ schema de principiu; b detalia poanson; 1 plest; 2 ~ suport moale; 3 — cut ama 4~ extractor, ‘5 - resort; 6 — corpul poansonului; 7 ~ flansa. Taierea se poate face individual sau in pachet, in cazul mate- rialelor subtiri (hartia). in figura 5.93, b se prezinta ansamblul sculei de decupare prin strapungere. Materialul de taiat 1, asezat pe suportul moale 2, este de- cupat cu ajutorul sculei cu tais 3. Materialul decupat patrunde in interiorul sculei, fiind evacuat la ridicare de extractorul 4, actionat de resortul 5. Calibrarea prin taiere const in indepértarea a plusului de material de pe conturul pieselor ramas dupa operatia de decupare sau perforare, pentru a imbunatafi calitatea suprafetelor si a le corecta forma. in figura 5.94, a este prezentata schema de principiu a operatiei de calibrare pe contur exterior, respectiv interior. Piesa de prelucrat 1 se aseazA pe placa de taiere 2 si sub apasarea poansonului 3 adaosul de material se indeparteazA sub forma de aschii. La piesele de grosime mica, se executa, de obicei, o singura ope- ratie de curatire, iar la cele de grosime mare se executa doua operatii de curatire. Se obtine o rugozitate foarte buna (1,25...0,63 um) si o precizie dimensionala ridicata (calitafile 7...5, dupa ISO). in figura 5.94, b sunt reprezentate cAteva piese calibrate, utilizate in mecanica fina. 233Retezarea este o taiere dupa un contur deschis in vederea separ’- rii complete a unei parti din semifabricat. Se execut cu stante de retezat (fig. 5.95, a). Fig. 5.94. Calibrarea prin taiere: 4~ schema de principi a calibra prin were pentru suprafere inteioare sexterioare;b~ tipuri de pese calibrate; 1 ~ pies; 2 — placa de taiere; 3 - poanson. Fig. 5.95. Schemele de principiu ale operatiilor de retezare si tundere: = retearea;b~tunderes. Tunderea este operatia de taiere dupa un contur inchis a margi- nilor neuniforme ale unor piese cave obfinute, in prealabil, printr-o ope- ratie de prelucrare prin deformare (ambutisare). Scula folosita se nu- meste stanfa de tundere (fig. 5.95, b). 2345.12.3. OPERATI DE PRELUCRARE A TABLELOR PRIN DEFORMARE in general aceste operatii au ca rezultat deplasarea unei parti a tablelor in raport cu celelalte parti fara distrugerea acesteia si fara elimi- nare de material: indoire, roluire, curbare, ambutisare, reliefare, umflare, gatuire. a. Indoirea este o operatie de prelucrare prin deformare ce const in modificarea formei unui semifabricat prin incovoiere plana in jurul unei muchii rectilinii. Schema operatiei este prezentata in figura 5.96, a. Deformarea se realizeazA cu ajutorul unor scule profilate, ce au partile active construite in functie de profilul indoit ce trebuie executat. F 2 Strat neutru y 4, _ Sectiunea 4 ¥ tee 3 Comprésiune 1 Intindere sectiunea finalé a ae b Fig. 5.96. indoirea in matrita: ‘schema de principiu; b — detaliu privind modul de deformare a mateiatului a ndoie; 1 ~matita;2— poanson; 3 semiabrica; 4~ profil. in functie de configuratia sculelor se pot obtine profile indoite dintre cele mai diferite, intrebuinjate in constructia de masini (stative, corpuri metalice, rezervoare, sasiuri de automobile), in industria cons- tructiilor (tamplarie metalic), mobilier metalic, in electrotehnica etc. Prelucrarea se face la rece, folosindu-se drept semifabricate benzile si tablele. Sub actiunea fortei exterioare, in materialul supus deformarii apar tensiuni de intindere 1a exterior si de compresiune la interior. Se remarca, de asemenea, faptul ca in portiunea deformata sectiunea initial a semifa- bricatului se modifica, ca urmare a eforturilor care apar in diferitele zone ale sectiunii (fig. 5.96, b). Pentru calcule practice se considera ca la indoiri cu raze ce 235depisesc de 10 ori grosimea, deformarile plastice sunt mici, iar stratul neutru se mentine la mijlocul sectiunii; raza de curbura se determina cu relatia: is io in cazul_unei indoiri cu raz mica (r < 10 s), au loc deformatii plastice mari, insotite de micsorarea grosimii materialului si deplasarea stratului neutru; raza de curbura p’ are expresia: p=kKkp, (6.71) part (5.70) in care k, si k, sunt doi coeficienti determinati pe baza modificarii gro- simii, respectiv a latimii semifabricatului dupa indoire. 24680 2% 6 18D a b Fig. 5.97. Diagram pentru determinarea arcuirii elastice (oteluri OLC 15, OLC 20, OL 34 SAU OL 37). in timpul indoirii, in material apar deopotriva deformafii plastice si deformafii elastice. Dupa inlaturarea forfei care a produs deformarea, deformatiile elastice dispar, ceea ce duce la o destindere a piesei indoite, fenomen care se numeste arcuire elastica. Pentru a objine o piesa indoita cu un anumit unghi 0, este necesar si se execute indoirea la un unghi ©, < @, astfel incat si se compenseze efectul arcuirii. Unghiul de arcuire (@ ~ 0, se determina prin incercari prealabile ale materialului supus deformarii si este o functie de unghiul de indoire si de raportul r /s (fig. 5.97). 236Exemplu: pentru a efectua o indoire cu unghiul 0 = 90° la un semifabricat din OLC 15, OLC 20, OL 34 sau OL 37, cu raportul r/s = 10 , valoa- tea arcuirii a — a, = 4°. Pentru a determina capacitatea de indoire a materialelor metalice, semifabricatele se supun unor incercari tehnologice ca de exemplu: incer- carea la indoire si incercarea la indoire alternata. of Ee e ‘Auminiv Sle> z | J KES §o a ar§ Soy 8 Senet eas wr ” S Parametrut 7, Fig. 5.98. Cotarea unei piese indoite Fig. 5.99. Curbe de variatie a lui c pentru determinarea lungimii in functie de 7) la cAteva materiale. semifabricatului La determinarea dimensiunilor semifabricatelor plane care vor fi supuse indoirii se considera, de obicei, c lungimea semifabricatului este egala cu suma lungimii porfiunilor ramase drepte si a lungimii partilor indoite, calculate pe fibra neutra. Pentru piesa din figura 5.98, lungimea semifabricatului necesar este data de relatia: Lehth+h+h +14 7h p +t cr Fp.+ ep, . (5.12) cu notafiile din figura. Forfa de indoire se calculeaza din conditia ca momentul forfelor exterioare care actioneaz& asupra semifabricatului sa fie egal cu momen- tul fortelor de rezistenta a materialului in procesul deformarii plastice. in cazul indoirii cu ajutorul matrifelor de indoit se foloseste o relatie de forma: F=cbsR,, , (5.73) in care c este un coeficient , b —1atimea materialului ; s— grosimea materialului; R,, — rezistenta conventionala de rupere a materialului (tab. 5.5). 237Coeficientul c depinde de natura materialului si de un parametru 11 ce caracterizeazA procesul de indoire, determinat cu graficul prezentat in figura 5.99, iar parametrul 7) se determina cu relatia : (5.74) in care: r, este raza de racordare a matritei ; 1, — taza de racordare a poansonului ; a=L,/2; L,,—distanta intre centrele de racordare a placii de indoire (fig. 5.100). b. Indoirea cu ajutorul rolelor. Pentru obtinerea de profile indoite ieftine, cu lungime mare gi rezisten{a buna, se utilizeaza instalatii de indoire cu role profilate. Semifabricatele folosite sunt benzile, iar prelucrarea se face la rece. ~~ Ve aaa Fig. 5.101. Schema roluirii : fortei de indoire in "V" . 1 = parte fxa;2~ ula mobil 3 semifabrica, 4~ suport ¢. Roluirea consti in curbarea capatului unui semifabricat plan pentru a forma partial sau total o suprafata cilindrica cu diametru mic, pentru diferite articulatii, de exemplu, ochiul unei foi de arc (fig. 5.101). Roluirea se poate executa : — liber, pentru R < 3,3s , fara ca semifabricatul sa flambeze ; ~ in jurul unui dorn, cu diametrul egal cu 2r, pentru R > 3,35. d. Curbarea este operatia de indoire a tablelor si benzilor pentru a Je da 0 forma conica sau cilindrica. Deformarea se realizeaza cu ajutorul unor cilindri sau conuri in miscare de rotatie (fig. 5.102). 238e. Ambutisarea consta in modi- ficarea formei unui semifabricat, de la forma plana la una cava sau in marirea 1 adancimii unui semifabricat cay cu sau fara modificarea mifabricatul plan sare se obtine, de obicei, prin decupare. zg in figura 5.103, a este prezentata schema ambutisirii unui corp cilindric Fae 5 199. Schema curb dintr-un semifabricat plan. Semifabrica- O aatibaaeT aigee tul 1 se deformeaza prin trecerea lui for- 3 progucubat {ata printr-o matrita 3 sub actiunea unui poanson 2. Pentru ca semifabricatul s4 nu fie taiat, atét poansonul, cat si matrita au muchiile rotunjite. Semifabricatul de la care se pleaca este un disc. intrucat pentru formarea unui cilindru infundat la unul din capete este necesar mai putin material dect cel existent in disc (fig. 5.103, c) surplusul de material (elementele hasurate) tinde s& provoace increfirea marginilor piesei ambutisate. La ambutisarea materialelor groase aceste cute sunt netezite in spatiul dintre poanson si matrifa, in timp ce la semi- fabricatele subtiri (ambutisarea adanca) formarea lor se impiedica cu aju- torul unui ine! de retinere (fig. 5.104), care apas asupra materialului tot timpul deformarii. Piesa ambutisata astfel obtinuté are capatul deschis neregulat; de aceea, dupa ambutisare se aplica o operatie suplimentara de taiere a capatului piesei, operatie denumita tundere (v. fig. 5.95, b). Fig. 5.103. Ambutisarea tablelor: a schema de principiu; b~ piesa ambutsatt; c ~ semifabricat; 11 semifabricat;2 ~ poanson; 3 ~ mata. 239Ambutisarea se poate realiza: ~ fara subtierea peretilor, sau cu o variatie foarte mica a grosimii semifabricatului (cazul cnd intre poanson si matrifa exista un joc j> s); — cu subtierea peretilor, cfnd grosimea peretilor se micsoreaz (cazul cand j 0,7D si a < 10° se ambutiseaza in mai multe etape, similar cu ambutisarea pieselor cilindrice (fig. 5.105). Procedee speciale de ambutisare. Procedeele de ambutisare anali- zate, aplicate foarte mult in toate ramurile productiei, sunt rationale si eficiente in productia de serie si de masa, datorita costului relativ ridicat 243al matrifelor. Pentru productia de serie mica si mijlocie, precum gi pentru unele materiale greu deformabile, au fost create procedee speciale de am- butisare ca: ambutisarea cu ajutorul cauciucului, ambutisarea hidraulica, ambutisarea prin explozie, ambutisarea electrohidraulica, ambutisarea magnetodinamica etc. Operatii de fasonare ale pieselor din tabla. in aceasta categorie intra acele operatii care schimba forma semifabricatului din tabla prin deformare locali, grosimea lui ramAn4nd practic constanté. Cele mai frecvent intalnite sunt: reliefarea, rasfrangerea, umflarea, gatuirea, faso- narea pe strung si indreptarea . (06. Piese prelucrate prin reliefare: ‘a ~nervuri de rigidizare si bosaje; b - piese cu configuratie complexa. Reliefarea — const in executarea unei deformatii de mica adan- cime (ambutisare locala de ad4ncime) in vederea obtinerii unor inscriptii, desene, efigii sau pentru executarea nervurilor de rigidizare. Exemple caracteristice de reliefare sunt : — executarea nervurilor de rigidizare si a bosajelor (fig. 5.106, a) ; — executarea pieselor cu configuratie complexa si nesimetrica de forma deschisa (fig. 5.106, b) ; ~ executarea ormamentatiilor. Reliefarea este folosita foarte mult in industria constructoare de automobile, avioane, aparate, in radiotehnica etc. Rasfréngerea — este operatia de fasonare a marginii unui semifa- bricat avand drept scop : — formarea unui guler, la gauri ; — marirea rigiditajii sau formarea unei suprafete de asamblare, la marginile exterioare ale semifabricatului. 244Rasfrangerea marginilor gaurilor se executd cu raz mica de ro- tunjire si inaltime mare a bordurii (fig. 5.107, a) la gaurile ce urmeazA a fi filetate sau in care se vor presa capetele unor axe. in diverse ramuri industriale (electronica, mecanica fina, electrotehnica) sunt necesare pie- se care au gauri cu pereti cilindrici de inaltime mare, de aceea se face rasfrngerea marginilor cu subtierea peretilor (fig. 5.107, b). Aceastd operatie se execut cu poansoane in trepte, la prese cu dubla actiune, in condifiile unei ungeri abundente cu un lubrifiant vascos. ey & Fig. 5.107. Rasfrangerea marginilor: ~rasfringere fara subtirea peretilor;b rastrangere cu subgierea pereilor. Fig. 5.108. Schema operatiei de umflare : ~ pie obynute prin umilare;b~ umiares cu poanson din ceucie; 1 semifabrica;2~ boc de caueiue; 3~ mati: 4~ produsul obyinst Umflarea (ambutisarea transversala) consti in largirea pieselor cave sau a semifabricatelor din teava, prin intinderea materialului in di- rectie radiala, din interior spre exterior (fig. 5. 108, a). 245Pentru executarea operafiei se folosesc, de obicei, urmatoarele ti- puri de matrite : — cu poanson de cauciuc (fig. 5.108, b) ; — cu lichid in loc de poanson ; — cu sectoare extensibile ce se deplaseaza sub actiunea unei pene. Gatuirea este operatia prin care se micsoreaza sectiunea transver- sala a tevilor sau a capetelor pieselor cave prin presarea materialului din exterior. Aceasta se realizeazd prin apasarea pe partea frontalé a semifabricatului 1 si prin impingerea lui in orificiul conic al matritei 2 (fig. 5.109). Fig. 5.109. Schema operatiei Fig. 5.110, Fasonarea pe strung: de gatuire: 1 ~ semifsbrica; 2 ~ model: 1 semifabrica, 2 ~ mats; 3~tampon de fixare; 3~poanson, 4 rola profil, Fasonarea (ambutisarea) pe strung. Se aplica in productia de uni- cate sau serii foarte mici. Ea consta in modificarea semifabricatelor plane pe modele a caror configuratie reprezinta negativul produsului ce trebuie realizat. in figura 5.110 este prezentaté schema executarii diverselor operatii de fasonare pe strung sau pe masini specializate. Semifabricatul 1 este prins intre modelul 2 si tamponul de fixare 3, fiind apoi deformat cu ajutorul unor role profilate 4 fixata in suportul portcutit al strungului. 5.12.4. CROIREA MATERIALELOR IN VEDEREA $TANTARII La proiectarea unui proces tehnologic de obtinere a unor piese prin taiere si ambutisare, trebuie rezolvate cAteva probleme importante si anume: — croirea cea mai economica si stabilirea dimensiunilor minime ale semifabricatului ; 246— stabilirea operafiilor si a succesiunii acestora ; ~ stabilirea numarului de piese ce se executa simultan. La croire se urmareste amplasarea cAt mai judicioasa pe semifa- bricat a produselor cu forme tehnologice determinate, astfel incdt sA re- zulte o cantitate minima de deseuri. Metoda de croire este determinata de forma piesei, care trebuie aleasa in aga fel ca pierderea de material sa fie cit mai mica, si de modul de obtinere a semifabricatului (directia de laminare — croire longitudi- nala, croire transversala sau combinata). Se va alege intotdeauna varianta care conduce la coeficientul de utilizare a materialului maxim. Acest in- dice se calculeaza cu relatia: ee == 100 (%) , (5.86) 0 in care: S, este suprafata utila a pieselor obtinute dintr-un semifabricat (foaie de tabla, banda) ; S, - suprafata initialé a semifabricatului. Datorita formei variate a produselor stantate prin operatii succe- sive, pentru fiecare produs va fi economic o anumita croire. in figura 5.111, sunt prezentate cfteva tipuri de croire din banda. [ CR Pentru a micsora bavurile in urma taierii, si a diminua deformarea semifabricatului, cfnd se impun conditii de precizie si calitate a supra- feei conturului, se recomanda croirea cu puntite. Puntiele, care constituie prin marimea lor 0 surs& importanta de pierderi de material, trebuie sa fie strict dimensionate, s& aiba rezistenta si un minimum de rigiditate. Marimea puntifelor depinde de grosimea si duritatea materialului, de dimensiunile si forma produselor, de tipul 247croirii, de metoda de avans a benzii, de constructia sculei folosite la prelucrare etc. Puntifele se prevad intre piesele decupate — puntife intermediare P, si intre conturul piesei decupate si marginea benzii — puntite laterale >. Ariile acestor puntife se calculeaz cu relafii empirice sau se aleg din tabele, in functie de natura si grosimea materialului, de configuratia pie- sei si de schema tehnologica utilizata. Alegerea judicioasa a sistemului de croire si a schemei tehnolo- gice de lucru, conduce la insemnate economii de materiale, lucru datorat si numérului mare de piese identice ce se prelucreaza. Adeseori, pentru a obfine o utilizare cat mai economica a materialelor se admit modificari ale formei pieselor (cu mentinerea rolului functional) sau ale schemelor tehnologice de Iucru. 5.12.5. MASINIUNELTE FOLOSITE LA PRELUCRAREA TABLELOR SUBTIRI Pentru stantarea si ambutisarea la rece se folosesc diferite tipuri de utilaje, in functie de conditiile de lucru; mai raspAndite sunt presele. intrucat caracteristicile constructive si tehnologice ale masinilor sunt deosebit de variate, ele se clasifica dupa diferite criterii (tab. 5.7). Tabela 5.7. Clasificarea masinilor-unelte folosite la prelucrarea tablelor subtiri Nr. crt. Criteriul de clasificare Denumirea utilajului - Prese- 1 | Caracterat deformatiitor Peta -_ ; Prese cu simplu efect ee ee eee Prese cu dublu efect Prese cu triplu efect 3 | Dupa felul operatiilor distincte | Masini universale efectuate Masini speciale Prese cu frictiune Prese cu excentric Prese cu genunchi Prese cu manivela Prese hidraulice 4 | Dupa modul de actionare si exe- cutia miscarilor Dupa viteza de deformare 248Cele mai raspandite prese pentru prelucrarea tablelor subtiri sunt cele cu excentric, in diverse variante constructive si functionale. Schema functional de principiu a unei prese cu excentric fabri- cata si in fara noastra este data in figura 5.112. Motorul electric 1 furni- zeaz& 0 miscare de rotatie constanta, care este transformata in miscare de translatie cu ajutorul unui mecanism cu excentric reglabil 6 si 7. Volantul 4 inmagazineaza energia relativ mica, dar continua a motorului si 0 transmite berbecului in momentul perioadei de lucru. Atunci cnd se exe- cuta lovitura, berbecul preia o parte din energia volantului, migcarea acestuia incetinindu-se in timpul cursei de revenire, iar cfnd berbecul este oprit, volantul isi accelereaz din nou turatia. Transmiterea miscarii de la motor la arborele cu excentric se realizeaza printr-o transmisie cu curele trapezoidale 2. Presa este prevazuta cu un sistem de franare rapida 5 si un cuplaj 3, necesar pentru comanda regimului de lucru al presei (cu lovituri izolate sau cu lovituri repetate). Fig. 5.112. Presi cu excentric: ‘4 schema cinematict; b~ mecanism cu excenti; 1 - motor electric; 2 ~ transmisie prin curele; 3 ~ cuplaj; 4 — volant; '~ fina; 6 ~ arbore cu excenti; 7 ~ belt; 8~berbec Posibilitatile de lucru ale preselor cu excentric se pot stabili nu- mai pe baza valorilor pe care le au caracteristicile tehnice principale, de- oarece ele dau indicafii asupra productivitatii, dimensiunilor semifabri- catelor si asupra marimii sectiunii ce se poate prelucra. 2495.12.6. PRELUCRAREA TABLELOR GROASE, {in categoria tablelor groase sunt incluse, in general, cele cu grosi- mea mai mare de 4...6 mm. Prelucrarea tablelor groase este mai putin raspandita in practica. Dintre piesele confectionate din aceste table fac parte: recipientele de di- ferite tipuri utilizate in industria chimica, cisternele, navele etc. {in general, prelucrarea tablelor groase necesita forte foarte mari, de aceea se aplica frecvent prelucrarea la cald. Tablele groase se taie prin forfecare, pe masini de mare putere, sau mai frecvent, prin procedee termice. Principalele operatii de prelucrare prin deformare sunt: indoirea, curbarea, bercluirea $i ambutisarea. Fig. 5.113. Curbarea tablelor groase: 8 pe masini cu tei valturi: b~ pe masini cu patra valu Curbarea se realizeaz cu ajutorul valturilor de curbat tabla, pre- vazute cu trei sau patru cilindri (valfuri) (fig. 5.113). Semifabricatul avanseaza pe baza frecarii existente intre el si valturile aflate in miscare de rotatie. Raza de curbura R depinde de razele valturilor r, si r, , de distanta h dintre axele acestora si de distanta / dintre axele valturilor de sprijin. Pentru ca semifabricatul curbat sa-si pastreze forma cilindrica, inainte de scoaterea lui dintre valturi, el se rigidizeaza prinzand capetele cu puncte de sudura. Prin procedeul descris se pot curba table cu grosime pana la 50 mm si chiar mai mult. 250Ambutisarea rotativa (bercluirea) este 0 operatie de deformare a unor semifabricate ambutisate in vederea obtinerii unor portiuni curbe necesare asamblarii cu piese cilindrice (funduri de cazane, cisterne, vase de reactie etc.). Ea se executa de obicei pe masini speciale prevazute cu role, deformarea realizindu-se prin rotirea semifabricatului si schimbarea pozitiei axelor rolelor (ig. 5.114). 42 bucati) 6 5 1 ~ semifabricatcav; 2 ~ suport rtati; 3 ~ tampon; 4 role de sprijin; 5 ~ rola de apasare; 6~ rola de antrenare. Ambutisarea se realizeaza dupa o schema asemanatoare cu cea de la prelucrarea tablelor subtiri, cu deosebirea ca fiind necesare forte mult mai mari, prelucrarea se face la cald, pe prese hidraulice de mare putere, iar matritele sunt de obicei inchise, scoaterea semifabricatului facindu-se pe partea de sus. 5.13. FABRICAREA TEVILOR: 5.13.1. NOTTUNI GENERALE Tevile sunt tuburi cu lungimea mult mai mare decat diametrul (sau alta dimensiune transversal echivalenta, pentru tevile necirculare). Diametrul poate varia de la cétiva milimetri pnd la aproape 10 m. Tevile au o larga utilizare in cele mai diferite domenii ale economiei : — in industria petroliera pentru transportul produselor petroliere gi al gazului metan, in procesele de foraj si de extractie a fiteiului si gazelor ; — in industria constructoare de masini, ca semifabricate pentru 251prelucrarea prin aschiere a diferitelor piese (bucse, inele de rulmenti etc.), pentru confectionarea schimbitoarelor de caldura etc.; — in domeniul constructiilor civile si industriale, pentru instalatii sanitare, pentru constructia schelelor, a grinzilor, stalpilor etc. fernare. =e. L-[ree rece s [—|Extrudate ica Laminate Tongiudinal (pe generatoare) Elicoidal| Fig. 5.115. Clasificarea tevilor in functie de procedeul de fabricare utilizat. Tevile se clasifica dupa diverse criterii si anume: — dupa tipul aliajului din care sunt confectionate: ofel, fonta, alia- je neferoase de cupru, aluminiu, plumb, staniu etc.; — dupa forma sectiunii : circulara, ovala, poligonala etc.; — dupa grosimea peretilor : obisnuita, cu pereti subtiri, cu pereti grosi; — dupa procedeul de executie, tevile se clasifica conform sche- mei prezentate in figura 5.115. 5.13.2. FABRICAREA TEVILOR FARA SUDURA Fabricarea fevilor prin turnare. Prin aceasta metoda se fabrica in general fevi scurte cu diametru mijlociu sau mare, cu sau fara ramificatii si coturi. Materialele folosite sunt de obicei fonta cenusie, ofelurile si, mai rar, unele aliaje neferoase. 252Ca procedee se pot folosi: — turnarea in forme cu pereti grosi (in doua rame sau in solul tur- natoriei prin formare cu sablonul) ; — turnarea centrifugal (procedeul este folosit la fabricarea tuburi- lor din fonta pentru canalizare). O caracteristica a procedeelor de fabricare a tevilor prin turnare o constituie productivitatea scazuta. in ultimii ani a fost pus la punct procedeul de obtinere a evilor prin turnare continua. Schema de principiu si instalatia sunt asemana- toare cu cele de a turnarea continua a barelor, dar cristalizoarele au in interiorul lor un miez metalic racit forat cu apa. Se toarna fevi cu diame- tre de 400...800 mm si lungime pana la 10 m. Fabricarea fevilor prin tragere. Tragerea reprezinta un procedeu secundar de fabricare a tevilor. Semifabricatele folosite sunt tevi lami- nate ori sudate carora li se reduc astfel diametrul si grosimea peretilor. in figura 5.53 se prezinta variantele de prelucrare a tevilor prin tragere. Caracteristica procedeului o constituie precizia dimensionala ridicata si calitatea buna a suprafefelor obfinute. Fig. 5.116. Procedeul Stiefel de laminare a tevilor: ‘2 laminarea ebogei: b ~laminarea la caja duo-automat; ¢~laminarea de netezir; d ~ laminarea de calibrae; 1 ~cilindru de lueru; 2~ conul de perforare; 3~ conul de laminare; 4 dop pesforator; 5 ~ tj; 6— cilindru calibrat rotund; 7 ~ dom. 253Fabricarea fevilor prin extrudare. Acest procedeu ofera posibili- tatea fabricarii tevilor cu pereti subtiri si cu o forma a sectiunii trans- versale alta decft cea circulara (ceea ce nu se poate realiza prin relaminare). Extrudarea este un procedeu secundar de fabricare a evilor. Se aplica de obicei pentru obfinerea tevilor din aliaje neferoase (aliaje de cupru si aluminiu). Se poate folosi atit extrudarea directa, cat si cea inversa. Fabricarea fevilor prin laminare. Acest procedeu este cel mai folosit. El presupune parcurgerea urmatoarelor etape tehnologice: —obfinerea unor {evi brute, numite ebose, prin perforarea unor semifabricate pline pe laminoare speciale sau pe prese ; — Jaminarea eboselor in scopul reducerii grosimii peretilor ; — finisarea fevilor. Procedeele uzuale de realizare a tevilor laminate la cald sunt : = procedeul Stiefel; ~ procedeul Mannesmann. La procedeul Stiefel ebosele se realizeaza prin perforarea semifa- bricatelor intr-o caja de laminare oblica, cu ajutorul unui dop perforator (fig. 5.116, a). Pentru finisare, ebosele sunt laminate pe dorn la o caja duo automat (fig. 5.116, b) avand cilindrii calibrati rotunzi si la 0 caja de netezire (de laminare oblic ~ fig. 5.116, c). in final, tevile sunt trecute fara dorn interior printr-un laminor de calibrare (fig. 5.116, d). La procedeul Mannesmann, ebosele se obtin prin perforarea semifabricatelor (jagle) pe prese, cu ajutorul unui dorn (fig. 5.117). Prima etapa de finisare a eboselor se executa pe un dorn lung, intr-o caja periodica de tip Pilgher, a- vand cilindrii de Iucru cu calibru variabil pe circumferinta. Procede- ul se mai numeste si laminare pe bara cu cilindri cu pas de pelerin. jn figura 5.118, a este prezentat modul de lucru al cilin- Fig. 5.117. Objinerea ebosei drului cu calibru variabil, iar in prin extrudare: figura 5.118, b, se prezinta profilul 11— poanson; 2 matrita: 3 tag calibrului. 4 extractor; 5~ ebost. 254‘Tyja dornului(in etapade mers in gol da. ebosei_un avans longitudinal S="Roc) Ay Parteade weru AA (unghiul &) b ; Teal Mere ngol (unghial 2 ) Fig. 5.118. Modul de lucru al cilindrului cu calibru variabil: ‘a—procesul de deformare;b ~ profitul calbratui Fig. 5.119. Faze de lucru la deformarea intr-o caja periodica de tip Pilgher: ‘1 —ebost; 2 - dornul (bara) de laminare; 3 — cilindrii de lucru. 255Pentru a sugera principiul de lucru al cajei periodice de tip Pilgher, in figura 5.119 se arata cfteva faze ale procesului de deformare a ebosei pe acest utilaj. TJeava astfel obtinuta, se poate prelucra in continuare, daca este cazul, pe utilajele de netezire si calibrare prezentate la procedeul Stiefel. 5.13.3, FABRICAREA TEVILOR SUDATE Tevile sudate longitudinal (pe generatoare) se pot obtine dintr-un semifabricat sub forma de banda. Fabricarea tevilor cuprinde doua etape principale si anume: ~ formarea tevii ; — sudarea longitudinal. Cea mai raspandita metoda de formare a tevii consta in defor- marea succesiva a benzii pe o instalafie cu role. Sudarea pe generatoare se poate realiza prin unul din urmatoarele procedee : — sudare cu arc electric sub strat de flux ; — sudare cu arc electric in mediu de gaz protector ; — sudare cu jet de plasma ; — sudare cu flacara oxiacetilenica ; — sudare prin presiune cu incalzire prin rezistenta de contact ; — sudare prin presiune cu incdlzire prin inductie. Alegerea procedeului de sudare depinde, in principiu, de natura materialului tevii si de dimensiunile acesteia. fn figura 5.120 sunt prezentate etapele de formare ale unei fevi cu sectiune circulara, cu sudura longitudinala. in figura'5.121 se prezinta schema unei instalatii de sudare a tevi- lor pe generatoare, utilizénd procedeul sudarii prin presiune cu incalzire prin rezistenta de contact. Teava 1, iesita din instalatia de formare, sprijinita de rola 2, este presata cu doua role laterale 3, astfel incat marginile benzii sa se atinga. Printr-un sistem de role de cupru separate prin izolatorul 5 si legate la circuitul secundar al unui transformator de sudare 6, se lasa sa treaca prin zona de imbinare un curent electric de intensitate foarte mare. Datorita rezistentei electrice de contact, materialul se incalzeste local si sub actiunea fortei de apasare marginile benzii se sudeaza. 2568 N Fig:3.120. Peete rt Fig. 5.121. Schema de sudare pe " e generatoare a fevilor: cu sectiune circulara sudate 1 jen format; 2~ rol de pin, 3 ~ role Jongitudinal: de presare si antrenare; 4~ role de contact; 1, 2.11 fae ale form. $= bolaor,6~ tansformatne pentru sada. re la exterior Formarea fevii { Obfineren fevilor sudate elicadal i 1-bandd rulata + 2-matrita eae er ee Fig. 5.122. Fabricarea fevilor sudate longitudinal: 1 — banda rulat; 2~ mate.Tevile sudate elicoidal se fabrica tot dintr-o banda; aceasta este impinsa intr-o instalatie de formare, compusa dintr-o matrita aleatuita la randul ei dintr-un bloc metalic cu o suprafata curb sau dintr-o serie de role decalate intre ele, asa cum reiese din figura 5.122. Teava se sudeaza cu arc electric sub strat de flux la exterior sau la exterior $i interior, in functie de grosimea peretelui fevii fabricate. 5.14. DEFECTELE PIESELOR DEFORMATE PLASTIC Defectele pieselor realizate printr-un anumit procedeu de defor- mare plasticA sunt clasificate pe grupe, fiecare grupa avand mai multe categorii de defecte. Astfel, de exemplu, defectele pieselor obinute prin forjare libera se clasifica in urmatoarele grupe : 1 — forme, dimensiuni si mase necorespunzatoare: lipsa de mate- rial, dezaxari, bavuri etc.; 2 - defecte de suprafata: arsuri, suprapuneri de material etc.; 3 — discontinuitati si goluri: crapaturi, fisuri si goluri ; 4 — incluziuni solide ; 5—defecte de structura: decarburare, segregatii, arderi etc.; 6 —compozitie chimica si caracteristici fizico-mecanice necores- Punzatoare. Aceasta clasificare poate fi considerata generala, defectele tipice fiecarui procedeu de prelucrare prin deformare plastica putnd fi inca- drate intr-una din grupele expuse mai sus. Cauzele generale ce determina aparitia defectelor in piesele pre- lucrate prin deformare plastica sunt: utilizarea unor semifabricate de por- nire de calitate necorespunzatoare (cu defecte) ; nerespectarea prescrip- tiilor tehnologice privind incalzirea semifabricatelor in vederea deforma- tii si conducerea proceselor de deformare; utilizarea unor echipamente tehnologice necorespunzatoare. Pentru depistarea defectelor existente intr-o piesa prelucrata prin deformare plastica se folosesc att metode de control distructiv (incercari si analize efectuate pe esantioane sau epruvete extrase din una sau mai multe piese prelucrate care se sacrifica), ct si metode de control nedis- tructiv (defectoscopie magnetica sau defectoscopie cu ultrasunete). Unele defecte existente in piesele prelucrate prin deformare plas- ticd pot fi reparate, prin: procedee mecanice (curatire, indreptare, dopu- ire, bucsare); sudare ; metalizare ; tratamente termice. 258