Capitolul 5

Obtinerea piesei semif printr-un procedeu tehnol de deformare plastica sau combinat(turnare-deformare,turnare-sudare)

Procedeele de prelucrare prin deformare plastic a au la baza o proprietate mecanica foarte importanta numita plasticitate.

Plasticitatea reprezinta capacitatea materialelor de a se deforma sub actiunea fortelor exterioare si de a ramane deformate si dupa inlaturarea acestora.

Procedee de prelucrare prin deformare plastica :

- laminarea : este procedeul de prelucrare prin deformare plastica ce consta in trecerea fortata a materialului prin intervalul dintre doi cilindri ce se rotesc in sensuri contrarii sau in acelasi sens ;

- extrudarea : este procedeul de prelucrare prin deformare plastica ce consta in trecerea fortata a materialului prin impingere prin orificiul unei scule a carei sectiune este diferita de cea a semifabricatului initial ;

- tragerea : este procedeul de prelucrare prin deformare plastica ce consta in trecerea fortata a materialului prin orificiul unei scule de sectiune diferita de cea a semifabricatului initial, sub actiunea unei forte de tragere ;

- forjarea   : este procedeul de prelucrare prin deformare plastica ce consta in creerea unor stari tensionare in volumele de material sub actiunea unor forte de lovire si/sau presare succesiva insotita de curgerea materialului in diferite directii.

In functie de modul cum are loc curgerea materialului se deosebesc :

-forjarea libera : cand curgerea materialului se face liber dupa legea minimei rezistente ;

- forjarea in matrita (matritarea) : cand curgerea materialului este limitata cavitational de o scula numita matrita .

Pentru obtinerea piesei noastre, si anume, obtinerea bucsei de ghidare vom alege ca procedeu de prelucrare prin deformare plastica matritarea (forjarea in matrita).

Matritarea este procedeul de prelucrare prin deformare plastica ce consta in creerea unor tensiuni interne in volumul materialului insotita de curgerea acestora limitata cavitational (curgerea este obligata sa ia forma cavitatii matritei)

Matritele se confectioneaza din oteluri de scule inalt aliate din carburi metalice si se trateaza termic pana la 25 … 70 HRC pentru a avea o rezistenta buna la uzare.

Tehnologia matritarii

In vederea obtinerii piesei « bucsa de ghidare » prin matritare este nevoie a fi parcurse urmatoarele etape :

1° Stabilirea rolului functional al piesei : s-a facut folosind metoda de analiza morfofunctionala a suprafetelor (capitolul 1) ;

2°Alegerea materialului optim pentru confectionarea piesei : s-a facut folosind metoda de analiza a valorilor optime(capitolul2);

3°Intocmirea desenului brut matritate :

- adaosurile de prelucrare A p pe toate suprafeţele a căror precizie dimensională şi calitatea acestora nu se pot obţine direct prin forjare în matriţă;

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

- adaosuri de înclinare Ai pentru a uşura extragerea piesei din matriţă;

- adaosuri prin raze de racordare Rc pe toate suprafeţele de racordare.

5° Calculul masei semifabricatului iniţial se face împărţind desenul piesei brut matriţate în suprafeţe simple cărora li se calculează volumul şi masa . Masa totală a semifabricatului brut matritat este data de expresia :

MSi=mpf+ma+map+mat+mai+mrc+mt+me;

unde:

- mSi : masa totală a semifabricatului initial ;- mpf : masa piesei finite ;- ma : masa pierderilor prin arderea materialului ;- map: masa pierderilor cu adaosurile de prelucrare ;- mat : masa pierderilor cu adaosurile tehnologice ;- mai: masa pierderilor cu adaosurile de inclinare;- mrc : masa pierderilor prin raze de racordare ;- mt : masa pierderilor datorata dilatarii termice din timpul incalzirii ;- me : masa pierderilor cu eventualele epruvete necesare incercarilor .

mpf= V * ρ

m1=π*R2*h*ρ, ρ= 7,3

m1=(π*402*20*7,3)/ 1000000= 0,7338 kg

m2=(π*22,52*2,5*7,3)/ 1000000=0,0372 kg

m3=(π*272*47,5*7,3)/ 1000000=0,7941 kg

mgauri=(π*42*20*7,3)/ 1000000=0,0073 kg

mgol=(π*152*70*7,3)/ 1000000=0,3612 kg

mpf=( m1+ m2+ m3) – (mgauri+ mgol)=1,1966 kg

ma=1,35%*mpf= 0,016 kg

map=V*ρ

map1=( π*432*26*7,3-m1)/1000000=1,123 – 0,733 = 0,389 kgmap2=(π*302*50*7,3- π*272*47*7,3)/1000000= 1,032 – 0,785 = 0,247 kg

map=0,389+0,247=0,636 kg

mat=V*ρ

mat1=( π*432*26*7,3-m2)/1000000=0,041 – 0,037 = 0,04 kg

mat2= (π*152*70*7,3)/1000000 = 0,361 kg

mat= mat1+mat2+ mgauri=0,004+0,361+0,007 = 0,372 kg

mai=V*ρ= [(πR2h)3] * 7,3

mai1 = {[(π4322)3] * 7,3}/1000000= 0,028 kg

mai2= π*432*1*7,3= 0,042 kg

mai=mai1+mai2=0,070 kg

mrc=Vrc*ρ={[h(4R2-πR2)]ρ}=0,016 kg

msi= mpf+ma+map+mat+mai+mrc=1,196+0,016+0,636+0,372+0,070+0,016= 2,306 kg

6° Determinarea volumului semifabricatului initial folosind relatia:

Vsi=msiρ

=2,306

7,3 =0,315 dm3

unde: ρ- densitatea materialului din care e confectionata piesa;

7° Alegerea semifabricatului initial – avand in vedere forma produsului ,semifabricatul initial va fi un produs turnat in cochila;

8°Debitarea la dimensiuni – se face tinand cont de legea volumului constant.

Avand in vedere ca semifabricatul este un produs turnat se vor inlatura daca este cazutl bavurile si retelele de turnare;

9°Control initial – se face un control nedistructiv cu lichide penetrante pentru depistarea eventualelor defecte de suprafata si pentru defectele de profunzime se va folosi metoda de control nedistructiv cu ultrasunete;

10° Curatire, decapare, degresare – se face o curatire electrochimica in vederea indepartarii oxizilor si grasimilor;

11° Tratament termic initial – se va face un tratament termic de normalizare;

12° Stabilirea parametrilor regimului de incalzire- se va face

Tratament termic Temperatura de incalzire,[°C]

Durata mentinerii,[h]

Viteza de Incalzire, [°C/h]

Viteza deRacire, [°C/h]

Normalizare 850 – 950 1....2 50...100 In aer

13°Alegerea utilajului de incalzire – cuptor electric;

14°Stabilirea succesiunii logice a etapelor de matritare – se aleg locasurile de matritare care deformeaza semifabricatul initial modificandu-i treptat forma pana la obtinerea piesei finite; se folosesc locasuri pregatitoare, pregatitoare-finisoare, prefinisoare, finisoare si de retezare.

15°Alegerea utilajului pentru matritare – echipamente speciale pentru anumite piese;

16° Alegerea sculelor pentru matritare – matrita simpla.

17° Pregatirea sculelor in vederea matritarii – consta in preincalzirea acestora la 150...200°C pentru a evita socurile termice si ungere cu ulei grafitat.

18° Incalzirea semifabricatului in vederea matritarii

Tinc=Tid+(10...20°C)=850+11=866°C

19° Matritarea

20° Tratament termic intermediar – dupa un anumit numar de matritari de face o recoacere de recristalizare

21°Curatire. Se indeparteaza straturile arse, resturile de grasimi si impuritatile de pe suprafata. Curatirea se face cu jet de nisip.

22° Debavurare. Se indeparteaza bavura din planul de separatie(debavurare pe contur exterior) si puntitele(debavurare pe contur interior)

23° Indreptarea se face pe matrite de indreptat pentru inlaturarea eventualelor deformatii ce au aparut in timpul operatiei anterioare

24° Se efectueaza operatia de calibrare volumica in vederea cresterii preciziei dimensionale pentru intreaga piesa matritata.

25° Tratament termic final – tratament termic de calire.

25° Control final. Se face un control dimensional si un control nedistructiv cu ultrasunete 100%;

26° Ambalare si trimitere catre beneficiar

Capitolul 6

Analiza tehnico-economica a cel putin 2 variante de proces tehnologic si determinarea variatiei optime de obtinere a piesei semifabricat

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

- mai repede ; - mai bine ;- mai ieftin ;- la momentul oportun.

Factorii care influenţează eficienţa procedeului tehnologic sunt :

- costul;

- productivitatea;

- fiabilitatea;

- consumul de energie;

- consumul de material;

- protecţia mediului;

- protecţia operatorului.

Eficienţa presupune optimizarea din punct de vedere al tuturor acestor factori. Acest lucru este foarte dificil de realizat, întotdeauna existând factori prioritari.

Pentru realizarea analizei tehnico-economice vom lua în considerare procesele tehnologice de turnare şi de matriţare.

Foarte important pentru întocmirea unei tehnologii de realizare a piesei este numărul de bucăţi care trebuie realizate(programa de producţie). Din acest punct de vedere se deosebesc:

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

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

- producţie de masă - număr foarte mare de produse de acelaşi fel care se repetă după o anumită perioadă de timp; foloseşte utilaje speciale şi specializate; S.D.V.-uri speciale şi specializate; muncitori cu calificare redusă (cu excepţia muncitorului reglor); productivitate foarte mare; preţ de cost mic(bunuri de larg consum).

Analiza procedeului de turnare

Turnare

msft=2,30kg

Stabilirea pretului semifabricatului turnat:

- cheltuielile materiale :………………………………………….11 Ron

- moanopera(salarii directe) :…………………………………….35 Ron

-CAS :……………………………………………………………9 Ron

- FASS :……………………………………………………………3 Ron

- regia sectiei :…………………………………………………….45 Ron

- CPS :……………………………………………………………..1 Ron

- CFSS :……………………………………………………….…0,9 Ron

- contributie invatamant:…………………………………………0,7 Ron

- rebut(8%):………………………………………………………..4,9 Ron

- cost sectie:……………………………………………………….102 Ron

- regie societate :………………………………………..………….9 Ron

- beneficiu :………………………………………………….....…21 Ron

- pret :……………………………………………………………..13 Ron

- pret SDV-uri :…………………………………………………40000Ron

- durabilitate SDV-uri:………………………………maxim 3h/buc

-pret: ………………………………………………………..52,222 Ron

La nivel de sectie costul unui produs C se calculeaza cu relatia:

C=CM+Cm+CR,

CM – costul materialului;

Cm – cost manopere;

CR – costul regiei de fabricatie.

CR=(1,5...10,0)Cm=1,6*35=56

=> C= 11+35+56= 102Ron

Cl=F+n*V(lei/lot)

Cl=40255.5+10000*6,5=105255.5 Ron

Cp=Fn +V=4,025+6,5=10,52 Ron

Cpt=Cln

= 105255.5

10000 =10,52 Ron

Analiza procedeului de matritare

Matritare

Stabilirea pretului semifabricatului matritat:

- cheltuieli cu materiale:........................................................................9 Ron

- Cheltuieli cu manoprea:.......................................................................34 Ron

- CAS:....................................................................................................1,5 Ron

- FASS:..................................................................................................2 Ron- regia sectiei:..........................................................................................5,7 Ron

- CPS:.......................................................................................................1 Ron

- CFSS:...................................................................................................0,9Ron

- contributie invatamant:........................................................................1 Ron

- rebut(3%):..............................................................................................4 Ron

- cost sectie:............................................................................................8 Ron

- regie societate:................................................................................. 10Ron- beneficiu:...........................................................................................25 Ron

- pret SDV-uri:..................................................................................10000 Ron

- pret: 8.8 Ron

Cl= 9+34+44,2= 87,2Ron

Cl=10102+10000*7=80102 Ron

Cp=Fn +V=1,1+7=8,01 Ron

Cpm=Cln

= 8,01 Ron

Utilizand costul pe lot pentru cele doua variante se otine:

- pentru turnare: Clt=40255.5+10000*6,5=105255.5 Ron

- pentru matritare: Clm=10102+10000*7=80102 Ron

ncr=105255.5−80102

7−6,5 =50307 buc

Din figura de mai sus se observa ca pentru 10000 de buc/an, procedeul optim de semifabricare a piesei bucsa de ghidare este matritarea.

Din analiza tehnico-economica a celor doua procedee de semifabricare a rezultat ca procedeu tehnologic optim de obtinere a piesei bucsa de ghidare, matritarea.Succesiunea logica a tuturor operatiilor necesare obtinerii piesei semifabricat prin procedeul de matritare a fost detailata in capitolul 5.

Capitolul 7

Succesiunea logica a tuturor operatiilor necesare obtinerii piesei semifabricat prin procedeul tehnologic optim

1° Stabilirea rolului functional al piesei ;

2°Alegerea materialului optim pentru confectionarea piesei ;

3°Intocmirea desenului brut matritate :

4° Alegerea planului de separatie XX ;

5° Calculul masei semifabricatului iniţial;

6° Determinarea volumului semifabricatului initial;

7° Alegerea semifabricatului initial ;

8°Debitarea la dimensiuni ;

9°Control initial ;

10° Curatire, decapare, degresare ;

11° Tratament termic initial ;

12° Stabilirea parametrilor regimului de incalzire;

13°Alegerea utilajului de incalzire ;

14°Stabilirea succesiunii logice a etapelor de matritare ;

15°Alegerea utilajului pentru matritare ;

16° Alegerea sculelor pentru matritare ;

17° Pregatirea sculelor in vederea matritarii ;

18° Incalzirea semifabricatului in vederea matritarii;

19° Matritarea;

20° Tratament termic intermediar ;

21°Curatire;

22° Debavurare;

23° Indreptarea se face pe matrite de indreptat ;

24° Se efectueaza operatia de calibrare ;

25° Tratament termic final ;

25° Control final.;

26° Ambalare si trimitere catre beneficiar.

Capitolul 8

Utilaje tehnice necesare desfasurarii procedeului tehnologic optim de realizare a piesei semifabricat

1 – semifabricatul

2 – locas matritor

3 – semimatrita inferioara

4, 9– ghidaj coada de randunica

5, 10 – pene plan paralele

6 – nicovala

7 – semimatrita superioara

8 – locasul matritor

11 – presa superioara care exercita forta Pm

Pentru obtinerea piesei noastre, si anume, obtinerea bucsei de ghidare, vom alege ca procedeu de prelucrare prin deformare plastica matritarea (forjarea in matrita).

Matritarea este procedeul de prelucrare prin deformare plastica ce consta in creerea unor tensiuni interne in volumul materialului insotita de curgerea acestora limitata cavitational( curgerea este obligata sa ia forma cavitatii matritei).

Matritele se confectioneaza din oteluri de scule inalt aliate din carburi metalice si se trateaza termic pana la 25 … 70 HRC pentru a avea o rezistenta buna la uzare.