deformare volumica

7/22/2019 deformare volumica

1/14

PRELUCRAREA PRIN DEFORMARE VOLUMIC

Definitie. Analiza proceselor de presare volumic.Presarea volumic constituie o grup de procedee de prelucrare prin deformare plastic la rece

prin care se realizeaz modificarea formei sau grosimii semifabricatuluiprin

redistribuirea volumului su. Piesele executate prin aceste operaii au dimensiunile finale i numai trebuie supuse unor alte prelucrri mecanice ulterioare. Procedeele de presare volumic (sau

de formare) sunt deosebit de economice i de productive n comparaie cu prelucrrile prinachiere.Deformarea are loc printr-o comprimare relativ mare astfel nct s fie capabil s realizezedeplasri de material. Necesitatea realizrii unor presiuni mari i deci i a forelor cu valori

ridicate, este principalul dezavantaj al acestui grup de procedee. Presiunea necesar a se executape suprafaa semifabricatului este cuprins ntre 400...1200 N/mm n cazul prelucrriialuminiului, ajungnd pn la 1200...3000 N/mm, n cazul prelucrrii oelului.Procedeele de presare volumic se pot clasifica n:-procedee ce nu modific plasticitatea materialului: turtirea, lirea, refularea liber

etc;-procedee ce mresc puin plasticitatea materialului, datorit deformaiilortransversale mici: calibrare volumic, presarea n matrie deschise etc;-procedee ce mresc mult plasticitatea materialului deoarece lipsetedeformaia transversal : extrudare, presarea n matrie nchise, refularea etc.Procedee speciale de deformare volumic (deformarea volumic rotativ, forjarea radial,forjarea orbital, etc)

La prelucrarea prin deformare volumic, materialul semifabricatului este redistribuit,

total sau parial, n piesa finit, sub aciunea forei de presare cu care se acioneaz asupra lui.Prin aceste procedee de prelucrare se obin, n foarte multe cazuri,piese finite, cupreciziidimensionale i calitate a suprafeei foarte bune, cuproductivitate ridicat. Datorit ecruisrii

materialului, se obin caracteristici mecanice superioare n comparatie cu cele alesemifabricatului iniial sau cu cele obinute la prelucrarea prin alte procedee.In cazul prelucrrilor volumice, gradul de deformare care este aplicat semifabricatului se

apreciaz (evalueaz)fie prin variaia relativ a nlimii lui n cursul prelucrrii:

fie prin variaia relativ a seciunii transversale :

Se mai utilizeaz i exprimarea logaritmic n forma:

n careH i S sunt nlimea i respectiv seciunea transversal ale semifabricatului iniial, iarHni Sn sunt eceleai caracteristici obinute dup deformare. In funcie de tipul solicitrii, gradul dedeformare poate fi Gd < 1 (comprimare) sau Gd > 1 (ntindere).


2/14

Pregtirea materialului pentru prelucrarea prin deformare volumic

Un rol deosebit de important n desfurarea procesului de presare volumic este avut dematerialul semifabricatului. n general, pot fi prelucrate prin aceste procedee, o serie foarte mare

de materiale. Teoretic pot fi procesate oeluri care au un coninut de carbon, de pn la 1,4%, darn practic nu se recomand aplicarea procedeului la oeluri cu coninut de carbon mai mare de0,45%. Elementele de aliere din oel pot, de asemenea, influena comportarea materialului la

prelucrare, Se acord mare atenie elementelor de aliere, astfel c nu trebuie ca procentajul de

siliciu s depaeasc 0,35%, cel de mangan 1,5 %, cel de sulf 0,06 %, cel de fosfor 0,06%, cel deazot 0,01%. Elemente cum sunt: cromul, nichelul, molibdenul i vanadiul sunt admise ca

impuritin procentaje f'oarte mici, de sub 0,5% n total lor. Nu sunt admise sufluri, fisuri lasuprafa sau n interior, suprapuneri de material, zone cu oxizi etc.La unele dintre procedeele de deformare volumic (extrudare, deformare n matri) este foarteimportant ca materialul s aib o plasticitate ridicat i o rezisten la deformare ct mai sczut.Semifabricatele folosite curent pentru prelucrrile prin deformare volumic se prezint

sub form de bar (cu seciune circular sau poligonal) sau srm n colac (seciune circular) iuneori sub form de platband sau fie. Ele pot fi obinute prin laminare la cald sau i printr-odeformare plastic la rece (tragere pentru bare sau trefilare pentru srme). Pentru prelucrare, din

semifabricatul iniial se detaeaz o anumit poriune (un semifabricat individual) cu lungimea

strict deteminat, operaie care se poate face n mai multe moduri, n funcie de tipulsemifabricatului, caracteristicile materialului i cerinele prelucrrii ulterioare

Tratamentu l termic al semif abricatelor

Deoarece semifabricatele folosite sunt de regul obinute printr-o deformare plastic anterioar(la cald sau la rece) este posibil ca ele s prezinte un anumit grad de ecruisare i chiar tensiuni

interne suplimentare datorate acestui proces de deformare. Mai mult, chiar dac semifabricatuliniial se livreaz n stare recoapt, prin operaia de retezare se produce o ecruisare a materialului

din zona tiat. In unele cazuri, datorit abaterilor de la forma geometric corect ce apar la

retezarea obinuit se impune o deformare preliminar de aplatizare; la care materialul seecruiseaz i apar n el tensiuni suplimentare. Toate aceste aspect conduc la necesitatea aplicrii

unui tratament termic, naintea prelucrrii prin deformare volumic cu grad important dedeformare, prin care s se asigure uniformitatea microstructural i un anumit nivel alaracteristicilor de plasticitate, n conformitate cu cerinele procesului de deformare.

Semifabricatele din oel cu coninut redus de carbon (C 0,25%) se supun recoacerii joase (subtemperatura Ac1) sau normalizrii la 88009000C. Semifabricatele din oel cu coninut mediu decarbon se supun recoacerii nalte la 86008800C, cu rcire lent. Este foarte important ca duptratamentul termic aplicat s se obin o granulaiecorespunztoare a microstructurii (spreexemplu pentru oeluri diametrul mediu al grunilorcristalini s fie de 0,020,06 mm).Pentru aliajele neferoase se aplic recoaceri de recristalizare sau clire pentru punere nsoluie.Dac aliajul prezint fenomenul de mbtrnire natural (cazul aluminiului) , se impunecaprelucrarea prin deformare plastic s se fac ntr-un interval de timp de maxim 24 ore de laaplicarea tratamentului termic, deoarece n afara acestui interval apar modificari importante alecaracteristicilor cu efecte negative asupra comportrii la deformare plastic. De problemaratamentului termic se mai poate lega i modificarea caracteristicilor superficiale ale

materialului produs ca urmare a nclzirii (oxidare, decarburare). Pentru evitarea unor asemenea


3/14

probleme poate aprea necesitatea folosirii unor instalaii de ncalzire cu atmosfer controlat

(neutr sau reductoare).

Pregtirea suprafeei i lubrifierea

La deformarea volumic la rece, la contactul ntre materiali elementele deformatoare, aparpresiuni foarte mari i care ating rapid valorile maxime, fapt ce determin posibilitatea formrii

unor microsuduri ntre materialul prelucrat i suprafaa elementelor active (mai ales dac celedou formeaz i un cuplu compatibil). Aceste puncte de microsudur conduc la apariia rapid a

fenomenului de gripare, cu consecine catastrofale asupra durabilitii elementelor active, a

calitii suprafeei piesei prelucrate i asupra forei de deformare necesar. Pentru a preveniproducerea unor asemenea fenomene negative, este esenial asigurarea unui strat lubrifiantfoarte bun, care s separe cele dou suprafee n contact, chiar i la presiunile de lucru foarte

mari i n condiiile existenei unei micri relative ntre material i elementele active.Pentru prelucrrile cu grad mare de deformare, acest deziderat se poate asigura doar prin

folosirea unor lubrifiani solizi care s fie foarte bine reinui pe suprafaa semifabricatului, motivpentru care problema capt dou aspecte:A.Pregtirea suprafeei semifabricatului n vederea lubrifierii.Pentru prelucrarea oelurilor, cele mai bune rezultate se obin prin operaia pregtitoare defosfatare, care const n acoperirea semifabricatului cu un strat de fosfat de zinc, cugrosimea de115 m, foarte aderent dar i poros, astfel nct este capabil s nglobeze i s reinparticulele foarte fine de lubrifiant solid. El poate rezista chiar la mai multe deformri succesive.Realizarea acestui strat superficial purttor de lubrifiant necesit o ntreag tehnologie care

cuprinde urmtoarele faze:Degresarea suprafeei semifabricatului;Decaparea suprafeei (n bi acide);Splare cu ap rece;Splare cu ap cald (prenclzire);Fosfatare (soluie de trifosfat de zinc, la 70730C, meninere cca.10 min.);Splare cu ap rece;Splare cu ap cald;Uscare (aer cald la 10001300C).

In cazul aliajelor de aluminiu, stratul purttor de lubrifiant se obine prin eloxare (un proces deoxidare anodic a suprafeei materialului) sau eventual tot prin fosfatare.B.Lubrifierea semifabricatelor n vederea deformriiLa prelucrrile prin deformare volumic se utilizeaz mai multe tipuri de lubrifiani, n funcie de

gradul de deformare aplicat i condiiile de lucru:Lubrifiani lichizi (uleiuri minerale, uleiuri vegetale, eventual n amestec cu pulbere de

grafit);Lubrifiani vscoi (unsori minerale, unsori animale, unsori vegetale, eventual n amestec cu

grafit, spunuri solubile n ap);

Lubrifiani solizi sub form de pulbere (grafit, talc, bisulfur de molibden, stearat de zinc, stearat de calciu).Laprelucrarea oeluluiprin procedee ce comport grade mari de deformare (extrudare,deformare n matri) cele mai bune rezultate se obin prin folosirea bisulfurii de molibden

(denumirea comercial: molicot).Pentru lubrifiere, dup fosfatare, semifabricatele se introduc n nite tamburi (tobe) cuseciunepoligonal, cu axa orizontal sau nclinat, n care se afl i lubrifiantul pulbere. Prinrotirea


4/14

acestor tamburi (tobare), cu turaie mic, se produce nglobarea lubrifiantului n stratulsuperficial fosfatat. La prelucrareaplumbului, a staniului i aliajelor sale, se folosete calubrifiantstearatul de zinc, iar pentru cupru i aliajele sale se recomand uleiul mineral istearatul de calciu.Stabilirea dimensiunilor semifabricatului pentru deformarea volumic

Ca i n cazul altor procedee de prelucrare prin deformare plastic la rece, i n acest caz se faceapel la legea constanei volumului, scriind egalitatea:Vpies = Vsemifabricat + An careA reprezint adaosul de material necesar unor eventuale prelucrri ulterioare carepresupun ndeprtare de material.Pentru stabilirea volumului piesei, pornind de la desenul ei de execuie, ea este descompus n

forme geometrice simple, pentru care se poate calcula uor volumul. In privina semifabricatului,

n majoritatea cazurilor el este sub forma unei bare cilindrice de diametru D (normalizat saustandardizat) care se alege, urmnd ca din egalitatea s sestabileasc nalimea (lungimea)H lacare se va realiza debitarea:

Pentru ca prelucrarea s se desfoare n bune condiii este necesar s se verifice dacvaloarea luiH nu depete o valoare limit pentru tipul de deformare aplicat i materialul prelucrat, evitndu-se posibilitatea ca n timpul deformrii s se ajung la o situaie de pierdere astabilitii semifabricatului.

Lirea (aplatisarea)Lirea este procedeul prin care semifabricatul, presat axial, se deformeaz n sensulreducerii nlimii cu mrirea corespunztoare a seciunii transversale.In funcie de geometria suprafeelor ntre care se realizeaz deformarea, se distingurmtoarele cazuri (fig.7.4): a lirea ntre suprafee plane; b lirea ntre o suprafa plan ialta inelar; c lirea ntre dou suprafee inelare.

Intre dimensiunile semifabricatului va trebui respectat condiia: H


5/14

K = 0,8pentru schema c);ppresiunea de deformare (dependent de caracteristicile materialului prelucrat i gradul dedeformare aplicat) i Snaria seciunii transversale.Refularea

Refularea este procedeul de deformare prin care se realizeaz ngrori locale de diferite forme

la un semifabricat sub form de bar, executate liber sau n cavitatea unei matrie. Este procedeulutilizat curent pentru executarea capetelor de uruburi, de nituri, i a altor piese similare. Fa deprelucrarea prin achiere are mai multe avantaje: consum redus de metal, caracteristici mecanicesuperioare, productivitate mare.Schema procesului

Diferite scheme delucru sunt prezentate n figura 7.7 (acu suprafa plan; b cu semimatritronconic; c cu semimatri cilindro-conic; d cu semimatri semisferic; e cu

semimatrie cilindro-conice; fa doua refulare)

Aspecte tehnologice la prelucrarea prin refulare:Stabilirea lungimii l a zonei de refulat se face pe baza legii constanei volumului.Numrul fazelor de refulare se stabilete n funcie de raportul l/d:pentru l/d


6/14

Odat cu creterea raportuluiD/H va fi necesar i creterea numrului de refulri.Exist o legtur i ntre mrimea raportului l/d i tipul (geometria) matriei de refulare,

avnd n vedere modul de rezemare al semifabricatului n matria de refulare:la o extremitate elpoate fi considerat ncastrat, dar la extremitatea cealalt este rezemat diferit n diferitele forme

ale semimatriei superioare, i ca atare se va comporta diferit la solicitarea axial din timpul

deformrii.pentru l/d mic se pot folosi formele a) i d) din figura 7.7;pentru l/d mare se recomand formele b) i c).

Fora necesar pentru refulare se poate calcula cu o relaie simplificat de forma: F = Smax.Rdefn care Smax este seciunea maxim refulat, iar Rdefrezistena ladeformare a materialului.

Fig.7.8 - Succesiunea fazelor de execuie pentru un urub M4: 1 retezare; 2, 3, 4refulri; 5 frezare cresttur pentru urubelni; 6 filetare.

Presarea volumic n matriLa acest procedeu de deformare se realizeazredistribuirea materialului semifabricatului,care sub aciunea forei de presare este obligat sa umple cavitatea matriei.Se realizeaz piese de form complex, de calitate i precizie ridicate, care n multecazuri nu mai necesit alte prelucrri mecanice, pentru domeniile: mecanic fin, electrotehnic,construcia de automobile, etc.Se obine o cretere a carcteristicilor mecanice cu 3050 % fa de prelucrarea prinachiere.Se utilizeaz dou procedee de matriare:

n matri deschis, cnd volumul semifabricatului este ceva mai mare dect cel al pieseimatriate, surplusul de material care curge n afaracavitii matriei formnd o bavur ce este

ulterior ndeprtat, asigurndu-se ns umplerea completa cavitii matriei(fig.7.10,a);n matri nchis, cnd volumul semifabricatului trebuie foarte riguros calculat i realizat

(dac el este mai mic, piesa va rezulta incomplet,iar dac este mai mare matria nu se poatenchide complet i deci nu se poate realiza corectpiesa)(fig.7.10,b).


7/14

Pentru realizarea n condiii bune a prelucrrii,semifabricatul trebuie trecut obligatoriu printehnologia de pregtire prezentat anterior.Fora necesar pentru prelucrare n acest caz poate ficalculat cu relaiaF = Smax.Rdef , n care se considerK = 1pentru deformarea n matrideschis iK = 1,41,6 la prelucrarea n matrinchis.Presiunea necesar pentru deformare are valori de ordinul celor prezentate n tabelul demai jos .

Construcia acestor matrie trebuie s fie destul de robust (masiv) pentru cadeformaiilelastice s fie ct mai mici, neafectnd astfel precizia prelucrrii.


8/14

Calibrarea prin presare

Calibrarea este operaia de deformare volumic prin care se realizeaz creterea precizieidimensionale i a formei geometrice, la piese prelucrate anterior prin deformare plastic sauachiere.

In funcie de zona piesei supus calibrrii, se disting urmtoarele situaii:calibrarea exterioar, cnd aciunea forei de deformare se exercit pe zona exterioar a

piesei, i care poate fi:Plan - cnd sunt supuse calibrrii doar anumite suprafee, respectiv dimensiuni

corespunztoare grosimii (fig.7.13);Spaialcnd sunt supuse calibrrii toate suprafeele i dimensiunile piesei; n urma presrii

ansambluluipiesei o cantitate de material va fi eliminat n afara cavitii matriei, sub form debavur(fig.7.14).


9/14

Este important ca la calibrarea exterioar s se in seama de aciunea legii rezistentei minime,corelndu-se corect forma ce se dorete a fi obinut cu forma iniial a semifabricatului,respectiv cu forma suprafeelor n contact cu materialul ale elementelor active (fig.7.15).

calibrarea interioar, cnd aciunea forei de deformare se exercit pe zona interioar a piesei,

aplicat de regul pentru orificii. Elementul activ folosit n acest caz este de tipul unei broe

(lucrnd prin mpingere sau prin tragere) sau de forma unei bile (fig.7.16).


10/14

Extrudarea

Extrudarea este procedeul de deformare volumic la care materialul semifabricatului este obligats curg, sub aciunea forei de presare, prin orificiul sau jocul din zona de lucru a elementeloractive.Prin acest procedeu se obine o gam variat de piese, pline sau cave, cu seciune transversal i

longitudinal variabil (dar numai ntr-un singur sens), cu form profilat n seciunetransversal, avnd diametrul de maxim 160 mm, lungime maxim de 450 mm i grosimeaperetelui ntre 0,120 mm, utilizate n domeniul industriei electronice i electrotehnice,

construciei de autovehicule, mecanicii fine, etc.In funcie de sensul de deplasare al materialului deformat fa de sensul de aciune al forei dedeformare, se disting mai multe scheme (procedee) de extrudare:

Extrudarea direct (1,2,3, n fig.7.17)la care materialul deformat se deplaseaz nacelai sens cu sensul de aciune al forei de deformare.Se pot realiza piese pline, cu diverseseciuni transversale, cu trepte n sens longitudinal, piese cave sau tubulare.

Extrudarea invers (4 n fig.7.17)la care materialul deformat se deplaseaz n sens invers fa

de sensul de aciune al forei de deformare.Se pot realiza piese tip pahar, cu diverse seciunitransversale, cu trepte n sens longitudinalExtrudarea combinat (5 n fig.7.17)la care materialul deformat se deplaseaz simultan, attn sens direct ct i n sens invers fa de sensul de aciune al forei de deformare. Se pot realiza

piese de forme mai complexe, cu cavitate la partea superioar i/sau inferioar, cu diverse

seciuni transversale, cu trepte n sens longitudinal.Rularea filetului

Realizarea filetelor (exterioare) prin deformare volumic la rece se obine ca urmare a imprimrii

profilului filetului prin rostogolirea (rularea) semifabricatului ntre dou (sau mai multe) scule cuun profil corespunztor. Fa de prelucrarea prin achiere, se obine o productivitate foarte

ridicat, o rezisten mecanic i la oboseal mai mare datorit ecruisrii i fibrajului continuu al

materialului, o calitate bun a suprafeei i o precizie destul de bun (impus, de regul, deprecizia de execuie i reglare a sculelor). Este necesar ns ca materialul prelucrat s aibproprieti de plasticitate bune (alungirea la rupere 8...24 ).

Procedee speciale de deformare volumic

Extr udarea rotativ

Extrudarea rotativ este procedeul de prelucrare (deformare) la care semifabricatul (o form de

revoluie) execut o micare de rotaie (cu o turaie relativ mare) n timp ce este deformat de una


11/14

sau mai multe role ce execut micarea de avans (longitudinal i/sau radial). Se pot obine piese

de form conic, cilindric, sau mai complex, cu diametrul de pn la 500 mm, lungimi de pn

la 2600 mm i grosimi ale pereilor de pn la 0,1 mm, dintr-o gamdestul de larg de metale ialiajeExtr udarea rotativ direct(fig.7.33) la care materialul deformat curge n acelai sens cu

micarea de avans a rolei deformatoare

Extrudarea rotativ invers(fig.7.34) la care materialul deformat curge n sensinvers micrii de avans a rolei deformatoare.


12/14

Deformarea volumic orbital

Spre deosebire de procedeul convenional de deformare prin presare (fig.7.36,a) la care sub

aciunea forei de presareF se atinge tensiunea de curgere a materialului n toate puncteleseciunii sale transversale, la procedeul deformrii orbitale aceasta se realizeaz doar n volume

pariale ale semifabricatului ce se succed o dat cu modificarea (poziiei) contactului poanson

semifabricat (fig. 7.46, b), rezultnd fore necesare pentru deformare sensibil mai mici.

Modificarea contactului poanson-semifabricat se obine cu ajutorul unei cinematici speciale amainii unelte de deformare care asigur poansonului att o rotaie n jurul axei proprii Z2

(fig.7.37)ct i o rotaie (precesie) a acestei axe njurul axeiZ1 a semifabricatului, n condiiile n carecele douaxe sunt concurente sub un unghi . Simultan este aplicat i fora de presareF. Caurmare a folosirii acestei scheme de deformare rezult o forF sensibil mai mic dect pentruprocedeul clasic iun grad de deformare a materialului mai mare ntr-o singur operaie,


13/14

putndu-se obine n condiii mai bune piese dificil de realizat prin procedeul clasic dedeformare. Cteva exemple de aplicare a procedeului de deformare orbital sunt prezentate nfigura 7.38 (a - aplatisare; b - refulare; c - refulare i extrudare direct; d - extrudare direct; e -extrudare invers).

Prin realizarea diferitelor rapoarte ntre cele dou micri de rotaie la care este supuspoansonul, se pot obine traiectorii diferite ale contactului poanson-semifabricat (fig.7.39: a -orbital, b -planetar, c - spiral; d - rectilinie), fapt ce permite o mai bun adaptare a condiiilorde deformare la specificul formei piesei de obinut (roi dinate conice, piese cu flan oval,

circular sau ptrat, etc.)

Deformarea volumic radial

Prin acest procedeu se realizeaz deformarea plastic a semifabricatelor sub form de bare plinesau tubulare (cu sau fr un dorn interior de sprijin) la care, cu ajutorul unor fore ce acioneaz

pe direcie radial, se execut modificarea dimensiunilor (formei) seciunii transversale i/sau

longitudinale. Diametrul seciunii transversale prelucrat prin acest procedeu se ncadreaz ngeneral ntre limitele 0,2...100 mmpentru bare pline i 0,2...160 mmpentru semifabricate


14/14

tubulare, cu o toleran de 0,1...0,005 mm. Cel mai utilizat procedeu este acela la care fora dedeformare este realizat (aplicat)prin lovire.

Extrudarea hidrostatic

Procedeul extrudrii hidrostatice difer de cel convenional prin aceea c ntre semifabricatul ceurmeaz a fi deformat i poansonul de extrudare se interpune un mediu hidraulic. Pentru aamorsa i menine procesul, respectiv pentru a determina materialul semifabricatului s treacprin orificiul plcii active a matriei, se acioneaz n mod indirect asupra lichidului ce constituie

mediul hidraulic.Trefi larea (tragerea barelor)

Trefilarea (sau tragerea) este operaia de deformare plastic volumic prin care, un semifabricatcontinuu de tip srm (n colac) sau individual (bar sau eav) este deformat prin aciunea unei

fore de tragere F, fiind obligat s i reduc seciunea transversal, la trecerea prin orificiul unui

element activ denumitfilier. Prelucrarea se aplic de asemenea i pentru mbuntirea precizieidimensionale i a calitii suprafeei unor semifabricate de tip srme sau bare.

Documents

deformare volumica