Universitatea din Pitesti Facultatea: Mecanica si TehnologieSpecializarea: Autovehicule Rutiere

Tema de casa laTehnologia Materialelor

Deformarea plastica

Student: Cerbureanu Silviu Nicolae

Grupa: A.R. 1.1.1

Cadrul didactic coordonator: PLAIASU ADRIANA GABRIELA

Cuprins

Introducere........................................................................................3Deformarea elastic...........................................................................5Deformarea prin extrudare................................................................7Deformarea plastic a metalelor i aliajelor la rece i la cald..............8Forjarea.............................................................................................10Dispozitive pentru msurat i controlat..............................................12Operaii de forjare liber....................................................................14Tehnologia operaiilor de presare la rece............................................19Cncluzie..............................................................................................22

IntroducereFortele exterioare care actioneaza asupra unui corp supus deformarii creeaza in volumul acestuia eforturi interioare. Intensitatea eforturilor interioare, pe unitatea de suprafata a unui element considerat din volumul corpului, poarta denumirea de tensiune (efort unitar). Tensiunea totala care actioneaza pe o suprafata oarecare are trei componente: o tensiune normala si doua tensiuni tangentiale corespunzatoare celor trei directii ale axelor de coordonate. Tensiunile normale sunt considerate pozitive atunci cand provoaca intindere si negative cand provoaca compresiune. Tensiunile tangentiale sunt considerate pozitive atunci cand sensul lor coincide cu sensul axelor de coordonate i negative cand au sens contrar. Clasificarea instalailor utilizate la prelucrarea prin deformarea plastica

Nr. crt.MaterialulIntervalul de temperature de deformare

Tid [0C]Tsd [0C]

1OL 37; OL 421280900

2OL 50; OL 60; OL 701250850

3OLC 10; OLC 15; OLC 20; OLC 25; OLC 35; OLC 451200850

4OSC 7; OSC 81180850

5OSC 9; OSC 10; OSC 121150850

645 Cr 101200850

715 CrNi15; 13 CrNi35; 10 MoCr 101180850

840 MoCrNi151150870

9ARC 11050800

10RUL 11150850

11Oel rapid1200890

12Oel ausenitic1150900

13Oel feritic1100900

14Oel manganos950750

15Al 99,5480850

16Aliaj de Al cu 4%Cu; 0,5%Mg; 0,5Mn460350

17Aliaj de Al cu 2,2%Cu; 1%Mg; 1Mn470350

18Aliaj de Al cu 2,2%Cu; 1,3%Ni;480380

19Aliaj de Al cu 1,6%Cu; 2,4%Mg; 6%Zn430360

20Cu 99,91000400

21Aliaj de Cu cu 6%Sn900780

22Aliaj de Cu cu 9%Al900700

23Aliaj de Cu cu 20%Zn850650

24Aliaj de Cu cu 40%Zn750550

25Aliaj de Ti cu 6,2%Al; 0,8%Fe; 3%Cr; 0,1%C; 0,2%O21050850

26Aliaj de Ti cu 5,8%Al; 3,8%Mo; 0,1%C; 0,2%O21100850

Deformarea elastic

Deformarea elastic a materialelor i aliajelor se menine numai n timpul aciunii unor fore exterioare capabile s le modifice forma i dimensiunile .La nlturarea acestor fore metalul sau aliajul revine la forma i dimensiunile iniiale - suporta deformatii elastice mari (e0,6) care dispar in totalitate dupa inlaturarea fortelor exterioare care le-au provocatDeformarea plastic a metalelor i aliajelor se produce numai la o animit valoare a forelor exterioare .Aceast deformare se menine i dup indeprtarea forelor care a provocat-o .Metalele i aliajele sunt corpuri solide deformabile care au nsuiri elastice i plastice . De aceea ,la prelucrarea metalelor prin lovire sau presare ,deformarea plastic este precedat ntotdeauna de deformarea elastica .Dup nlturarea forei exterioare ,deformarea elastic se recupereaz i rmne numai deformarea plasticMecanismul deformrii plastice La prelucrarea prin deformarea plastic, metalele i aliajele se deformeaz, n principal, prin dou mecanisme, i anume: alunecarea si maclarea. Alunecarea n reelele cristaline const n deplasarea n ntregime a unei pri de cristal, n raport cu altele, pe planele de maxim densitate de atomi, numite plane de alunecare, i n direciile de alunecare pe care atomii au aezarea cea mai dens. La alunecare, deplasarea se face cu un multiplu ntreg de distane Atomice si pe un numr mic de plane atomice ( 1 pn la 100 plane atomice ), fr a distruge coeziunea dintre prile alturate ale cristalului. Maclarea const n deplasarea unei pri de cristal, astfel nct partea respectiv s se plaseze, n raport cu un plan ntr-o poziie simetric prin reflectare n oglind. La maclare atomii se deplaseaz pe distane mai mici dect un spaiu interatomic, de aceea maclarea nu produce o deformare permanent nsemnat. Deformarea prin maclare este favorizat de scderea temperaturii i de creterea vitezei de deformare. Alunecarea se ntlnete la deformarea monocristalelor i agregatelor policristaline unui numr mare de metale si aliaje n timp ce maclarea are loc numai n cazul anumitor metale i aliaje. La monocristale, planele de alunecare au aceeai direcie, n schimb la policristale,( adic la metale, i aliaje industriale), direcia planelor de alunecare difer de la un cristal la altul. Datorit orientrii diferite a planelor de alunecare de la un grunte cristalin la altul, a neomogenitii chimice i structurale i a altor factori, procesele de deformare plastic a agregatelor policristaline snt mult mai complexe dect la monocristale. La nceput solicitrii metalelor i aliajelor mai nti se deformeaz cristelele a cror plane i direcii de alunecare se apropie cel mai mult de planele nclinate la 45 fa de direcia forei. Pe msur ce deformarea continu, alunecarea se produce i n alte plane cu o nclinare mai puin favorabil fa de direcia solicitrii. Din acest punct de vedere plasticitatea metalelor este determinat de capacitatea lor de a produce plane de alunecare. Cu ct un metal are mai multe plane de alunecare, cu att plasticitatea lui este mai ridicat.

Deformarea prin extrudare

Definire i scheme de principiuExtrudarea este procedeul de prelucrare prin deformare plastica a materialelor ce consta in trecerea forata, prin impingerea materialului, printr-un orificiu al unei scule de deformare de forma i dimensiuni stabilite. Dimensiunile seciunii sculei de deformare sunt mult mai mici decat dimensiunile seciunii materialului inial.Extrudarea se caracterizeaza prin aceea ca deformarea plastica a materialului nu se produce deodata in tot volumul sau, ci pe masura intrarii materialului in zona de deformare. In funcie de modul sau sensul de curgere a materialului i direcia de aplicare a forei de extrudare se deosebesc mai multe procedee de extrudare

Deformarea plastic a metalelor i aliajelor la rece i la cald

Deformarea la rece are loc la temperaturi sub 0,3 Ttop (temperatura de topire a metalului ,n K),find caracterizat prin creterea duriti i a rezistenei la rupere i prin micorarea ductibilitii . Aceast stare a materialului obinut ca rezultat al deformrii se numete ecruisare i reprezint o stare instabil .Deformarea plastic la cald are loc la temperaturi ce depesc 0,7 Ttop ,fapt ce permite ca procesul de recristalizare s se desfoare in acelai timp cu deformarea .Prelucrarea la cald ,n comparaie cu cea la rece , prezint unele avantaje : reducerea important a energiei necesar deformarii i diminueaz neomogenitile i suflurile i se frmieaz structura grosolan de la turnare . Totodat ,procedeul prezint i unele dezavantaje : se produce oxidarea i decarburarea suprafeei materialului ,structura i proprietile mecanice sunt mai puin uniforme pe seciunea transversal dect la metalele prelucrate la rece i apoi recoapte .Metalele i aliajele prelucrate prin deformare plastic se caracterizeaz printr-o structur fibroas rezultat prin deplasarea particolelor i incluziunilor ,n structuri paralele cu direciile freferate ale grunilor deformai .Aceast structur este stabil i nu poate fii distrus nici prin tratamente i nici prin deformri plastice ulterioare . La proiectarea procesului tahnologic de prelucrare,pentru a se obine piese cu caracteristici mecanice optime ,se va ine seama de structura fibroas i de starea de anizotropie a materialului .n timpul procesului de deformare plastic ,datorit micri relative dintre corpurile solide n contact apare rezistena la micarea respectiv . Frecarea exterioar este ,n general ,duntoare , deoarece mrete energia consumat la deformare ,curgerea neomogen a materialului ,diminueaz calitatea suprafeelor prelucrate i sporete uzura sculelor . Frecarea exterioar este benific numai la procesul de laminare,asigurnd prinderea i antrnarea metalului .Clasificarea procedeelor de prelucrare prin deformare plastic

Se cunosc multe procedee de prelucrare a metalelor prin deformare plastic ,ns n practica industrial se folosesc un numr limitat de procedee. Pe baza solicitrilor exterioare aplicate ,procedeele de prelucrare prin deformare plastic pot fii incluse n cinci grupe .1. Deformare prin compresiune , realizat, prin solicitarea de compresiune mono- i poliaxial ,n aceast grup se includ : forjarea liber ,forjarea n matrie ,extrudarea i laminarea matriarea ,const n deformarea simultan n ntregul volum al materialului ,iar curgerea acestuia este dirijata i condiionat de forma ,i dimensiunile locaurilor matriei .forjarea liber , const n comprimarea succesiv a metalului cu ajutorul a dou scule ,montate pe ciocane sau prese din care una este fix iar alta mobil .extrudarea ,const in deformarea sub aciunea presiunii exercitat asupra metalului ,care este obligat s curga printr-o matri ,prelund profilul acesteialaminarea , const n deformarea metalului ntre doi cilindri cu axe paralele care se rotesc continuu n sensuri opuse .Odat cu deformarea propriu-zis ,cilindrii realizeaz i avansul metalului ,datorit frecrii dintre suprafaa cilindrilor i fuprafaa metalului prelucrat 2.Deformarea prin traciune-compresiune ,const n deformarea metalului printr-o solicitare compus de traciune i compresiune , din aceast grup fac parte : trefilare i tragerea barelor i a evilor i ambutisarea adnc . trefilarea srmelor i tragerea barelor ,const n tragerea unei srme sau bare prismatice ,cu o for axial ,prin orificiul une scule numit filier ,cu seciunea transversala mai mic dect a materialului iniial .tragerea evilor ,este procedeul n care eava laminat este ddeformat prin traciune ,ntre o filier i un dorn care determin diametrul interior i grosimea de perete . ambutisarea adnc , const n deformarea unui material (semifabricat)de form plan pn la forma cav sau mrimea cav a unui produs cav ,cu sau fr modificare voit a grosimii pereilor . Deformarea prin traciune ,const n deformarea plastic a materialului printr-o solicitare de traciune mono- sau poliaxial .n aceast grup sunt incluse alungirea ,lirea i adncirea .3. Deformarea prin ncovoiere se obine prin solicitarea de ncovoiere ,aplicat unui semifabricat plan ; ncovoierea poate fii realizat liber sau prin matriare 4. Deformare prin forfecare const n deformarea prin rsucire a unei poriuni de semifabricat fa de altele ,ca de exemplu la rsucirea manetoanelor de la arborii cotii .

ForjareaForjarea este procedeul de prelucrare prin deformare plastica ce consta in modificarea formei unui semifabricat prin crearea unei stari tensionale in volumul materialului, insoita de curgerea lui pe diferite direcii sub aciunea unor fore de presare si/sau lovire succesiva.

Forjarea liber

Const n comprimarea succesiv a metalului cu ajutorul a dou scule(nicovale) ,montate pe ciocane sau prese din care una este fix iar alta mobil .La forjarea liber materialul iniial este constituit din lingouri i semifabricate laminate .Piesele forjate se caracterizeaz prin caracteristici mecanice superioare produselor laminate ,dar mai ales a pieselor obinute prin turnare ,datorit structurii de forjare caree este omogen i dens .Calitatea pieselor forjate depinde de gradul de forjare numit i caroiaj ,adic raportul dintre seciunea piesei perpendiculare pe direcia deformaiei principale ,msurat nainte i dup forjare .Mrimea gradului de forjare depinde de semifabricatul folosit ,de calitatea materialului i de importana piesei forjate n timpul funciomrii

Scule i dispozitive folosite la forjarea liber

Se pot grupa n urmtoarele grupe :scule de baz cu ajutorul crora se execut forjarea propriu-zisscule ajuttoare cu ajutorul crora se realizeaz manipularea semifabricatelordispozitive de msurat i controlat .

Scule de baz i ajuttoare

Din aceast categorie fac parte : nicovale ,matrie pentru finisare ,dlile ,ntinztoarele i dornurile.De asemenea se folosesc baroase i ciocana executate din oel forjat cementat i mbuntit ,prevzut cu cozi din lemn . nicovalele se monteaz pe berbecul ciocanului i pe abot ,fixndu-se prin coad de rndunic cu pan .Aceste scule au rolul de a deforma materialul ,avnd forme diferite in funcie de operaia pe care o execut .- nicovalele se execut din OL 50 sau OL 60 forjat i tratat termic .- matriele pentru finisarea barelor se execut din oeluri slab aliate ;- dlile de gurit sunt confecionate din acelai material ca i matriele .- ntinztoartele i neteztoarele se folosesc pentru nrinderea i netezirea suprafeelor .- topoarele de tiat la cald utilizate la tierea materialului au forme diferite n funcie de profilul materialului de tiat - dornurile folosesc la perforarea materialului pentru a obine alezaje de diferite forme i dimensiuni - apoi la netezirea lor dup perforare .n timpul forjrii se folosesc i o serie de scule ajuttoare i anume :- cleti de forj folosii la prinderea i mnuirea pieselor calde n timpul forjrii;- cletei de macara este astfel executat, nct la ridicarea crligului macara ,flcile lui se nchid , - strngnd piesa pe care o pot ridics i transporta ;- furicile pentru rsucit se folosesc la manipularea pieselor n timpul lucrului i au dimensiuni determinate de piesele forjate ;- manoanele de prindere se folosesc la manipularea pieselor grele i a lingourilor ,fiind manevrate- cu macaraua ;- dispozitive de rotit piesele grele n jurul axelor longitudinale;Dispozitive pentru msurat i controlatn timpul forjrii se folosesc o serie de dispozitive de msurat i controlat ,de construcie simpl ,pentru verificarea dimensiunilor i formei piesei forjate . Astfel pentru verificarea seciunilor transversale ,longitudinale i unghilor se folosesc :- compas simplu ,compas dublu , compas triplu i compas de interior ,care servesc la msurarea alezajelor sau a degajrilor din pies ;- rigl metalic gradat sau metru metalic pentru msurarea lungimilor ;- echer pentru verificarea unghilor ;- abloane pentru verificarea formelor complexe ;- ublere pentru msurarea pieselor cu o precizie mai ridicat .

Utilaje folosite la forjarea liber Ciocanele sunt folosite la construcia de serie mic sau mijlocie ,ele pot fii :- vapopneumatice- pneumatice - mecaniceCiocanele vapopneumatice Sunt acionate cu abur sau aer comprimat la presiunea de 0,7-0,9 MN/m2 . Din figur rezult principiul de funcionare a unui ciocan vapopneumatic .Aburul sau aerul comprimat

furnizat de o central este adus prin conducta 1 n distibuitorul 4 de unde prin intermediul conductelor 12 ajunge n cilindrul 3 unde acioneaz pistonul 5 care va antrena la rndul su tija 6 ce este legat de berbecul 7 i nicovala superioar 8 . Nicovala inferioar 9 este montat pe abota 10 fixat n fundaia 11. La ridicarea pistonului aerul sau aburul iese prin conducta 14 iar dirijarea berbecului in poziia sus jos se face cu ajutorul prghiei 13 ce este ficsat mpreun cu celelalte dispozitive pe batiul 15 Regimul de lucru al ciocanului vapopneumatic const din : lovituri cu energie variat ,cursa de ridicare a berbecului n poziia suspendat i cursa de coborre lent a berbecului .Ciocanele vapopneumatice pot fii : cu una sau dou coloane ; cursa berbecului de la 200 pn la 2500 mm; greutatea prilor mobile ntre 750i100 000N numrul de lovituri pe minut de la 50 la 300; energia de impact ntre 1000 i 250 000 J

Viteza berbecului este de 7-8 m/s iar durata impactului de 10-3 s. Pentru a mri puterea ciocanului este necesar s fie accelerat viteza de impact , ntruct imensiunile ciocanului sunt limitate .Acest lucru se realizeaz prin aciunea aerului sau aburului comprimat asupra pistonului ciocanului .La forjarea liber numai o parte din energie produce deformarea materialului ,cealalt parte este trimis nicovalei inferioare ( abota). n timpul funcionri ciocanul produce vibraii i zgomote ,iar pentru ca acestea s fie mai mici este necesar ca raportul dintre masa abotei i prile mobile sa fie adoptate n limitele 15-20 . Ciocanele pneumatice lucreaz numai cu aer comprimat i sunt acionate de un motor electric. De la motorul electric prin intermediul unor roi dinate se transmite micarea de rotaie arborului cu manivel care prin biel imprim micare unui piston de comprimare a aerului din cilindrul comprsor din care se trimite aerul comprimat in cilindrul de lucru unde se deplaseaz un puiston ce ese cuplat cu un berbec de care este prins nicovala superioar .n canalele de legtur dintre cei doi cilindri sunt montate ventilurile orinzotale i cel central Dup poziia ventilelor fa de canalele de legtur cu cilindrul de lucru i cu cilindrul compresor ,ciocanul pneumatic are cinci regimuri de funcionare : n gol ,meninerea berbecului n poziie suspendat , lovituri automate ,lovituri individuale si lovituri de presare . n categoria ciocanelor mecanice intr toate tipurile de ciocane acionate prin transmisie .Dup modul de acionare ,ciocanele mecanice pot fi: cu arc ,cu scndur ,cu lan , cu curea etc. Aceste ciocane au masa prilor mobile pn la 250 300 kg . Operaii de forjare liber

Principalele operaii de forjare liber sunt : refularea ,ntinderea ,gtuirea ,gurirea ,ndoirea ,rsucirea i tierea .Refularea este operaia prin care n impul deformrii se reduce nlimea semifabrivatului i se mrete suprafaa seciuni transversale. Prin refulare se obin piese cu seciune mare i nlime mic ,cum sunt : flanele ,discurile ,pinioanele ,discuri perforate etc.Piesele obinute prin refulare au o structur compact i caracteristici mecanice superioare .Pentru executarea corect a refulri trebuie ca raportul dintre nlimea iniial h0 a semifabricatului i diametrul su d0 s fie suficient de mic ,adic h0