03.Forjare Gaurirea Indoirea Rasucirea Sudarea Productivitatea
Post on 01-Mar-2016
22 Views
Preview:
DESCRIPTION
Transcript
GURIREA
1
3.5.3. GURIREA
Ca operaie de forjare gurirea se ntlnete cu precdere n cazul
forjrii pieselor de form inelar sau tubular. n cazul pieselor cu
diametrul gurii pn la 400-500 mm gurirea se execut cu dornuri
pline, iar la diametre mai mari se folosesc perforatoare tubulare.
Gurirea cu dornuri pline se execut fie deschis, fie nchis, adic n
matri. Gurirea deschis, figura 3.128, a, prezint avantajul reducerii
preului de cost, prin micorarea manoperei de forjare i a forei de
deformare plastic, respectiv a utilajului, inclusiv eliminarea matriei.
Dezavantajul guririi deschise const n apariia tensiunilor de ntindere
n zona periferic, tensiuni care, n cazul materialelor metalice cu
plasticitate redus, pot conduce la apariia crpturilor.
2
3.5.3. GURIREA
3
3.5.3. GURIREA
Gurirea nchis, figura 3.128, b, elimin tensiunile de ntindere
i riscul de crpare a semifabricatului dar necesit manoper
suplimentar, un utilaj mai mare i o matri, ceea ce conduce la mrirea
preului de cost. Din aceast cauz gurirea nchis se recomand numai
pentru piesele din materialele metalice cu plasticitate redus. Indiferent
de varianta adoptat, gurire nchis sau deschis, nainte de gurire
lingoul rotunjit prin forjare pn la diametrul piciorului i rotunjit, dac a
fost prismatic, se refuleaz pn ce raportul dintre nlime i diametru
devine subunitar, iar raportul dintre diametrul lingoului sau al
semifabricatului dup refulare, i diametrul dornului este mai mare dect
4,0 figura 3.129, a. Dup refulare se execut cavitatea de gurire n care,
pentru a reduce forele de frecare exterioar i neuniformitatea
deformaiei, inclusiv fora de gurire, se presar un strat de: mangal, cocs
sau grafit. Dac este necesar, pentru centrarea cavitii de gurire, se
folosete un ablon sau un dispozitiv de centrare.
4
3.5.3. GURIREA Pentru a elimina materialul impur din zona retasurii cavitatea de
gurire se execut la captul dinspre piciorul lingoului. n continuare cu un
dorn tronconic cavitatea de gurire se adncete pn la nlimea h egal
cu 0,4-0,5 din diametru dornului. n cazul n care pentru efectuarea guririi
este necesar un dorn cu raportul dintre lungime i diametru mai mare de
2,5 gurirea se execut cu dou dornuri, figura 3.129, b.
5
3.5.3. GURIREA
La strpungerea gurii, figura 3.129, c, dup rsturnarea
semifabricatului cu 1800, centrarea dornului este uurat de pata mai
ntunecat care apare din cauza rcirii mai intense a semifabricatului
la contactul cu nicovala, n zona axial. Gurirea cu perforatorul
tubular prezint avantajul reducerii forei de gurire i eliminrii
poriunii din zona axial a lingoului, zon n care se gsesc cele mai
multe incluziuni. n schimb la gurirea cu perforatoare tubulare
pierderile de material i preul de cost sunt mai mari dect la gurirea
cu dornuri pline. Din aceast cauz gurirea cu perforatoare tubulare
se recomand numai n cazul pieselor mari care se forjeaz direct din
lingouri.
6
3.5.3. GURIREA Ca i n cazul folosirii dornurilor pline la gurirea cu perforatoare
tubulare lingoul se rotunjete i se refuleaz n prealabil pn cnd diametrul acestuia depete de cel puin trei ori diametrul exterior al perforatorului. n continuare, la captul dinspre piciorul lingoului, se execut cavitatea de gurire n care se presar un strat de praf de: cocs, mangal sau grafit. Gaurirea se execut pn la o nlime a restului de material din faa perforatorului de cca. 100-150mm, figura 3.130, a, iar perforarea se execut pe o plac gurit, figura 3.130, b i c.
7
3.5.3. GURIREA
Fora necesar guririi poate fi calculat cu relaia:
(3.84)
n relaia (3.84), A reprezint suprafaa frontal a dornului sau a
perforatorului, d-diametrul dornului, respectiv diametrul echivalent al
perforatorului, h-nlimea dopului de gurire, K- un coeficient care ine
seama de influena forelor de frecare exterioar i care este egal cu 1,2-
1,5 n cazul guririi deschise i se dubleaz n cazul guririi nchise, iar
c i au aceeai semnificaie ca i la refulare.
Kh
dAP c
3
11'
8
3.5.4. NDOIREA
La forjarea pieselor alungite i curbate sau frnte n procesul
tehnologic de forjare este inclus i operaia de ndoire. n cazurile n care
piesele se execut din semifabricate laminate ndoirea poate fi unica
operaie de forjare. Aceast operaie poate fi executat liber sau cu
abloane i dispozitive de ndoire. Indiferent de felul execuiei, cu sau fr
abloane i dispozitive de ndoire, i de felul semifabricatului, forjat sau
laminat, n timpul ndoirii, n zona de curbur, se creeaz simultan att
tensiuni de comprimare, ct i tensiuni de ntindere. Tensiunile de
comprimare acioneaz n jumtatea interioar a zonei de curbur, iar cele
de ntindere n jumtatea exterioar. Valoarea acestor tensiuni este
maxim la periferie i nul n axa longitudinal. Mrimea absolut a celor
dou feluri de tensiuni este proporional cu rezistena materialului
metalic la deformarea plastic i cu raportul dintre grosimea
semifabricatului i raza de curbur.
9
3.5.4. NDOIREA
Datorit tensiunilor care
acioneaz n zona de curbur
seciunea transversal a acestei
zone i modific forma i
dimensiunile, figura 3.131.
n figura 3.131 se prezint
configuraia i principalele
dimensiuni ale seciunii
transversale n zona de curbur a
pieselor sau semifabricatelor de
seciune rotund sau ptrat.
Fig.3.131. Modificarea seciunii
transversale n zona de curbur.
a b
10
3.5.4. NDOIREA
Modificarea formei i dimensiunilor seciunii transversale a semifabricatului n zona de curbur, prin ngroarea jumtii interioare i subierea celei exterioare, este cu att mai pronunat cu ct este mai mare raportul dintre grosimea semifabricatului i raza de curbur. Datorit acestei modificri dimensiunile seciunii transversale din partea superioar a zonei de curbur se micoreaz i pot deveni mai mici dect cele prevzute n desenul de pies forjat. Evident c n asemenea situaii piesa, sau lotul de piese, se rebuteaz. . Pentru a preveni rebutarea pieselor, din cauza denaturrii seciunii transversale, n tehnologia de ntindere prin forjare a semifabricatului, n zona care urmeaz a fi ndoit, se prevede un adaos tehnologic, figura 3.132. Tot n acest scop n cazul pieselor care se execut din semifabricate laminate, n zona de curbur, se execut o uoar refulare.
11
3.5.4. NDOIREA
Fig. 3.132. Adaosul tehnologic n zona de curbur:
a- ndoire cu raz; b- ndoire fr raz.
12
3.5.4. NDOIREA
O alt consecin a tensiunilor de ntindere din partea
exterioar a zonei de curbur o constituie tendina de crpare a
semifabricatului. Pentru micorarea tendinei de crpare a
semifabricatului, i a forei necesare ndoirii, se recomand ca
ndoirea s se execute la temperaturi ct mai apropiate de
temperatura maxim din intervalul temperaturilor de forjare
pentru materialul metalic supus acestei operaii.
13
3.5.4. NDOIREA
Fora necesar ndoirii este dependent de felul materialului
metalic, temperatur i forma seciunii transversale a
semifabricatului, inclusiv raza i unghiul de ndoire, figura 3.133.
n funcie de felul seciunii transversale a semifabricatului,
ptrat, dreptunghiular sau rotund, fora necesar ndoirii poate
fi calculat cu una din relaiile [7]:
2'
2 sin2
c
bhP K
r h
3'
3 sin2
c
dP K
r d
sau
14
3.5.4. NDOIREA
n relaiile de mai sus K reprezint coeficientul care ine seama
de forele de frecare exterioar i se adopt n limitele 0,25 0,35,
c - limita de curgere a materialului metalic la temperatura de
forjare, b, h i d - dimensiunile seciunii transversale a
semifabricatului n zona de curbur, iar r i - raza i unghiul de
curbur, v. figura 3.133.
Fig. 3.133. Stadiile ndoirii: a- stadiul incipient; b- stadiul final.
15
3.5.5. RSUCIREA
n cazul pieselor cu coturi n planuri diferite, cum
sunt de exemplu arborii cotii, pentru micorarea
manoperei de forjare i a preului de cost, operaia de
ntindere prin forjare se execut cu coturile n acelai
plan, iar decalarea acestora, cu unghiul dorit, se
realizeaz prin rsucire.
n timpul rsucirii, aa cum se observ din figura
3.134, particulele de material de pe fibra a-b i
schimb poziia de la a-b la a-b, iar cele din axa
semifabricatului, fibra O O, i menin poziia
iniial. n mod similar cu particulele de pe fibra a-b se
comport i restul particulelor situate n afara axei
semifabricatului, cu meniunea c, la acelai unghi de
rsucire, distana de deplasare este condiionat i de
raportul l/d. Astfel particula m se deplaseaz pe
distana m-m, care este mai mic dect distana b-b,
dei unghiul de rsucire este acelai.
Fig. 3.134. Deplasarea
particulelor de material
n timpul rsucirii.
16
3.5.5. RSUCIREA
Din cauza deplasrii particulelor de material cu viteze i
distane diferite n poriunea de rsucire se creeaz tensiuni de
semne diferite. n zona periferic apar tensiuni de ntindere cu
valoare maxim la periferie i nul n axa longitudinal, iar n
zona central tensiuni de comprimare cu valoare maxim n ax i
nul la periferie. Mrimea absolut a celor dou feluri de tensiuni
este proporional cu rezistena materialului la deformarea
plastic, unghiul de rsucire i raportul dintre grosimea
semifabricatului i lungimea poriunii de rsucire.
Datorit tensiunilor de ntindere, predominante n zona
periferic, proprietile mecanice, n poriunea de rsucire, se
micoreaz proporional cu valoarea acestor tensiuni.
17
3.5.5. RSUCIREA
n figura 3.135 se prezint influena unghiului de rsucire i a raportului l/d asupra rezistenei la rupere i a limitei de curgere a oelurilor slab aliate [24].
a b
Fig. 3.135. Influena unghiului i a raportului l/d
asupra rezistenei la rupere i limitei de curgere:
a- l/d = 5,0; b- = 90o.
18
3.5.5. RSUCIREA
ntruct raportul l/d nu poate fi mrit i readus la cotele indicate n
desenul de pies forjat rezult c dintre cei doi factori de influen asupra
proprietilor mecanice, indicai n figura 3.135, singurul care poate fi
modificat prin tehnologia de forjare este unghiul de rsucire.
n figura 3.136 se prezint varianta de forjare i rsucire cu 60o a unui
arbore cotit cu unghiul de decalare dintre coturi de 120o.
a b c
Fig. 3.136. Rsucirea unui arbore cotit cu trei coturi :
a- arborele cotit; b- vedere din plan dup ntinderea prin forjare;
c- vedere din plan dup rsucire, 1-3 - numerele coturilor
19
3.5.5. RSUCIREA
Din figura 3.136 se observ c n cazul ntinderii prin forjare cu
cele trei coturi n acelai plan, dar amplasate bilateral, decalarea cu
120o se realizeaz prin rsucirea coturilor de la capete cu 60o, n
sensuri diferite. Aceast micorare a unghiului de rsucire n-ar fi fost
posibil dac, prin forjare, cele trei coturi ar fi fost amplasate
unilateral.
Fora P i momentul de rsucire M se calculeaz cu relaiile:
M
Pl
'cM W
(3.85)
(3.86)
n relaiile (3.85) i (3.86), l reprezint lungimea poriunii de
rsucire, M momentul de rsucire, W modulul de rezisten a
materialului metalic, iar c- limita de curgere a materialului metalic la
temperatura de forjare.
20
3.5.6. SUDAREA
Spre deosebire de celelalte
operaii de forjare sudarea se
utilizeaz din ce n ce mai puin i cu
precdere la forjarea manual. n
vederea sudrii prin forjare capetele
pieselor sau semifabricatelor care
urmeaz a fi unite ntre ele se
refuleaz i se fasoneaz n diverse
variante, figura 3.137.
Pe lng variantele prezentate n
figura 3.137, n practic, se ntlnesc
i altele, dar cu diferene
nesemnificative.
a
b
Fig. 3.137. Variante de sudare :
a- prin suprapunere; b- prin mbinare.
21
3.5.6. SUDAREA
Dup ce au fost pregtite (fasonate) cele dou capete pereche se nclzesc mpreun pn la temperatura de sudare. Pentru oeluri temperatura de sudare se stabilete pe baza scnteilor care apar la nceputul topirii oelului sau cu ajutorul unui crlig cu vrful ascuit. n cazul folosirii crligului vrful acestuia se plimb pe suprafaa capetelor care se nclzesc pn cnd deplasarea crligului pe suprafaa de contact devine mai anevoioas. Momentul n care crligul ncepe s se deplaseze mai greu marcheaz nceputul de topire a oelului i indic temperatura optim de sudare. Dup ce s-a atins temperatura de sudare, cu maximum de operabilitate, adic n cel mai scurt timp posibil, capetele ce urmeaz a fi sudate se cur de oxizi, prin izbire de nicoval, se aeaz n poziia de sudare i se deformeaz plastic, la nceput cu lovituri uoare i spre sfrit cu lovituri normale. Dac dup finalizarea sudrii poriunea sudat este mai groas dect restul seciunii, subierea acestei poriuni se realizeaz prin operaiile de ntindere i netezire.
22
3.5.6. SUDAREA
Pentru uurarea desprinderii oxizilor formai n timpul
nclzirii i asigurarea unei suduri fr ntreruperi, n timpul
nclzirii, pe suprafeele nclzite se presar un strat din
materiale care fluidizeaz zgura, cum sunt de exemplu: nisipul
de cuar, sarea de buctrie sau boraxul.
De reinut c nu toate materialele metalice prelucrabile prin
deformare plastic se sudeaz prin forjare, iar dintre oeluri
sudabile sunt numai cele nealiate cu mai puin de 0,5% C i cele
slab aliate.
23
3.5.7. CALCULUL PRODUCTIVITII
n funcie de felul produciei, de unicate sau de serie, i de mrimea
i configuraia pieselor, productivitatea se calculeaz, fie individual, fie
global.
Pentru calculul productivitii prin metoda individual se
determin n prealabil numrul loviturilor de ciocan, sau al curselor de
pres, necesare obinerii unei piese din lotul analizat.
n cazul forjrii la ciocane numrul loviturilor de ciocan se
calculeaz cu relaia:
l
c
tL K
NE
(3.87)
n relaia (3.87) Lt reprezint lucrul mecanic total de
deformare plastic necesar obinerii unei piese, K coeficientul de
neuniformitate a loviturilor de ciocan i Ec energia de lovire a
ciocanului.
24
3.5.7. CALCULUL PRODUCTIVITII
Lucrul mecanic total Lt depinde de dimensiunile semifabricatului i ale
piesei forjate, inclusiv rezistena la deformarea plastic a materialului
metalic.
Avnd n vedere c ecuaia general a lucrului mecanic de deformare
plastic poate fi exprimat cu formula , rezult c pentru trecerea
de la A0 la A1, adic pentru forjarea primei semitrepte, pe ntreaga lungime
a piesei sau a semifabricatului, v. figura 3.102, lucrul mecanic necesar
poate fi calculat cu relaia:
1
0lnh
hVpL m
0 0
1
1 0
' ln ln'
m m
h hL p V p V
h h h
(3.88)
Pentru forjarea celei de a doua jumtate de treapt, adic pentru
trecerea de la seciunea transversal , la seciunea , lucrul mecanic
necesar este dat de relaia:
001
1 1
'" ln lnm m
b bhL p V p V
h b
(3.89)
25
3.5.7. CALCULUL PRODUCTIVITII
Lucrul mecanic necesar forjrii primei trepte, la trecerea de la A0 la
A1, este egal cu suma L1 + L1 , adic:
0 0 0 010 1 0 1
ln ln ln( )
m m m
h b b h b bL p V p V p V
h h h h h h
ntruct , v. ecuaia (3.67), rezult c lucrul mecanic
necesar forjrii unei trepte este dat de relaia:
1
1
0
0
)(
)(
h
b
hh
bb
01 1
1
lnmh
L p Vh
(3.90)
n cazul n care forjarea piesei sau a semifabricatului se execut cu
z trepte lucrul mecanic total Lt rezult din nsumarea lucrurilor
mecanice pariale adic:
zt LLLLL 321 zz
mth
hVpL ...ln 321
0 sau
26
3.5.7. CALCULUL PRODUCTIVITII
Admind c valorile coeficientului de flambaj sunt egale ntre ele,
ecuaia general a lucrului mecanic total devine:
0ln zt mz
hL p V
h
(3.91)
n ecuaia (3.91), pm reprezint presiunea medie de deformare
plastic, v. ecuaia (3.51), V - volumul total al piesei sau al
semifabricatului, n cm3, ho i hz - nlimea iniial i final a seciunii
transversale, - coeficientul de flambaj i z numrul treptelor de
forjare.
Valoarea coeficientului K, din ecuaia (3.87) se adopt ntre 1,2 i 1,5
pentru forjarea grob a semifabricatelor cu seciunea constant sau a
pieselor simple i poate crete pn la 5,0, n cazul semifabricatelor cu
seciune variabil i al pieselor cu configuraie complex, precum i
pentru execuia operaiilor de netezire.
27
3.5.7. CALCULUL PRODUCTIVITII
Energia de lovire a ciocanului se calculeaz cu relaia cunoscut
deja, v, relaia (3.47), adic:
2
2c
GVE
g
n cazul forjrii la presele hidraulice numrul de curse Nc, necesar
forjrii semifabricatelor sau pieselor de la cotele iniiale la cele finale, se
calculeaz cu relaia:
t
c
u
L kN
L
(3.92)
Valoarea lucrului mecanic unitar din ecuaia (3.92) se determin cu
ajutorul formulei:
0
1
1
' ln'
u m
hL p V
h
(3.93)
28
3.5.7. CALCULUL PRODUCTIVITII
n ecuaia (3.93) pm reprezint presiunea medie de deformare
plastic, V' volumul semifabricatului prins ntre scule la o curs a
presei, n cm3, h0 i h1 nlimea iniial i final a seciunii
transversale dup deformarea plastic realizat la o curs a presei,
iar - coeficientul de flambaj.
Valoarea lucrului mecanic total Lt din relaia (3.92) rezult din
nsumarea lucrurilor mecanice pariale Lp, adic a lucrurilor
mecanice care se calculeaz cu relaia (3.93) n care volumul V' se
nlocuiete cu volumul semifabricatului de la fiecare treapt de
forjare. Coeficientul de corecie K se adopt n aceleai limite ca i
la ciocane.
Timpul de forjare reprezint suma dintre timpul de baza tb i ta
timpul auxiliar , adic :
tt = tb + ta (3.94)
29
3.5.7. CALCULUL PRODUCTIVITII
Timpul de baz pentru forjarea semifabricatelor sau pieselor se
exprim prin raportul dintre numrul loviturilor de ciocan sau al
curselor de pres, ecuaiile (3.87) i (3.92) i frecvena acestora.
Frecvena loviturilor de ciocan, indicat n cartea tehnic a
utilajului, variaz ntre 30 i 300 lovituri pe minut, n funcie de felul
i mrimea ciocanului, iar a preselor, de asemenea indicat n cartea
tehnic, variaz ntre 5 i 22 curse pe minut pentru cursele pline i
15 pn la 65 curse pe minut pentru cursele incomplete, cum sunt
cele de netezire. Valorile minime se refer la presele mari, peste
10000 tf, iar cele maxime la presele mici, sub 10000 tf.
Timpul auxiliar ta este dependent de: felul, numrul i durata
operaiilor auxiliare, cum sunt de exemplu: transportul de la cuptor
la ciocan sau pres, operaiile de netezire sau ndreptare, controlul
dimensional .a. n funcie de durata acestor operaii, timpul auxiliar
se adopt ntre 2 i 5 ori timpul de baz.
30
3.5.7. CALCULUL PRODUCTIVITII
Pentru calcularea productivitii prin metoda global se
folosesc valorile medii realizate n funcie de: felul i
mrimea utilajului, gradul de complexitate al pieselor,
mrimea lotului i particularitile sau dificultile de forjare
a materialului metalic.
n figura 3.138 se prezint gradul de complexitate n
funcie de configuraia pieselor i felul utilajului de forjare.
31
3.5.7. CALCULUL PRODUCTIVITII
Fig. 3.138. Gradul de complexitate al pieselor forjate:
a- pentru ciocane; b- pentru presele hidraulice. 32
3.5.7. CALCULUL PRODUCTIVITII
Cunoscnd gradul de complexitate a pieselor productivitatea Q,
pentru metalele i aliajele cu forjabilitate medie sau ridicat i cu
intervalul temperaturilor de forjare de cel puin 250o, se calculeaz
relaia:
Q = qk1 k2 (3.95)
n relaia (3.95) q reprezint productivitatea utilajului, prezentat
n tabelul 3.14, k1 coeficientul de complexitate a pieselor, indicat
n tabelul 3.15, iar k2 coeficientul care ine seama de mrimea
lotului de fabricaie, tabelul 3.16.
33
3.5.7. CALCULUL PRODUCTIVITII
Ciocane Prese Hidraulice
Masa prii cztoare, kg Fora de apsare, tf
250 400 500 750 1000 2000 3000 5000 800 1250 2000 3200 6300 10000
Productivitatea q, kg/h
40 75 120 200 300 500 750 1000 1400 2100 2600 3300 4800 6500
Tabelul 3.14. Productivitatea q in funcie de felul i mrimea utilajului.
34
3.5.7. CALCULUL PRODUCTIVITII
Gradul de complexitate al
pieselor
I II III IV V VI VII VIII IX
Felul utilajului Coeficientul k1
Ciocane cu m500kg 5,0 2,2 1,7 1,4 1,0 0,7 0,6 0,5 0,3
Ciocane cu m>500kg 3,5 2,0 1,4 1,2 1,0 0,9 0,8 0,6 0,3
Prese hidraulice 2,0 1,3 1,0 0,6 0,3 - - - -
Tabelul 3.15. Valorile coeficientului K1
35
3.5.7. CALCULUL PRODUCTIVITII
Mrimea lotului,
buc
1-2 3-5 6-8 9-15 16-30 >30
Coeficientul k2 0.80 0.85 0.90 1.0 1.2 1.3
Tabelul 3.16. Valorile coeficientului K2
36
3.5.7. CALCULUL PRODUCTIVITII
ntruct tabelul 3.16 i relaia (3.95) se refer la piesele care se
forjeaz din metale i aliaje cu forjabilitate medie sau ridicat i cu
intervalul temperaturilor de forjare de cel puin 250o, pentru restul
materialelor metalice forjabile valorile obinute cu relaia (3.95) se
micoreaz proporional cu reducerea forjabilitii i a intervalului
temperaturilor de forjare. Spre exemplificare pentru piesele din
oeluri mediu sau bogat aliate, valorile obinute cu relaia (3.95) se
micoreaz cu 15-25%, iar pentru cele din oeluri ledeburitice, printre
care i oelurile rapide, productivitatea se reduce cu pn la 50%,
comparativ cu cea calculat.
37
top related