1Capitolul 5PRELUCRAREA PRIN AMBUTISAREDddirrighhiprimaambut isareurmt oareaambut isareFig.5.15.1. Schema procesului. Starea de tensiuni i deformaiiAmbutisareaesteoperaiadedeformare plastic princaresetransform unsemifabricat planntr-opies cav sausecontinu prelucrarea uneipiesecavecuscopulcreteriiadncimiiei (fig.5.1).Deformareamaterialuluilaambutisare esteunprocescomplexcaredepindedegeometria imaterialulpiesei,detehnologiaadoptat,de construciaechipamentuluitehnologicideali factori. Cuctcomplexitateaformei pieseiestemai mare,cuattidificultiletehnologicesuntmai importante. Infunciedeaceasta,ambutisarease poatefacedintr-osingur operaie(faz)saudin maimulte.Numrulacestoradepindedegradulde deformare solicitat de caracteristicile piesei i de cel admisibil,permisdematerialicondiiile tehnologice folosite.Fig.5.22Pies cilindric fr flanPies cilindric cu flanPies de revoluie complex3Pies cilindric n treptePies (tron)conicPiese paralelipipedice4Pies parabolicPiese ambutisate de form complex5Schema procesului de ambutisareAmb 01Amb 01.gifFig.5.36dpFQrpld=2rdplrpti+fdRrdzz ggFig.5.4In cele ce urmeaz vom considera cazul cel mai simplu,alambutisriipieselorcilindrice,fr flan,frsubiere.Pentrurealizareaambutisrii,asupra semifabricatuluiplan,aezatpeplacadeambutisare,se exercit ofor F cu ajutorulpoansonului.Materialulvafi tras(deformat,deplasat)ncavitateaplciideambutisare, n spaiul (jocul) dintre aceasta i poanson.Concomitentcuformareaperetelui(vertical)al piesei,poriuneanc plan asemifabricatuluiiniial (flana) se micoreaz continuu.Datorit moduluincaresefacetrecerea semifabricatuluiplannpiesacav ncursulambutisrii, diferitelezonealeacesteia(flana,peretele,fundul)sunt caracterizatedestridetensiuniideformaiidiferite (fig.5.4.),ceamaiinteresant iimportant fiindzona flanei.Aceastaestecaracterizat deexistenaunor tensiunidentindereradial(determinatedetragerea materialului spre cavitatea plcii de ambutisare) i tensiuni decompresiunetangenial(determinatedereducerea continu a diametrului flanei), tensiuni care sunt asimilate unei stri plane de tensiuni.Fig.5.5Schemadinfigura5.5ncearc sofereoexplicareamoduluincareserealizeazobinerea unei piese cilindrice prin ambutisare. 7Dac seconsider unsistemdereferin polar(axele:radial itangenial ), tensiunile i vor fi tensiuni normale principale. S considerm,nzonaflaneisemifabricatului,unelementavnddeschiderea unghiular d i lungimea d, ncrcat cu tensiunile i . Deplasarea lui n sensul ambutisrii se face ca urmare a aciunii tensiunii totale de ambutisare:undefestetensiunearadial provenit dinfrecareasemifabricatuluicusuprafaaelementelorde lucru,i- tensiunearadial provenit dinndoirea/dezdoireamaterialuluipezonaderacordarea plciideambutisare.Pezonaderacordareseconsider c lainterfaasemifabricat- placade ambutisarefrecareaestesimilar cuceadelatransmisiaprincurele*) (relaialuiEuler).Searen vederec joculdintreelementeleactivelaambutisareestemaimaredectgrosimeag (saupiesa poateficonic),aspectcareesteluatnconsiderareprinunghiul;pentrusimplificareseva considera j g i deci = /2.Pentru determinarea tensiunii , considernd solicitareaelementuluica ostareplan de tensiuni, ecuaia echilibrului su n tensiuni va fi:creia i se ataeaz condiia de plasticitate sub forma:*) Vezi cursul de Organe de maini. + + sin ] e ) [(i f a0dd + def cR R + (5.1)(5.2)(5.3)In(5.3)s-aluatsemnulpluspentruaineseamadesemnultensiunilor:0; Rdefeste rezistena la deformare, iar = 1,1 pentru cazul general.Din ecuaiile (5.2) i (5.3) se obine:0 Rdddef + dR ddefC ln Rdef+ sau: rezultnd prin integrare: (5.5)(5.4)(5.6)ConstantadeintegrareC seobinedincondiiilelalimit: =R (lalimitaflanei) pentru =0, i deci: Rln Rdef(5.7)Din condiia de plasticitate (5.3) i din (5.7) se obine:
,_
Rln 1 R . 1 , 1def(5.8)Maximul tensiunii care se va lua n considerare n ecuaia (5.1) este pentru = r, adic: rRln R . 1 , 1def max , (5.9)iar maximul tensiunii se obine pentru = R:def max ,R . 1 , 1 (5.10)adic solicitarea tangenial se face la limita de curgere, iar dup semn este de compresiune.8InacesterelaiiRdefestetensiuneareal dedeformare,caresedetermin cuajutorul caracteristicii de ecruisare a materialului, pentru de gradul de deformare din zona respectiv. Dac nu se poate face acest lucru, se admite c Rdef Rc. Q QFdpdplplaca de reinereplaca de ambut isarepoansond=2rrplQQExistena compresiunii tangeniale n flana (zona) nc neambutisat conduce, n condiiile n care eanuareorigiditatesuficient (cazulgeneral)laun fenomendepierdereastabilitiimanifestatprin producereaunorondulaii(cute)- defectmajorla ambutisare.Dac aceast zon estesuficientderigidpentru a nu ipierde stabilitatea (sau este mpiedicats ofac)seproduceooarecarengroareaei(fig.5.7).Pentruapreveniproducereaacestorcute, asuprazoneiflaneiseacioneaz cuofor de apsare(reinere) Q,prinintermediulunuielement specialdinconstruciamatriei- placadereinere(fig.5.6). Tensiunea radial fdatorat frecriieste determinat maialesdeapsareacuforaQ,care conducelaofor defrecare2Q (pefeeletablei), unde estecoeficientuldefrecare.Lalimit,aceastfor de frecare ar putea conduce la ruperea tablei dupcerculcudiametruld (vezifig.5.4),cuseciuneade rupere dg, i deci tensiunea datorit frecrii ar fi:Fig.5.6g .Qg . 2Q 2f maximul ei rezultnd pentru = r + rpl.CumforaQesterezultatul aciuniiuneipresiuniq pesuprafaaS a flanei: 4] ) g r 2 d ( D [q S . q Q2pl2+ + tensiunea fva fi: qd . g 2] ) g r 2 d ( D [2pl2f+ + (5.13)(5.12)(5.11)Fig.5.7Fig.5.89Rezultatul ambutisrii unui semifabricat cu (g/D)100 < 1,5Formarea cutelor la ambutisarea fr reinereAmb 02 Amb 02.wmv10Formarea cutelor la ambutisarea fr reinere Amb 03 Amb 03.wmvSimularea ambutisrii fr reinere i formarea cutelorAmb 04 Amb 04.avi11FFminqqopt imFig.5.9Ocaleimportant pentruareducetensiuneafeste diminuarealui prin utilizarealubrifieriisuprafeelorncontacti o rugozitate redus a acestor suprafee.Stabilireapresiunii q se poateface analitic,darconduce la relaiifoartecomplicate, inutilizabilepractic.Maicomodseface experimental,stabilindunqoptcareconducelaceamaimic forde ambutisare (vezi fig.5.9).S-astabilitc sepoateambutisafr reinerea materialului(fr pericolulapariieicutelor)dac estesatisfcutinegalitatea:2 100Dg>(5.14)n caz contrar reinerea fiind obligatorie.Pentrudeterminareavaloriitensiuniiiseconsider (cancazulndoirii)egalitatea momentuluitensiunilordinmaterialiamomentuluidatdetensiuneai.Cailandoire,momentul interior este:m r2iR ) 5 , 1 (6bgM + iarmomentulexteriorseconsider caprodusuldintreforacarerealizeaz ncovoierea(i1.b.g)i braul de ncovoiere (r + g/2):1 i pl e)2gr ( bg M + (5.15)(5.16)iinndseamac materialulsufer unprocesdendoire(laintrareapezonaracordat aplciide ambutisare) i dezdoire (la ieire), va rezulta:
,_
+ ++ + 5 , 0gr3R ) 5 , 1 () g . 5 , 0 r ( 3R ) 5 , 1 ( g2plm rplm r1 i i (5.17)Se observ c iva fi cu attmaimiccu ct rpl/g vafimaimare (deci rplmaimare). Pe de alt parte, rplnu poatefipreamare pentru c odat cucreterea lui rplsemifabricatulva scpa mai devreme de sub aciunea elementului de reinere putndu-se cuta. Valoarea optim a lui rplse stabilete pebazacurbeidevariaieaforeideambutisareF=F(rpl/g) careareformauneicurbecuminim (asemntoare celei din figura 5.9).Experimental s-a constatat c pentru ambutisarea n condiii normale rpl= (610)g mm, iar pentrupiese cu gradmic dedeformare rpl=(26)g mm.Pentrupieselecuflan se alegerplegalcu raza piesei n zona respectiv dar rpl (46)g mm.innd seama de cele stabilite anterior, tensiunea radial total (de ambutisare) va fi: ;'
,_
+ ++11]1
+ + sin5 , 0gr3R ) 5 , 1 (e) r r ( gQrRln R . 1 , 1plm rpldef a(5.18)sau pentru = /2:12
,_
+ ++11]1
+ + 5 , 0gr3R ) 5 , 1 (e) r r ( gQrRln R . 1 , 1plm r 2 .pldef a(10.19)Dac se consider e./2 1 + ./2 1 + 1,6., rezult:
,_
+ ++ +11]1
+ + 5 , 0gr3R ) 5 , 1 () 6 , 1 1 () r r ( gQrRln R . 1 , 1plm rpldef a(10.20)undevaloareacoeficientuluidefrecare variaz nfunciedecondiiiledeambutisareimaterialul deformat: = 0,060,35.Stareadedeformaiicarecaracterizeaz ambutisareaestespaial.Considerndipentru deformaii acelai sistem de referin, se poate scrie c deformaia tangenial pentru o raz oarecare a flanei este:1r r (5.21)iar deformaia maxim corespunznd fibrei extreme de lungime 2R, care se deformeaz (se scurteaz) pn la lungimea 2r este:1 m 1Dd1RrRR rmax , (5.22)underaportulm=d/Dpoart numeledecoeficientdeambutisare(m
