Generalitati si principii de functionare - presa hidraulica

Generalitati si principii de functionare - presa hidraulica

Criteriul de baza dupa care se clasifica utilajul de forjare este modul de actionare a partilor mobile si in acest sens avem: ciocane, prese hidraulice, masini cu manivela (prese mecanice), masini rotative si speciale.

Pentru fiecare categorie exista o diagrama caracteristica, care arata variatia vitezei, in functie de timp; pentru presele hidraulice diagrama este cea din figura 1.1.

Viteza maxima de lucru a preselor este sub un metru pe secunda, iar timpul efectiv este de ordinul zecimilor de secunda.

O alta caracteristica principala este aceea ca energia acumulata sub forma potentiala se transforma in energie cinetica numai in timpul cursei de lucru.

Figura: 1.1. Variatia vitezei de lucru in functie de timpul efectiv (t_e)

- inceputul deformarii

- viteza maxima

- sfarsitul deformarii

Avantajele pe care le prezinta presele hidraulice fata de ciocane se pot vedea daca se face o comparatie intre ele.

Alegerea ciocanelor sau preselor depinde in cea mai mare parte de felul operatiei de forjare matritare care trebuie executata. Unele lucrari se execata mai bine pe ciocane, altele la presa, aceasta pentru motivul ca fiecare dintre ele actioneaza asupra metalului in mod cu totul diferit.

Presa lucreaza prin presiune statica. Forta creste incet, de la zero pana la o valoare maxima si se poate mentine la aceasta valoare, oricat timp este necesar. De aceea forta are timp suficient sa se transmita pana in miezul metalului.

Actiunea violenta a ciocanelor neste insotita de zgomote, vibratii si produce caldura. Toate acestea absorb in medie 15% din energia pe care o poseda berbecul ciocanului in momentul cand atinge semifabricatul. Presa lucreaza insa linistit, fara aceste inconveniente. In schimb, operatiile de forjare-matritare la ciocan pot fi mai variate decat la presa, desi se excuta intr-un timp ceva mai lung. Presa lucreaza mai repede, deoarece deformarea dorita se obtine de obicei la o singura cursa.

Presele hidraulice se construiesc pentru forte mari incepand de la 2^.10³ la 15^.10⁴ KN si chiar mai mult, dupa necesitate, fiind cele mai puternice masini pentru forjare-matritare, care se cunosc la ora actuala. Oricare ar fi tipul presei hidraulice, forta de presare a berbecului este produsa da actionarea fluidului aflat sub presiune. Pentru a crea aceasta presiune se folosesc insa diferite mijloace baterii de pompa de apa, abur sub presiune.

Presele hidraulice au o mare importanta in industria grea, fie pentru ca permit forjarea lingourilor la formele si dimensiunile cerute, fie pentru ca folosind matrite, pot executa piese de forme si dimensiuni diferite.

Instalatiile preselor hidraulice sunt insa mai complicate si deci mai costisitoare dacat ale celorlalte prese. Opririle din functionare si stricaciunile preselor hidraulice pot influenta serios productia uzinelor. Intretinerea si exploatarea atenta a preselor, revizia periodica a lor si, in general, constiinciozitatea profesionala, sunt factori care asigura functionarea in bune conditii a preselor hidraulice.

Se stie ca viteza de deformare la ciocane este mult mai mare decat la prese. Daca se presupune ca in momentul atingerii piesei berbecul ciocanului are o viteza de aproximativ 6 m/s si ca din acest moment viteza scade repede pana la zero (aceasta va fi la sfarsitul fazei de lucru), se poate conta pe o viteza medie a berbecului de

[m/s]

La prese, viteza de deplasare a organelor care produc deformarea poate fi considerata constanta si egala cu 0,1 m/s.

Daca se presupune ca atat in cazul ciocanului cat si in cazul presei, spatiul de deformare este de 40 mm, timpul de deformare necesar pentru ciocane este de

[s]

si pentru prese de

[s]

Rezulta deci ca energia cinetica necesara in unitate de timp pentru efectuarea lucrului mecanic este mai mare la ciocan decat la presa; acest lucru este in avantajul presei. Cu toata diferenta timpului de deformare la presa si la ciocan, timpul total necesar forjarii unei piese mari este mai mic la presa decat la ciocan, doarece timpii auxiliari la presa sunt mai mici.

a b c

Figura 1.2. Presarea unui arc cu ciocanul (b) si presa (c)

Pentru a vedea felul cum presiunea este repartizata in cazul ciocanului si al presei ne imaginam un arc (figura 1.2.) care este supus presarii.

Din figura se observa ca fata de starea initiala (a), daca arcul este presat cu ciocanul (b) distanta dintre spire nu este egala ca in cazul presei (c) tocmai pentru motivul ca distribuirea efortului nu se face uniform.

In figura 1.2. se vede cum actioneaza piesa asupra ciocanului, iar in figura 1.3. asupra presei in timpul deformarii.

Lsa cioacan energia berbecului in momentul atingerii piesei este

Daca se presupune ca greutatea berbecului este de 2^.10³ N si viteza de 6 m/s , energia cinetica va fi

[J]

Aceasta energie cinetica trebuie sa fie egala cu lucrul mecanic efectuat de o forta (F) prin deplasarea berbecului cu spatiul s, egal cu 40 mm, astfel ca se poate scrie

de unde N

Figura 1.3. Distributia fortelor asupra organelor principale ale ciocanului in timpul deformarii

In concluzie, actiunea ciocanului se resimte cel mai mult in directia de lovire. Aceasta face ca ciocanele sa fie utilizate cu mult succes la matritare, deoarece cu toate pierderile mari de energie, actiunea de presare in directia de lovire este pronuntata.

In cazul unei prese, daca presupunem acelas spatiu parcurs de traversa mobila, adica 40 mm, lucrul mecanic necesar trebuie sa fie acelasi ca la ciocan, deci 36^.10²J iar forta necesara 9^.10⁴ N.

Cum viteza de deplasare a organelor de lucru in cazul presei este de 0,1 m/s, care este mult mai inferioara limitei capacitatii de deplasare a metalelor, deformarea se face in bune conditii in toate regiunile, chiar si in cele periferice, astfel ca la presa nu exista acele forte r de inertie, care sunt la ciocane. Se observa ca in cazul preselor, piesa forjata se deformeaza mai mult in latime. Presiunea relativa dintre berbec si piesa este relativ mica. Presa lucreaza linistit pe fundatie. Intreaga forta de presare este preluata de presa, cu exceptia acceleratiei reduse a maselor in miscare ale presei, care tind sa apase fundatia in sol.

Figura 1.4. Distributia fortelor asupra organelor principale ale preselor hidraulice, in timpul deformarii