Obtinerea piesei semifabricat printr-un procedeu de deformare plastica

Obtinerea piesei semifabricat printr-un procedeu de deformare plastica

Plasticitatea este proprietatea tehnologica a unui material de a suferi deformatii permanente sub actiunea unor forte exterioare .

Ca urmare , obtinerea unei piese care sa corespunda unui anumit rol functional se face prin redistribuirea de material in stare solida ( nu prin indepartarea de material ) in concordanta cu sistemul de forte care actioneaza asupra materialului .

Cel mai vechi procedeu de deformare plastica este forjarea

Forjarea este procesul de prelucrare prin deformare plastica ce consta in introducerea in volumul de material a unor stari tensionale care sa produca curgerea sa (a materialului ) . Aceste forte se aplica prin lovire si/sau presare .

Forjarea este de doua feluri :

libera , cand curgerea materialului se face liber sub actiunea unor forte de lovire:

in matrita (matritare) , cand curgerea materialului este limitata cavitational , sub actiunea unor forte de lovire si/sau presare .

Tinand cont de programa de fabricatie si de dimensiunile de gabarit relativ reduse procedeul de deformare plastica ales va fi forjarea libera

Pentru obtinerea piesei se va utiliza un ciocan cu dublu sistem de alimentare, cu dubla compresie, ce foloseste abur la o presiune de 8 atmosfere .

Pentru realizarea piesei prin forjare libera se va lua in calcul rolul functional al acesteia stabilit la capitolul 1 si materialul din care aceasta va fi realizata (OLC 45

Trebuie ales tipul semifabricatului initial , insa conform legii volumului constant, trebuie cunoscuta masa semifabricatului brut forjat pentru a afla volumul acestuia si dupa aceea , adunand pierderile care apar in timpul procesului de forjare (adaosurile necesare si pierderile prin ardere), sa aflam volumul de material pe care il are semifabricatul initial .

Calculul masei semifabricatului care se face impartind desenul piesei brut forjate in parti simple carora la calculam volumul si masa .

Alegerea semifabricatului initial :

Se aleg lingouri ( pentru dimensiuni mari ) , bare sau placi turnate continuu (pentru dimensiuni medii) , prelaminate sau laminate ( pentru dimensiuni mici ) .

Pentru ca materialele sa fie usor deformabile plastic , acestea trebuie incalzite in prealabil in cuptoare speciale .

Insa si aici exista reguli bine definite de standarde special elaborate in acest sens. Astfel ca exista un interval de temperaturi in care se poate face deformarea care are limita superioara numita temperatura de inceput de deformare iar limita inferioara numita temperatura de sfarsit de deformare

Pentru materialul din care este facuta piesa gasim intervalul :

Trebuie stiut de la bun inceput ca oricat de complexa ar fi piesa ce se vrea    realizata prin forjare libera procesul tehnologic este o succesiune logica de operatii de baza .

Aceste operatii de baza sunt :

refularea : operatie ce consta in cresterea dimensiunii sectiunii transversale a unui semifabricat ;

intinderea simpla : este operatia de forjare libera ce consta in cresterea in mod substantial a lungimii unui semifabricat ;

intinderea pe dorn : consta in modificarea diametrului exterior a unui semifabricat tubular ;

largirea pe dorn : consta in modificarea diametrului interior si exterior a unei piese de forma tubulara ;

gaurirea prin forjare libera permite obtinerea de gauri patrunse sau nepatrunse fara indepartare de material sub actiunea fortelor exterioare ;

indoirea consta in modificarea pozitiei axei initiale a semifabricatului;

rasucirea realizeaza modificarea pozitiei unei parti dintr-un semifabricat in raport cu celelalte parti ;

taierea prin forjare libera duce la portionarea semifabricatului initial in mai multe parti componente (decupare pe contur deschis ,crestare, slituire , retezare decupare pe contur inchis) ;

sudarea prin forjare libera permite obtinerea de imbinari nedemontabile .

Tehnologia forjarii libere :

Pentru ca un produs sa poata fi obtinut prin forjare libera trebuie sa parcurga urmatoarele etape :

Stabilirea rolului functional al piesei folosind analiza morfofunctionala a suprafetelor ;

Alegerea materialului pe baza analizei valorilor optime ;

Intocmirea desenului piesei brut forjate se face pornind de la desenul piesei finite pe care se adauga :

adaosurile de prelucrare A_p pe toate suprafetele a caror precizie dimensionala si calitatea acestora nu se pot obtine direct prin forjare libera:

adaosuri tehnologice A_t pe toate suprafetele care nu au rezultat prin forjare libera si in scopul simplificarii constructive a formei piesei ;

adaosuri de debitare A_d pe toate suprafetele de separatie ;

adaosuri prin raze de racordare R_c pe toate suprafetele de racordare ;

* marimea acestor adaosuri depinde de dimensiunile piesei finite, iar valorile lor sunt date    in STAS - uri.

4. Calculul masei semifabricatului initial se face impartind desenul piesei brut forjate in suprafete simple carora li se calculeaza volumul si masa . Masa totala a semifabricatului brut forjat este data de expresia : M_Sf=m_Pf+m_a+m_Ap+m_At+m_Rc    unde :

m_Sf : masa totala a semifabricatului brut forjat ;

m_Pf : masa piesei finite ;

m_a : masa pierderilor prin arderea materialului ;

m_Ap : masa pierderilor cu adaosurile de prelucrare ;

m_At : masa pierderilor cu adaosurile tehnologice ;

Pentru realizarea piesei prin forjare libera, aceasta se va imparti in trei piese distincte care se vor prelucra separat, urmand apoi ca ele sa se asambleze prin sudare in vederea obtinerii piesei finite.

V_pf=V₁+V₂-V ₃

V₁=p*40²*20=100530,96mm³

V₂=p*27²*50=160315,4731mm³

V₃=p*15²*70=49480,084mm³

V_pf=211366,3491mm³ èm_pf2=1,627kg

m_Ap 2%m_Pf =54g

m_At =0,9%M_PF

m_Ai 4,7%m_Pf

m_Rc 3,5%m_Pf

m_Ad =5,2%m_pf

Deci avem ms_f=114,3%m_pf è V_sf=114,3%V_pf

èV_sf=241591,74mm³

5.Alegerea semifabricatului initial;

Se aleg bare laminate de dimensiuni :

f60mm si H=80 mm

Capitolul 6

Analiza tehnico-economica a doua

procedee tehnologice de obtinere a piesei

Oricare tehnologie trebuie sa realizeze maximum de eficienta pentru care a fost proiectata in momentul aplicarii ei. Piesa trebuie realizata :

mai repede ;

mai bine ;

mai ieftin ;

la momentul oportun.

Factorii care influenteaza eficienta procedeului tehnologic sunt :

- costul;

- productivitatea;

- fiabilitatea;

- consumul de energie;

- consumul de material;

- protectia mediului;

- protectia operatorului.

Eficienta presupune optimizarea din punct de vedere al tuturor acestor factori. Acest lucru este foarte dificil de realizat, intotdeauna existand factori prioritari.

Pentru realizarea analizei tehnico-economice vom lua in considerare procesele tehnologice de turnare si de matritare.

Foarte important pentru intocmirea unei tehnologii de realizare a piesei este numarul de bucati care trebuie realizate(programa de productie). Din acest punct de vedere se deosebesc:

-productie individuala- care se refera la realizarea unui singur produs sau a unui numar foarte mic de produse care nu se mai reia in timp; foloseste masini unelte universale, S.D.V.-uri universale, productivitatea este foarte mica, pretul de cost este foarte mare, necesita muncitori cu inalta calificare;

-productie de serie - se refera la un numar mare de productie, foloseste masini unelte universale si specializate, S.D.V.-uri universale si specializate, productivitatea este medie, pretul de cost este mediu, necesita muncitori calificare medie;

- productie de masa - numar foarte mare de produse de acelasi fel care se repeta dupa o anumita perioada de timp; foloseste utilaje speciale si specializate; S.D.V.-uri speciale si specializate; muncitori cu calificare redusa (cu exceptia muncitorului reglor); productivitate foarte mare; pret de cost mic(bunuri de larg consum).

Analiza economica a procedeului de turnare

Se vor folosi urmatoarele notatii :

stiind ca un lot are 1.000 de bucati :

C_T =cost total;

C_F =cost fix;

C_V =cost variabil.

C_F/buc = 3.000 lei    C_T/lot=23.000.000 lei

C_V/buc =20.000 lei C_F/lot=3.000.000 lei

C_V/lot=20.000.000 lei

Luand in considerare cheltuielile de stocaj s = 600 lei/buc rezulta si stiind ca un lot are 2.000 bucati:

C = C_F/lot /n+C_V/lo+sn ;

Din formulele anterioare se poate calcula numarul de bucati rentabile pentru procedeul respectiv:

n_op=( C_F/lot /s)^1/2=70buc

Deci costul total pentru 1.000 de bucati este :

C_T = C_F/lot + C_V/buc * n = 3.000.000 + 20.000 * 1.000 = 23.000.000. lei

Analiza economica a procedeului de forjare

C_F/buc = 14000 lei    C_T/lot=20.000.000 lei

C_V/buc =6.000 lei C_F/lot=14.000.000 lei

C_V/lot=6.000.000 lei

Luand in considerare cheltuielile de stocaj s= 600 lei/buc rezulta:

C = C_F/lot /n+C_V/lo+sn ;

Din formulele anterioare se poate calcula numarul de bucati rentabile pentru procedeul respectiv:

n_op=( C_F/lot /s)^1/2=152buc

Deci costul total pentru 1.000 de bucati este :

C_T = C_F/lot + C_V/buc * n = 14.000.000 + 6.000 * 1.000 = 20.000.000. lei

Compararea celor doua procedeelor

tehnologice de obtinere a piesei

Pentru determinarea procedeului de obtinere optim , folosim o metoda grafica .

Numarul de bucati pentru care costurile de productie pentru cele doua procedee sunt aceleasi este :

N =     bucati

Rezulta ca     procedeul de obtinere prin forjare a piesei este mai eficient din punct de vedere economic .

Capitolul 7

Tehnologia forjarii libere

Pentru ca un semifabricat sa fie produs prin tehnologia de forjare libera , trebuie urmate etapele :

Stabilirea rolului functional al piesei semifabricat , folosind analiza morfofunctionala a suprafetelor (capitolul 1

Alegerea materialului optim cu ajutorul metodei valorilor optime (capitolul 2

Intocmirea desenului piesei brut forjate (capitolul 5

Calculul masei semifabricatului initial (capitolul 5

Alegerea semifabricatului initial (capitolul 5

Debitarea semifabricatului initial la dimensiuni : se face respectand legea volumului constant ;

Controlul initial al semifabricatului : se face prin metode de control nedistructive ( ultrasunete , raze X etc. ) . Acest control impiedica semifabricatele initiale care au defecte sa intre in procesul de fabricatie .

Tratament termic initial : se face o recoacere de inmuiere pentru a creste plasticitatea materialului se vrea a fi supus procesului de forjare libera .

Stabilirea parametrilor regimului de incalzire;

Stabilirea succesiunii logice a operatiilor de forjare libera ;

Alegerea utilajului pe care se va face operatia de forjare     ;

Forjarea propriuzisa : se face respectand succesiunea logica a operatiilor de forjare libera ;

Curatirea : se face pentru a indeparta straturile de material ars prin forjare ;

Tratament termic final ;

Control final (CTC) ;

Ambalarea si trimiterea catre beneficiar .

Unul din punctele importante a tehnologiei de forjare care nu a fost discutat pana acum si care are o importanta deosebita , este incalzirea materialelor metalice in vederea prelucrarii prin deformare plastica . Aceasta este foarte importanta din punct de vedere a alegerii utilajului de incalzire folosit .

Se stie ca incalzirea semifabricatului se poate face in doua moduri :

prin introducerea semifabricatului intr-un mediu cald ;

prin producerea caldurii in masa semifabricatului .

Cea mai usor de realizat si cea mai raspandita modalitate de incalzire este prima : semifabricatele se introduc in spatiul e lucru al instalatiei de incalzire, spatiu care adus in prealabil la o temperatura superioara celei la care se poate face deformarea .

In functie de sursa de caldura folosita instalatiile de incalzire se impart in doua mari categorii :

Instalatii de incalzire cu flacara (cuptoare cu flacara )

Cuptoarele    se impart si ele in doua mari categorii dupa distributia caldurii in interior:

cuptoare cu temperatura constanta in tot spatiul de lucru numite cuptoare cu camera

cuptoare cu temperatura crescatoare de la locul de incarcare al semifabricatului spre locul de descarcare al acestuia .

Cuptoarele cu camera (figura a ) ,se pot construi cu vatra fixa sau mobila    iar temperatura din interiorul lor poate varia intr-un interval ingust prin varierea cantitatii de combustibil arsa in focar . Pentru a micsora pierderile de material prin ardere se utilizeaza mufle din material refractar sau otel aliat refractar , figura b

Cuptoarele cu propulsie (figura c) , sunt utilizate la productia de serie mare si masa , deoarece sunt foarte productive . Incalzirea semifabricatelor facandu-e treptat de la o zona de preincalzire I , o zona de incalzire II si o zona de egalizare a temperaturilor III . Semifabricatele parcurg spatiul cuptorului prin impingere sau prin cadere libera pe un spatiu inclinat .

Instalatii de incalzire electrice

Cuptoarele cu rezistente electrice pot fi prevazute cu o rezistenta metalica sub forma de spirala , infasurata in jurul camerei cuptorului ( figura d ) sau cu rezistente ceramice - bare de silita - amplasate pe partea de sus sau pe peretii laterali ai camerei cuptorului ( figura e ). Temperaturile realizate de al 2-lea cuptor sunt mai mari decat la primul , putandu-se incalzi si semifabricate din otel .

In general acest tip de instalatii realizeaza o incalzire superioara celor cu flacara deoarece :

asigura o reglare precisa a temperaturii prin modificarea parametrilor curentului electric de alimentare ;

asigura pierderi mai mici prin oxidare ;

nu polueaza mediul inconjurator .

Alt punct neatins este succesiunea logica a operatiilor de forjare . Aceasta succesiune este detaliata in desenul urmator :

Capitolul 8

Echipamentul tehnologic necesar obtinerii piesei semifabricat prin forjare

Echipamentul tehnologic se compune din :

ciocane mecanice sau prese de forjare;

instrumente de control nedistructiv : cu ultrasunete , cu raze X , cu lichide penetrante;

sublere , micrometre , pasametre pentru controlul dimensional;

cuptoare pentru tratamente termice ;

perii de sarma

clesti de prindere;

fierastraie mecanice pentru debitare ;

personal specializat care sa aiba calificarea necesara pentru lucrul cu utilajele de mai sus .