1

5.5. Tehnologia ambutisării pieselor de diferite tipuri

5.5.1. Ambutisarea pieselor cilindrice fără flanşă

Din punct de vedere tehnologic acesta este cazul cel mai simplu al prelucrării prin ambutisare. Pornind de la dimensiunile piesei finite (vezi fig.5.1) se stabileşte diametrul D al semifabricatului iniţial şi se calculează mcalc = d/D.

Dacă mcalc ≥ madm, atunci piesa se poate ambutisa dintr-o singură operaţie. In caz contrar trebuie stabilit care este numărul n de ambutisări necesar pentru realizarea ei.

Fig.5.24

Pentru aceasta, se presupune că:m1 ≠ m2 ≅ m3 ≅ … ≅ mn-1 ≅ mn,

şi ţinând cont de modul de definire a coeficientului de ambutisare mi, se poate scrie (vezi şi fig.5.24):

D

d1

d2

dn-1

dn=d

h n

h n-1

h 1

h 2

g

semifabricatambutisarea 1ambutisarea 2

ambutisarea n-1

ambutisarea n

.............

);Dm(mm...mmdmd..........

;Dmmmdmd;Dmmdmd

;Dmd

1231nn1nnn

123233

12122

11

−− ==

====

=

(5.64)

).Dm(md 11n

nn−=din care: (5.65)

Logaritmând expresia (5.65) se obţine numărul n de operaţii pentru ambutisarea piesei:

2

1

n

1n

mlog)Dmlog(dlog1

mlog)Dmlog(dlog1n −

+=−

+= (5.66)

valoare care se rotunjeşte în plus la un număr întreg. Valorile lui m1 şi m2 se aleg (din tabele, ca valori admisibile) urmând a fi apoi verificate.

Proiectarea matriţelor de ambutisare pentru fazele intermediare necesită calcularea dimensiunilor piesei şi în aceste faze: diametre, înălţimi şi eventual raze de racordare.

Diametrele intermediare ( de la d1 la dn-1) se calculează cu relaţiile (5.64), iar la ultima operaţie, la care diametrul dn corespunde diametrului d al piesei finite, se verifică valoarea coeficientului de ambutisare:

admisibil,n1n1nnn mddddm ≥== −− (5.67)

Dacă această condiţie nu este satisfăcută, va trebui introdusă încă o operaţie intermediară (şi calculele se reiau).

Inălţimile intermediare se determină folosind legea constanţei volumului (sau ariei, ţinând cont că grosimea nu se modifică). Pentru aceasta se egalează aria semifabricatului plan cu aria corespunzătoare a piesei în fiecare fază intermediară de ambutisare, egalitate din care rezultă:

hi = f(D, di, ri) . (5.68)Adoptând valorile lui ri în conformitate cu cerinţele legate de executarea elementelor active,

se determină înălţimile intermediare hi pentru fiecare fază de ambutisare.

O schemă logică a desfăşurării etapelor de calcul tehnologic la ambutisarea pieselor cilindrice fără flanşă este prezentată în cele ce urmează.

2

d,h,r,g,materialdate de intrare

d,h,r,g,material

Dcalcul diametru semifabricat

3

d,h,r,g,material

D

Grosimea relativaGr = 100.g/D

Ambutisarefara retinere

Ambutisarecu retinere

Gr >Gr admDA NU

tip ambutisare

d,h,r,g,material

D

Grosimea relativaGr = 100.g/D

Ambutisarefara retinere

Ambutisarecu retinere

Gr >Gr admDA NU

m = d/D

m > m adm

o singuraambutisare

STOP

DA

numar ambutisari

4

d,h,r,g,material

D

Grosimea relativaGr = 100.g/D

Ambutisarefara retinere

Ambutisarecu retinere

Gr >Gr admDA NU

m = d/D

m > m adm

o singuraambutisare

STOP

DA

n =1 + log d n - log (m 1D)

log m2

numar ambutisari

d,h,r,g,material

D

Grosimea relativaGr = 100.g/D

Ambutisarefara retinere

Ambutisarecu retinere

Gr >Gr admDA NU

m = d/D

m > m adm

o singuraambutisare

STOP

DA

n =1 + log d n - log (m 1D)

log m2

d1 = m1D

d2 = m2d1

dn-1 = mn-1dn-2

NU

diametre intermediare

5

mn = dn-1

d

mn > mn,adm

hi = f(d i,ri,D)

STOP

DA

verificare ultima ambutisare

calcul inaltimi intermediare

mn = dn-1

d

mn > mn,adm

hi = f(d i,ri,D)

STOP

DA

n = n+1

dn = madmdn-1

dn+1 = dn

NU

verificare ultima ambutisare

calcul inaltimi intermediare

6

D

d1

dn-1

dn

d

df

∆h hh n

h n-1

h 1

semifabricat

ambutisarea 1

ambutisarea n-1

ambutisarea n

piesa finită dupătăierea marginii

5.5.2. Ambutisarea pieselor cilindrice cu flanşă

………..

Pentru acest tip de piese, la prima operaţie se ambutisează semifabricatul plan într-o piesă cilindrică cu flanşă având diametrul corespunzător celei finite (plus eventual adaosul pentru tăierea marginii).

La următoarele ambutisări diametrul flanşei nu se mai modifică, ci numai se redistribuie materialul din zona deja formată(dinspre bază spre zona cilindrică şi dinspre aceasta spre flanşă - vezi şi fig.5.26).

Pentru prima ambutisare se calculeazăcoeficientul de ambutisare convenţional mc,desen(cu datele de pe desenul piesei) care se comparăcu cel admisibil:

mc,desen ≥ mc,adm , (5.69)

iar dacă este satisfăcută această condiţie, piesa poate fi realizată dintr-o singură ambutisare.

Fig.5.26

Dacă condiţia nu este îndeplinită, sunt necesare mai multe ambutisări, şi deoarece diametrul df al flanşei nu se mai modifică, calculele tehnologice referitoare la partea cilindrică ambutisată se desfăşoară ca la piesele cilindrice fără flanşă (inclusiv valorile admisibile pentru m).

Calculul dimensiunilor intermediare (di, hi) se face în acelaşi mod ca la piesele fără flanşă.

In cazul pieselor adânci cu flanşă mică(df/d = 1,1…1,3 şi h/d ≥ 1) este recomandat ca la prima ambutisare să se realizeze o piesă cilindricăfără flanşă, având diametrul d1 = df, după care, la următoarele operaţii, prin redistribuirea materialului din zona cilindrică, să se realizeze mai întâi o flanşăconică şi apoi una plană.

1

2

3

4

5

6

7

8

Tehnologii de ambutisare

7

5.5.3. Ambutisarea pieselor cilindrice cu forma în trepte

După calcularea coeficientului convenţional total de ambutisare se face verificarea:

mt ≥ m1 , (5.70)

unde m1 este coeficientul admisibil pentru prima ambutisare la piesele cilindrice fără flanşă, cu reţinerea semifabricatului.

Dacă condiţia este îndeplinită, ambutisarea piesei se poate face dintr-o singurăoperaţie.

Dacă condiţia nu este îndeplinită, sunt necesare mai multe ambutisări, cel puţin atâtea câte trepte de diametru are piesa (fig.5.27).

Fiecare treaptă se verifică ca la ambutisarea pieselor cilindrice fără flanşă, putând necesita mai mult decât o singură operaţie de ambutisare.

In final, dacă precizia piesei o cere, se poate aplica o operaţie de calibrare.

df

d1

d2

d3

h 1h 2

h 3

faza 1

faza 2

faza 3

Fig.5.27

5.5.4. Ambutisarea pieselor de formă conică

La acest tip de piese (fig.5.28) ambutisarea decurge în condiţii mai grele deoarece:

d

h

α

Fig.5.28

Ê o parte importantă a semifabricatului nu se află în contact cu nici unul dintre elementele active;Ê poansonul aplică forţa de deformare pe o

suprafaţă mai restrânsă, rezultând o solicitare locală a materialului mai importantă (care poate conduce la subţieri semnificative).

In funcţie de dimensiunile relative ale piesei conice, din punctul de vedere al tehnologiei lor de ambutisare, ele se împart în următoarele tipuri:

a) - piese conice scunde, având raportul h/d = 0,1…0,25 şi α = 500…800; ambutisarea lor se face dintr-o singură operaţie, dar gradul de deformare aplicat materialului fiind relativ redus, deformaţiile remanente sunt comparabile cu cele elastice, piesa prezentând o arcuire elastică importantă ce îi afecteazăprecizia dimensională şi de formă.

8

a) b)

element de reţinerepe suprafaţa conică

nervură de reţinere

Fig.5.29

b) - piese conice de înălţime medie, având h/d = 0,3…0,7 şi α = 150…450. Ele se ambutisează de regulădintr-o singură operaţie, dar cele cu grosimea relativă 100.(g/D) < 1 şi cele cu flanşă necesită cel puţin două ambutisări (fig.5.30).

Dacă grosimea semifabricatului este mică şi diferenţa între diametrele bazelor este importantă, se recomandă ca la prima fază de ambutisare să se realizeze o formă cavă cu raze mari de racordare (fig.5.31), cu suprafaţa deformată egală cu a piesei finite, după care ea este trecută în forma conică finită printr-o ambutisare cu calibrare.

Pentru 100.(g/D) > 2,5 se poate face ambutisarea piesei conice fără reţinerea semifabricatului, cu o calibrare la sfârşitul cursei poansonului.

ambutisare 1

ambutisare 2

Fig.5.30

Fig.5.31

Tehnologii de ambutisare pentru piese conice scunde

9

c) - piese conice înalte, având h/d ≥ 0,7 şi α < 100 - se realizează din mai multe ambutisări, după una dintre metodele prezentate în figura 5.32.:

Ä - metoda ambutisării în trepte, după un contur exterior înscris în cel al piesei finite, cu calibrare finală (fig.5.32,a);

Ä - metoda ambutisării cu conuri paralele, începând de la diametrul mare al piesei (fig.5.32,b); această metodă este cea mai utilizată;

Ä - metoda ambutisării cu conuri paralele, începând de la diametrul mic al piesei (fig.5.32,c).

a) b) c)

Fig.5.32

bordurare

Tehnologii de ambutisare pentru piese conice

10

Tehnologii de ambutisare pentru piese conice adânci

In toate cazurile, semifabricatul plan se ambutisează în unul cilindric de diametru egal cu diametrul mare al conului (prin una sau mai multe operaţii), şi apoi acesta este trecut treptat în forma conică. Numărul total n al operaţiilor de ambutisare se obţine astfel:

Ø - se stabileşte numărul n1 al operaţiilor de ambutisare pentru obţinerea semifabricatului cilindric cu diametrul egal cu diametrul mare al conului;

Ø - se determină numărul n2 al operaţiilor de ambutisare necesare pentru obţinerea formei conice. Pentru aceasta se calculează un coeficient mediu de ambutisare pe baza diametrului mediu corespunzător fiecărei operaţii, iar apoi se determină:

med

n,med2 mlog

dlogdlogn

−=

iar numărul total al operaţiilor de ambutisare va fi: n = n1 + n2.

d) - piese conice înalte, cu vârf ascuţit, având h/d > 0,8 şi α = 100…400. Ambutisarea lor se face mai întâi, din una sau mai multe operaţii, sub forma unui semifabricat cilindric cu diametrul egal cu cel mare al conului finit (fig.5.33) şi apoi se continuă cu ambutisarea zonei conice, începând de la diametrul mare al conului.

(5.71)

Fig.5.33

11

Tehnologie de ambutisare pentru piesă conică înaltă cu vârf ascuţit

5.5.5. Ambutisarea pieselor de formă sferică

Ca şi piesele conice, şi acest tip de piese se execută în condiţii grele de deformare a materialului, aplicarea forţei de către poanson făcându-se într-o zonă foarte restrânsă (centrul semifabricatului). Caracteristic acestor piese este faptul că au un coeficient de ambutisare constant: m = 0,71.

Sub aspectul tehnologiei de ambutisare, ele se împart în mai multe categorii, în funcţie de grosimea relativă:

a) - piese sferice de grosime mare, cu 100.(g/D) > 3 -ambutisate dintr-o singură operaţie, fără reţinere, în matriţe cu cavitate semisferică (fig.5.34). Pentru execuţia lor este recomandabilă utilizarea preselor cu fricţiune.Fig.5.34

12

b) - piese semisferice de grosime medie, cu 100.(g/D) = 0,5…3 - se ambutisează dintr-o singură operaţie în matriţe cu o reţinere plană puternică (fig.5.35, a) sau din două operaţii: mai întâi pentru obţinerea unui semifabricat cilindric cu fundul bombat, care apoi este ambutisat invers*) în piesa semisferică (fig.5.35, b).

*) Ambutisarea inversă este o ambutisare realizată în sens invers unei alte ambutisări anterioare a aceluiaşi semifabricat.

FQ Q

FQ Q

semifabricat

piesa

a) b)

Fig.5.35

Ambutisarea inversă

13

c) - piese semisferice cu grosime mică, având 100.(g/D) < 0,5. Pentru realizarea lor se recomandă utilizarea matriţelor cu nervuri de reţinere (fig.5.36: a - cu nervură din placa de ambutisare; b - cu zona de lucru din elemente detaşabile), problemele fiind similare cu cele de la pieselor conice scunde, sau ambutisarea inversă a unui semifabricat cilindric obţinut anterior. Pentru piesele de acest tip, de dimensiuni mari, se recomandă ambutisarea în matriţe cu îndoirea (deformarea) dublă a marginii semifabricatului (fig.5.37).

d

h

a) b)

1

2

3

4

Fig. 5.36 Fig. 5.37

Ambutisarea semisferică cu deformarea dublă a semifabricatului

14

5.5.6. Ambutisarea pieselor de formă parabolică

ambutisare 1

ambutisare 2

ambutisare 3

ambutisare 4

Această formă de piesă este destul de mult utilizată (pentru reflectoare de faruri) şi pune probleme tehnologice de realizare mari datorită cerinţelor ridicate în privinţa calităţii suprafeţei şi a preciziei dimensionale şi de formă.

Tehnologia acestor piese cuprinde o primăetapă de obţinere a unui semifabricat cav cilindric, care apoi este ambutisat invers, în mai multe faze, până la forma parabolică finală (fig.5.38).

Fig.5.38

Piesele ambutisate de formă conică, sferică , parabolică şi similare se obţin mult mai uşor prin ambutisare hidraulică decât prin ambutisare cu elemente active rigide.

Tehnologii de ambutisare pentru piese parabolice

operaţia 1 operaţia 2

operaţia 3 operaţia 4

15

5.5.7. Ambutisarea pieselor de formă paralelipipedică

După înălţimea relativă H/B aceste piese pot fi scunde sau înalte. In general, pentru cutiile dreptunghiulare scunde este necesară o singură ambutisare, dar acest lucru se verifică calculând coeficientul de ambutisare parţial, la colţ, mp = rc/R, unde R este raza semifabricatului necesar în zona colţului, şi comparând cu valorile admisibile (tabelate).

Dacă razele la colţuri sunt mici, se recomandă o primă ambutisare cu rază la colţ mai mare,şi apoi o operaţie de calibrare.

Pentru piesele paralelipipedice înalte, se face mai întâi un calcul preliminar al numărului de ambutisări, în funcţie de un coeficient de ambutisare global mgl, şi apoi se stabilesc forma şi dimensiunile piesei la fiecare operaţie de ambutisare (intermediară), începând cu penultima.

In cazul cutiilor pătrate înalte, ambutisarea iniţială se poate face sub forma unui semifabricat cilindric (fără flanşă), după care acesta este trecut treptat la o formă pătrată cu laturile bombate şi raze de racordare mari la colţuri, iar în final în forma piesei finite.

Pentru detalii în legătură cu calculele tehnologice necesare la acest tip de piese vezi [ ].

Tehnologii de ambutisare pentru cutii cu secţiunea transversală pătrată

16

5.5.8. Ambutisarea pieselor complexe şi asimetrice (piese pentru caroserii auto)

Această categorie de piese ambutisate prezintă o serie de elemente specifice:¶ - dimensiuni mari şi foarte mari;¶ - grosimea materialului este mică (0,5…1,5 mm);¶ - forma geometrică complexă şi în general asimetrică;¶ - precizia impusă formei şi dimensiunilor piesei finite este ridicată;¶ - calitatea suprafeţei piesei trebuie să fie foarte bună (piese de aspect).

Datorită asimetriei formei, în cursul ambutisării apar diferenţe importante în privinţa deformaţiilor pe care le suferă materialul în diferite zone, motiv pentru care tehnologia de ambutisare trebuie să urmărească o uniformizare a lor. Mai mult, aici nu poate fi adoptat un coeficient de ambutisare care să descrie deformarea semifabricatului, şi adesea este necesar ca piesa ambutisată să se obţină dintr-o singură operaţie.

Aspectele importante care trebuie avute în vedere la proiectarea unei asemenea tehnologii de ambutisare sunt ilustrate în scema din figura 5.39.

1. Imbunătăţirea formei tehnologice a piesei

2. Stabilirea poziţiei corecte a piesei în matriţă

3. Stabilirea formei, dimensiunilor, numărului şi zonelor de amplasare a nervurilor de reţinere a semifabricatului

4. Stabilirea mărimii şi modului de dispunere a adaosurilor tehnologice pentru conturul semifabricatului

5. Stabilirea formei, dimensiunilor şi poziţiei crestăturilor şi perforărilor tehnologice

6. Stabilirea modului de poziţionare a semifabricatului în matriţă

Fig.5.39

17

18

5.5.9. Tehnologia ambutisării succesive din bandă

Această tehnologie se foloseşte pentru realizarea pieselor mici (din industria electrotehnică, electronică, a bunurilor de larg consum, etc.) care necesită mai multe operaţii de ambutisare.

Procedeul prezintă o serie de avantaje: JÊ productivitate ridicată;Ê calitate şi precizie bune;Ê nu necesită tratamente termice intermediare;Ê se pot folosi prese rapide (cu > 200 c.d./min);Ê alimentarea automată.

Dezavantajele principale ar consta în: LÌ echipament tehnologic complicat şi scump, Ì durabilitate mai redusă şi neuniformă a elementelor active (necesitând

materiale şi tratamente speciale), Ì aplicabil numai la producţia de serie mare şi de masă.

In funcţie de dimensiunile semifabricatului plan iniţial şi de caracteristicile materialului, croirea se poate face pe un singur rând sau pe mai multe (în paralel sau în zig-zag).

De asemenea, în funcţie de caracteristicile materialului şi de complexitatea piesei de ambutisat, prelucrarea se poate face în două moduri:

Ä - ambutisarea în bandă intactă (fărătăieturi - fig.5.40,a) - pentru piese mici, cu flanşămică (df = (1,1…1,2)d ), din materiale cu grosimea mai mare (g ≥ 0,05d) şi plasticitate ridicată. Se pretează la croirea pe mai multe rânduri.

Ä - ambutisarea din bandă cu tăieturi(fig.5.40,b…d), cu un consum mai mare de se-mifabricat dar cu posibilităţi mai bune de deformare, mai ales pentru piese cu flanşă mai mare (df > 1,2d), cu grosime mai mică (g < 0,05g) sau forme mai complicate. De regulă croirea se face pe un singur rând.

Se practică mai multe tipuri de tăieturi în bandă: Ü crestare (fig.5.40,b), Ü perforarea puntiţelor intermediare (fig.5.40,c)Ü tăierea marginală însoţită de perforarea inter-

valului (fig.5.40,d). Scopul principal al acestor tăieturi este

de a asigura semifabricatului de ambutisat posibi-litatea de a se deforma neîmpiedicat şi de a putea realiza un control suficient asupra lui pentru a-l putea avansa între fazele de deformare (împreună cu banda).

p

Ds

a 2 a1

B

p p

B

Ds

a 2

a1

p p

a 2

B

a1

Ds A

p p

B

Ds

a 2 a1

tăiere marginală

a)

b)

c)

d)

Fig.5.40

19

Variante ale ambutisării succesive cu crestarea benzii

20

21

22

Spre deosebire de ambutisarea din semifabricate individuale, la ambutisarea din bandă, la prima fază, se va trage în zona ambutisată o cantitate de material mai mare decât cea strict necesarăpentru piesa finită.

La următoarele faze de ambutisare, acest material va fi redistribuit spre zona flanşei odatăcu micşorarea diametrului, evitându-se producerea ruperii.

Pentru croire se va considera (vezi figura 5.40):

Ds = 1,1.D , (5.72)

unde D este diametrul semifabricatului de ambutisat, calculat după linia medie a grosimii piesei.Pentru calculele legate de croirea semifabricatului şi stabilirea lăţimii B a benzii, puntiţele

a1 şi a2 se vor adopta cu valorile specifice situaţiei de la acest tip de ambutisare.La stabilirea numărului de ambutisări se are în vedere că la ambutisarea în bandă intactă se

lucrează cu coeficienţi de ambutisare mai mici, iar la ambutisarea în bandă cu tăieturi se pot folosi cei de la ambutisarea corespunzătoare din semifabricate individuale, luând însă valorile la limita superioară a intervalului de variaţie (sau chiar peste ea).

Fiind un caz mai aparte de ambutisare, se adoptă drept indice al gradului de deformare raportul hn/dn, care creşte o dată cu creşterea numărului fazei de ambutisare.

Pentru ambutisarea din bandă intactă pe un singur rând, dimensiunile intermediare se pot stabili cu relaţiile:

),i.04,01(hh;i.1,0dd

i

2i

−=+= (5.73)

unde i este numărul fazei de ambutisare.

23

O altă posibilitate este utilizarea relaţiei:

)bia(dh

dh 2

n

n

i

i −= (5.74)

unde hn şi dn sunt dimensiunile finale ale piesei; a şi b - coeficienţi. Coeficientul b se stabileşte astfel încât diferenţa dintre valorile raportului hi/di, calculat cu relaţia anterioară, pentru două faze succesive, să nu depăşească 0,5…0,6.

Calculul se face din aproape în aproape, pornind de la ultima fază de ambutisare (piesea finită) spre prima (pentru detalii vezi [ ]).

In plus, la ambutisarea succesivă din bandă se vor mai avea în vedere şi următoarele aspecte:

- la ambutisarea din bandă intactă se va lucra cu grade de deformare mai mici decât la ambutisarea din bandă cu tăieturi;

- razele de racordare la elementele active pot fi adoptate mai mici decât la ambutisarea din bandă cu tăieturi;

- razele de racordare la elementele active pot fi adoptate mai mici decât la ambutisarea din semifabricate individuale; la piesele mici ele pot fi luate egale de al faza a doua la ultima, după care se introduce o fază de calibrare a razei cu reducerea ei de (2…5) ori;

- la piesele mici, raza la poanson se va lua mai mare decât la placă, iar la cele mijlocii aceste raze pot fi egale;

- este recomandabil ca prima fază de ambutisare să se execute cu reţinerea materialului, iar la ultima fază să se aplice o planare în zona flanşei.

Tehnologii de ambutisare succesivă din bandă

24

Matriţă ambutisare succesivă din bandă, cu perforarea intervalului

perforareinterval

5.5.10. Calitatea şi precizia pieselor ambutisate fără subţiere

a) - Calitatea este apreciată prin rugozitatea suprafeţei (exterioară şi/sau interioară) obţinutăprin ambutisare, dar şi prin modificarea caracteristicilor materialului ambutisat.

Asupra calităţii piesei ambutisate influenţează următorii factori:Ä - natura şi starea structurală a materialului semifabricatului - influenţează rugozitatea

piesei ca urmare a faptului că odată cu creştrea mărimii grăunţilor cristalini şi a orientării lor mai favorabile pentru deformare, rugozitatea după deformare va fi mai mare. La tablele din oţel cu granulaţie mare, care la încercarea de tracţiune prezintă palier de curgere, apare la ambutisare un defect de suprafaţă grav - “coaja de portocală” - o suprafaţă vizibil foarte rugoasă.

Ä - starea suprafeţei iniţiale a semifabricatului;Ä - starea suprafeţei şi geometria zonelor de lucru ale elementelor active: este important ca

zona de lucru a elementelor active (inclusiv a elementului de reţinere) să aibă o rugozitate cât mai redusă; foarte importantă este valoarea razei de racordare a plăcii de ambutisare. Dacă acestea sunt necorespunzătoare, există posibilitatea producerii unor deformări locale, a zgârieturilor sau apariţia unor urme de gripaj, favorizate şi de o lubrifiere necorespunzătoare.

Ä - valoarea jocului dintre elementele active;Ä - gradul de deformare la ambutisare - determină o modificare importantă a

caracteristicilor piesei ambutisate (mai ales în cazul ambutisării succesive) ca urmare a apariţiei ecruisării materialului. Acestea se manifestă în măsuri diferite pe înălţimea piesei ambutisate (fig.10.41).

Ä - eficienţa lubrifierii - este deosebit de importantă.

25

Aspectul plăcii de ambutisare cu urme de gripare

Rm

A5 %

A5 %

Rm

Distanţa de la baza piesei Fig.5.41

b) - Precizia pieselor ambutisate - este apreciată prin precizia de formă şi dimensională a piesei în secţiunea transversală şi longitudinală, ca şi prin precizia formei şi a dimensiunilor pe înălţimea piesei.

Asupra preciziei influenţează materialul prelucrat (natura, starea structurală, proprietăţile fizico-mecanice), zona de lucru a elementelor active (precizia dimensională şi de formă, starea de uzare, geometria, jocul), procesul de ambutisare (gradul de deformare, viteza) şi tipul piesei ambutisate (cu sau fără flanşă), iar influenţa acestor factori este dificil de separat.

Cercetările experimentale au relevat că, la ambutisarea fără subţiere, modificarea grosimii peretelui piesei în secţiunea longitudinală este de tipul celei din figura 5.42, iar în secţiunea transversală ca în figura 5.43, aceasta fiind direct legată de anizotropia proprietăţilor materialului prelucrat.

26

30

20

10

-10

-20

-30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10δg [%]

1 2 345678910

0

i

Piesa ambutisată

00

900

450

directia delaminare

0,9341,126

0,94

1,1510,965

1,162

0,94

1,1

g=1,0 mm

Fig.5.42

Fig.5.43

festoane

27

Abaterea la grosime este determinată cu relaţia: %δg = (gef - g).100, unde gef este grosimea efectivă (măsurată) în punctul considerat al piesei, şi g - grosimea iniţială a semifabricatului.

Datorită (în principal) efectului arcuirii elastice, piesele ambutisate prezintă şi abateri de la forma geometrică corectă (fig.5.44: a - piesa fără flanşă; b - piesa cu flanşă; δdl - abaterea diametrului la capătul liber; δdb - idem, la bază; δdmax - abaterea maximă a diametrului).

Valoarea maximă a arcuirii elastice apare la capătul liber pentru piesele fără flanşă, şi la (0,3…0,5)h pentru piesele cu flanşă.

Datorită, în principal, anizotropiei proprietăţilor semifabricatului, apar o serie de neregularităţi (abateri) ale înălţimii piesei, cu atît mai mari cu cât gradul de deformare este mai important (numite festoane) şi care nu se pot corecta decât printr-o operaţie de tăiere a marginii.

g1 g2

δd

h

δdb

δd2=δdmax

δd

h

g1 g2

δdb

δd2

δdmax

a) b)

g1>g2

Fig.5.44

Defecte la ambutisare

Ruperi în piesă

28

Defecte la ambutisare

Semifabricat incomplet → piesă incompletă

Ruperi în piesă

Cutare datorită reţinerii insuficiente şi ruperea piesei datorită cutării

29

Ruperea piesei datorită reţinerii prea puternice

Defecte de material şi consecinţele lor la ambutisare

suprapunere de material la laminare

deformari diferite ale straturilor suprapuse având

grosimi diferite

30

5.5.11. Lubrifierea în procesul de ambutisare

Aşa cum s-a menţionat anterior, procesul de ambutisare este însoţit de frecări importante între semifabricat şi elementele de lucru, între care există o deplasare relativă. Tensiunile care apar în materialul supus deformării ca urmare a acţiunii forţelor de frecare influenţează sensibil asupra parametrilor energetici ai procesului, asupra gradului de deformare şi a supra durabilităţii elementelor active.

Pentru aceste motive este importantă asigurarea unui coeficient de frecare cât mai redus prin aplicarea unei lubrifieri bune a contactului semifabricat - placa de ambutisare (şi reţinere). De asemenea, se previne apariţia unor eventuale defecte datorită unor fenomene de gripare (mai ales la ambutisarea semifabricatelor din oţel).

Lubrifianţii folosiţi trebuie să prezinte următoarele calităţi:⇒ - să formeze o peliculă aderentă, uniformă şi rezistentă la presiunea ce apare în timpul deformării

(să aibă o capacitate portantă ridicată);⇒ - să nu se evapore la temperaturile ce pot apare în timpul lucrului;⇒ - să nu fie chimic agresivi faţă de semifabricat şi elementele active ale matriţei;⇒ - să nu fie nocivi pentru operatorul uman şi mediul ambiant;⇒ - să se poată îndepărta uşor după ambutisare.

Lubrifianţii folosiţi pot fi lichizi (ulei mineral - caracteristici de lubrifiere reduse), vâscoşi(sub formă de pastă sau amestecuri de diferite substanţe - cei mai folosiţi) sau solizi (sub formă de pulbere: grafit, bisulfură de molibden [MoS2]; necesită însă o pregătire specială a suprafeţei semifabricatului pentru a le asigura aderenţa la ea).

Pentru ungerea suprafeţei semifabricatului se folosesc mai multe metode, în funcţie de felul lubrifiantului, felul şi dimensiunile semifabricatului:

⇔ - prin scufundare în baie - semifabricate individuale mici sau benzi; lubrifiant lichid;⇔ - prin pensulare - semifabricate individuale relativ mari; lubrifiant vâscos;⇔ - prin pulverizare - semifabricate continui sau individuale mari; lubrifiant lichid;⇔ - prin trecerea lui printre două role (valţuri) îmbibate în lubrifiant - semifabricate

individuale sau continui; lubrifiant lichid;⇔ - prin tobare - semifabricate individuale relativ mici; lubrifianţi solizi (pulbere).

In unele situaţii se preferă ungerea zonei de lucru a matriţei şi nu semifabricatul, mai ales atunci când, pentru a se evita alunecarea acestuia în raport cu poansonul, acesta din urmă nu trebuie uns (ci dimpotrivă, este curăţat de orice urmă de lubrifiant).

Pentru a evita posibilitatea depunerii prafului şi altor impurităţi peste pelicula de lubrifiant care ar deveni astfel abrazivă, se recomandă ca lubrifierea să se facă imediat înaintea deformării.

După ambutisare, de regulă este necesară îndepărtarea peliculei de lubrifiant, pentru aceasta folosindu-se mai multe procedee: în băi alcaline, cu solvenţi organici (benzină, triclor-etilenă, etc.), în băi cu ultrasunete, ş.a.

31

5.5.12. Tratamentul termic la ambutisare

Deformarea plastică importantă care se produce la ambutisare determină o ecruisare semnificativă a materialului, însoţită de o scădere a plasticităţii lui. Ca urmare, continuarea deformării printr-o altă ambutisare va tot mai dificilă.

Intensitatea fenomenului de ecruisare depinde aici:Ä - de proprietăţile fizico-mecanice ale materialului, mărimea grăunţilor cristalini, etc.;Ä - de gradul de deformare aplicat materialului până în momentul considerat;Ä - de geometria elementelor active şi în special de raza de racordare a plăcii de ambutisare;Ä - de calitatea lubrifierii care influenţează apariţia unor tensiuni suplimentare în material.

Trebuie avută în vedere şi tendinţa materialului de a se ecruisa, din acest punct de vedere având de-a face cu:

Ê materiale cu tendinţă redusă de ecruisare (nu sunt folosite pentru ambutisare);Ê materiale cu tendinţă medie de ecruisare (oţeluri cu procent redus de carbon - OLC10,

OLC15, alamă, aluminiu moale); suportă mai multe ambutisări succesive;Ê materiale cu tendinţă ridicată spre ecruisare (oţeluri inoxidabile, cupru, aliaje de titan);

necesită tratamnet termic după fiecare deformare (sau după maxim două).Inlăturarea efectelor ecruisării se face prin tratament termic de recoacere, aplicat de la caz la

caz, după fiecare ambutisare sau după un număr de ambutisări (recoaceri intermediare).Trebuie avut în vedere faptul că prin încălzirea pieselor (care au grosime mică) se produce

oxidarea stratului superficial, fenomen care îi poate afecta dimensiunea (grosimea) finală, şi în plus, îndepărtarea stratului de oxid necesită operaţii suplimentare (între ambutisări sau finale) de decapare, spălare, neutralizare, etc.

Se poate avea în vedere şi posibilitatea încălzirii în cuptoare cu atmosferă controlată(neutră), dar investiţia este mai scumpă.

Fabricarea prin ambutisare a ambalajelor pentru băuturi Amb 08 Amb 08.wmv

32

Fabricarea prin ambutisare a capacelor înşurubate pentru sticle Amb 09 Amb 09.mpg

Fabricarea prin ambutisare a rezervorului de combustibil pentru autovehicule Amb 10 Amb 10.wmv

33

Fabricarea prin ambutisare a buteliilor pentru gaz lichefiat (propan) Amb 11 Amb 11.wmv