Ambutisarea este operatia de deformare
plastica prin care se transform a un semifabricat
plan intr-o piesa cava sau se continua prelucrarea
unei piese cave cu scopul cresterii adancimii ei
(fig.5.1).
Deformarea materialului la ambutisare
este un proces complex care depinde de geometria
si materialul piesei, de tehnologia adoptata, de
constructia echipamentului tehnologic si de alti
factori. Cu cat complexitatea formei piesei este mai
mare, cu atat si dificultatile tehnologice sunt mai
importante.
In functie de aceasta, ambutisarea se
poate face dintr-o singura operatie (faza) sau din
mai multe. Numarul acestora depinde de gradul de
deformare solicitat de caracteristicile piesei si de cel
admisibil, permis de material si conditiile
tehnologice folosite.
Fig.5.2
2
Piesa cilindrica fara flansa
Piesa cilindrica cu flansa
Piesa de revolutie complexa
3
Piesa cilindrica in trepte
Piesa (tron)conica
Piese paralelipipedice
4
Piesa parabolica
Piese ambutisate de forma complexa
5
Schema procesului de ambutisare
Amb 01
Amb 01.gif
Fig.5.3
6
dp
F
Q
rpl
d=2r
dpl
rp
srt
sri
sr+sf
dr
r
sr sr sq
sq
R
r
dq
sq
sr
sq
sr
sz
sz
sq
sr sr
sq
sg
sg
Fig.5.4
In cele ce urmeaza vom considera cazul cel mai
simplu, al ambutisarii pieselor cilindrice, fara flansa, fara
subtiere.
Pentru realizarea ambutisarii, asupra
semifabricatului plan, asezat pe placa de ambutisare, se
exercita o forta F cu ajutorul poansonului. Materialul va fi
tras (deformat, deplasat) in cavitatea placii de ambutisare,
in spatiul (jocul) dintre aceasta si poanson.
Concomitent cu formarea peretelui (vertical) al
piesei, portiunea inca plana a semifabricatului initial
(flansa) se micsoreaza continuu.
Datorita modului in care se face trecerea
semifabricatului plan in piesa cava in cursul ambutisarii,
diferitele zone ale acesteia (flansa, peretele, fundul) sunt
caracterizate de stari de tensiuni si deformatii diferite
(fig.5.4.), cea mai interesanta si importanta fiind zona
flansei. Aceasta este caracterizata de existenta unor
tensiuni de intindere radiala sr (determinate de tragerea
materialului spre cavitatea placii de ambutisare) si tensiuni
de compresiune tangentiala sq (determinate de reducerea
continua a diametrului flansei), tensiuni care sunt asimilate
unei stari plane de tensiuni.
Fig.5.5
Schema din figura 5.5 incearca sa
ofere o explicare a modului in care se realizeaza
obtinerea unei piese cilindrice prin ambutisare.
7
Daca se considera un sistem de referinta polar (axele: radiala r si tangentiala q),
tensiunile sr si sq vor fi tensiuni normale principale.
Sa consideram, in zona flansei semifabricatului, un element avand deschiderea
unghiulara dq si lungimea dr, incarcat cu tensiunile sq si sr. Deplasarea lui in sensul ambutisarii se
face ca urmare a actiunii tensiunii totale de ambutisare:
unde sf este tensiunea radiala provenita din frecarea semifabricatului cu suprafata elementelor de
lucru, si - tensiunea radiala provenita din indoirea/dezdoirea materialului pe zona de racordare a
placii de ambutisare. Pe zona de racordare se considera ca la interfata semifabricat - placa de
ambutisare frecarea este similara cu cea de la transmisia prin curele*) (relatia lui Euler). Se are in
vedere ca jocul dintre elementele active la ambutisare este mai mare decat grosimea g (sau piesa
poate fi conica), aspect care este luat in considerare prin unghiul a; pentru simplificare se va
considera j @ g si deci a= p/2.
Pentru determinarea tensiunii sr, considerand solicitarea elementului ca o stare plana de
tensiuni, ecuatia echilibrului sau in tensiuni va fi:
careia i se ataseaza conditia de plasticitate sub forma:
*) Vezi cursul de Organe de masini.
s = s + s ma + s a
a [( r f )e i ]sin
0
d
d
+ s - s =
r
s
r r q
r
sr - sq = +bRc = bRdef
(5.1)
(5.2)
(5.3)
In (5.3) s-a luat semnul plus pentru a tine seama de semnul tensiunilor: sq < 0; sr > 0;
Rdef este rezistenta la deformare, iar b = 1,1 pentru cazul general.
Din ecuatiile (5.2) si (5.3) se obtine:
R 0
d
d
+ b def =
r
s
r r
r
r
sr = -b
d R d def
sr = -bRdef ln r + C
sau:
rezultand prin integrare:
(5.5)
(5.4)
(5.6)
Constanta de integrare C se obtine din conditiile la limita: r = R (la limita flansei)
pentru s =0, si deci:
r
sr =
R ln R def (5.7)
Din conditia de plasticitate (5.3) si din (5.7) se obtine:
? ??
o
c ce
ae
r
sq = - -
1,1.R 1 ln R def (5.8)
Maximul tensiunii sr care se va lua in considerare in ecuatia (5.1) este pentru r = r, adica:
r
1,1.R ln R sr,max = def (5.9)
iar maximul tensiunii sq se obtine pentru r = R:
sq,max = -1,1.Rdef (5.10)
adica solicitarea tangentiala se face la limita de curgere, iar dupa semn este de compresiune.
8
In aceste relatii Rdef este tensiunea reala de deformare, care se determina cu ajutorul
caracteristicii de ecruisare a materialului, pentru de gradul de deformare din zona respectiva. Daca nu
se poate face acest lucru, se admite ca Rdef @ Rc.
Q Q
F
dp
dpl
placa de re?inere
placa de ambut isare
poanson
d=2r rpl
mQ
mQ
Existenta compresiunii tangentiale in flansa
(zona) inca neambutisata conduce, in conditiile in care
ea nu are o rigiditate suficienta (cazul general) la un
fenomen de pierdere a stabilitatii manifestat prin
producerea unor ondulatii (cute) - defect major la
ambutisare. Daca aceasta zona este suficient de rigida
pentru a nu isi pierde stabilitatea (sau este impiedicata
sa o faca) se produce o oarecare ingrosare a ei
(fig.5.7).
Pentru a preveni producerea acestor cute,
asupra zonei flansei se actioneaza cu o forta de
apasare (retinere) Q, prin intermediul unui element
special din constructia matritei - placa de retinere
(fig.5.6).
Tensiunea radiala sf datorata frecarii este
determinata mai ales de apasarea cu forta Q, care
conduce la o forta de frecare 2mQ (pe fetele tablei),
unde m este coeficientul de frecare. La limita, aceasta
forta de frecare ar putea conduce la ruperea tablei dupa
cercul cu diametrul d (vezi fig.5.4), cu sectiunea de
rupere pdg, si deci tensiunea datorita frecarii ar fi:
Fig.5.6
g .
Q
2 .g
2 Q
f pr
m
=
pr
m
s =
maximul ei rezultand pentru r = r + rpl.
Cum forta Q este rezultatul
actiunii unei presiuni q pe suprafata S a
flansei:
4
[D (d 2r g) ]
Q q.S q
2
pl
p 2 - + +
= =
tensiunea sf va fi:
q
2g.d
[D (d 2r g)2 ]
pl
2
f m
- + +
s = (5.13)
(5.12)
(5.11)
Fig.5.7
Fig.5.8
9
Rezultatul ambutisarii unui semifabricat cu (g/D)100 < 1,5
Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.
