CURS 1OPERATII DE BAZA ALE FORJARII LIBERE

Procesul tehnologic de forjare libera consta in combinarea, atat ca numar cat si ca succesiuneba unor operatiii simple, numite si operatii de baza ale forjarii libera.Acest procedeu se aplică fie în scopul îmbunătăţirii proprietăţilor mecanice ale metalelorşi aliajelor turnate, fie pentru obţinerea din lingouri sau semifabricate a unor piese de configuraţii şi dimensiuni date. Procedeele de forjare liberă sunt foarte variate, dar ele nu reprezintă decât combinarea a câtorva operaţii simple, numite operaţii de bază. Acestea sunt: refularea, întinderea, găurirea, îndoirea, răsucirea şi sudarea. Refularea;Refularea este operatia de forjare libera prin care se realizeaza marirea sectiunii transversale a semifabriatului pe seama micsorarii inaltimii lui. La refulare, deformarea poate cuprinde intregul volum al semifabricatului sau nuai o parte a lui Prin refulare se forjeaza piese simple cu sectiune mare si inaltime mica ( de obicei h/d<1.5Refularea ca operatie de forjare libera se executa in urmatoarele scopuri.

Pentru executia pieselor cu sectiune transversala mare din semifabricate cu sectiune transversala mai mica ( discuri, semifabricate pentru roti dintate, flanse, etc ).

Ca operatie premergatoare gauririi in scopul executiei mai usoare a acesteia si a micsorarii pierderilor de material, la realizarea pieselor gaurite ( inele, tuburi, etc.).

Impreuna cu intinderea pentru executia pieselor de tipul axelor cu flansa ( pe unele portiuni semifabricatul se intinde iar pe altele se refuleaza).

Ca operatie premergatoareintinderii, atunci cand se impune realizarea unui coroiaj mai mare decat se poate obtine pe baza dimensiunilor transversale ale lingoului avut la dispozitie.

Ca operatie premergatoare intinderii si alternativ cu ea, pentru distrugerea structurii dendritice de turnare si micsorarea anizotropiei materialului, precum si pentru faramitarea carburilor ( la otelurile bogat aliate) si repartizarea uniforma a lor, ceea ce conduce la cresterea caracteristicilor macenice ale materialului ( la otelurile de scule se observa si o crestere a rezistentei la uzare odata cu cresterea gradului de deformare).

Refularea se poate executa prin mai multe procese si anume ; Refularea plana Refularea cu o proeminenta ( cu cep) Refularea cu doua proeminente Refularea partiala.

Refularea planaRefularea plana se executa intre capetele de forjare plan-paralela ale utilajului de forjare libera, iar prin interpunerea intre semifabricat si capetele de forjare a unor placi plane ( cand dimensiunile capetelor de forjare sunt mai mici decat dimensiunile transversale ale piesei refulate). Operaratia se executa pentru realizarea pieselor de tipul discurilor.

a. refularea planab. refularea cu o proeminentac. refularea cu doua proeminente.

Refularea cu o proeminentaRefularea cu o proeminenta se executa mai ales cand urmatoarea operatie este intinderea si are drept scop formarea unui cap de prindere, pentru manevrarea usoara a semifabricatului la operatiile urmatoare. Se executa mai ales in cazul lingourilor din otel, cand refularea se face intre doua placi cu suprafete de lucru concave, dintre care una are o gaura tronconica in care se formeaza capul de prindere. Suprafetele concave ale placilor creaza o stare de eforturi unitare preponderent de compresiune care mareste plasticitatea materialului.Refularea cu doua proeminenteRefularea cu doua proeminente se executa intre placi plan paralele cu gauri tronconice, interpuse intre capetele de forjare ale utilajului si semifabricat, in scopul realizarii pieselor cu proeminente de inaltime mica si diametru mare ( raportul h/d mic), la care realizarea acestor proeminente prin intindere s-ar face foarte greu. Pentru extragerea usoara a piesei de placi unghiul de inclinare al gaurilor este cuprins intre 5-7 º.Refularea partiala, pentru realizarea unei flanse la capatul unui ax.Acest procedeu se foloseste pentru forjarea libera a unor piese de tipul axelor planetare, axelor lungi cu flanse, etc. pentru realizarea pieselor de acest tip refularea trebuie executata in doua etape fiind necesare mai multe scule si dispozitive. In prima etapa se face o prima refulare cu ajutorul unui berbec suspendat de podul rulant care este balansat manual , semifabricatul fiind fixat intre capetele de forjare ale utilajului, iar in a doua etapa se face refularea completa intr-un ispozitiv special.

Conditia refularii corectePentru ca operatia de refulare sa se execute corect si sa rezulte piese de buna calitate in conditii tehnico-economice avantajoase trebuiesc respectate urmatoarele conditii ;

raportul intre inaltimea semifabricatului9 initial si diametrul sau (h0/d0), nu trebuie sa depaseasca anumite valori, care depind de plasticitatea materialului , pentru ca semifabricatul sa nu flambeze in timpul refularii. Acest raport se

limiteaza la 2,8 pentru materialele cu plasticitate mare si la 2 pentru cele cu plasticitate redusa.

Capetele semifabricatului initialtrebuie sa fie plane si perpendiculare pe axa sa. Daca aceasta conditie nu este indeplinita la refulare apare un moment de incovoiere suplimentar (M=Pxa ) care determina flambarea semifabricatului. Pentru continuarea refularii sunt necesare operatii suplimentare de indreptare a lui.

Incalzirea semifabricatului trebuie sa fie uniforma in tot volumul sau si efectuata la temperatura maxima admisa pentru materialul respectiv.

Inainte de refularea semifabricatele si mai ales lingourile , a caror sectiune transversala este patrata sau dreptunghiulara trebuiesc aduse la o sectiune rotunda, asigurandu-se prin aceasta o deformare mai uniforma si eliminandu-s astfel pericolul fisurarii materialului.

Gradul de refulare k ( caroiajul) exprimat sub forma k=Af/A0

in care ;A0 este marimea sectiunii transversale a semifabricatului inainte de refulare Af este marimea sectiunii transversale a semifabricatului dupa refulare ,

Caroiajul admisibil nu este o marime fixa pentru un material dat si o temperatura data ci depinde e raportul h0/d0, si de sectiunea semifabricatului. Cu cat raportul h0/d0 si sectiunea semifabricatuluisunt mai mari, caroiajul admisibil este mai mic. In conditii obisnuite de refulare a otelurilor carbon si a celor aliate, caroiajul admisibil este de 3-4 ( mai mic la semifabricatele de sectiune mai mare si invers). In cazul in care se impune realizarea unui caroiaj mai mare de 4, acesta se poate realiza daca in mod alternativ cu loviturile de refulare semifabricatului i se aplica si lovituri laterale care elimina tensiunile de intindere care ar produce fisurarea materialului.Diametrul mediu al semifabricatului rotund (di) se poate calcula usor in orice moment al refularii pe baza legii constantei volumului cu relatia;

di=d0 (h0/hi)1/2

in care :d0 si h0 sunt dimensiunile initiale ale semifabricatului ; h i este inaltimea semifabricatului laq momentul respectiv.In vederea micsorarii neuniformitatii deformatiei pe inaltimea semifabricatului trebuie micsorata frecarea dintre suprafata activa a sculelor si semifabricat. Aceasta se realizeaza prin prelucrarea cat mai fina a suprafetelor sculelor si prin ungerea lor cu diferiti lubrifianti.Calculul lucrului mecanic necesar pentru refulare

Se considera refularea unui semifabricat cilindric intre suprafete plan- paralele. Se noteaza dimensiunile initiale ale semifabricatului cu d0 si h0, iar dimensiunile dupa deformare cu d1 si h1.

Lucrul mecanic elementar la un moment dat al procesului refularii, corespunzator unor forte de deformare P si a unei micsorari in inaltime cu dh, este ;

dL=pdhsau

dL=pAdh

Este de semnalat faptul ca i timpul deformarii se modifica atat presiunea specifica p cat si suprafata de contact A. suprafata de contact A se poate insa scrie in functie de volumul semifabricatului.

A=V/h

Rezolvarea integralei se poate face acceptand doua situatii ;1. cand deformarea este relativ mica se poate considera ca presiunea p nu variaza

mult in timpul deformarii ( se considera o presiune de deformare medie ). In aceste conditii ;

L=pVln(h0/h1) 2. cand deformarea este mare si presiunea p se modifica mult in timpul deformarii, astfel ca nu se mai considera o presiune de deformare medi. In final lucrul mecanic de deformare este : L=2kVln (h0/h1)

Studiul deformatiilor la refulareIn timpul refularii, suprafata de contact poate sa se mareasca pe doua cai:

prin trecerea materialului din interiorul semifabricatului spre suprafata de contact. In acest caz, pe suprafata de contact exista alunecare intre semifabricat si suprafetele de lucru.

Prin trecerea materialului pe suprafata de contact de pe suprafata laterala a semifabricatului. In acest caz, pe suprafata de contact alunecarea lipseste.

Pentru a stabili modul in care se produce cresterea suprafetei de contact si alunecarile pe aceasta suprafata Gubkin a pregatit epruvete cilindrice cu diferite rapoarte d/h si le-a vopsit suprafetele frontale. In urma deformarii, pe portiunea pe care a avut loc alunecarea vopseaua s-a sters si pe portiunea pe care nu a avut loc alunecarea vopseaua a ramas. In urma acestei experiente se pot trage urmatoarele precizari.

1. Alunecarea pe suprafata de contact incepe numai atunci cand diametrul epruvetei devine mai mare decat inaltimea ei. In conditiile in care diametrul epruvetei este mai mic decat inaltimea ei, cresterea suprafetei de contact are loc numai pe seama trecerii materialului de pe suprafata laterala, iar alunecarea lipseste complet. De aici rezulta ca deformarea epruvetelor cu raportul d/h < 1 are loc aproape de conditiile starii de eforturi unitare liniare, deoarece fortele de frecare de pe suprafata de contact au valori mai mici.in conditiile de deformare in care alunecarea lipseste, cresterea suprafetei de contact are loc numai pe seama micsorarii suprafetei laterale a epruvetei. In prezenta alunecarii, cresterea suprafetei de contact este mai mare decat micsorarea suprafetei laterale. Cresterea suprafetei de contact dAc se determina astfel ;dAc=2[π(r+dr)2- πr2] ~ 4 πrdrunde r este raza epruvetei.Micsorarea suprafetei laterale dAl se determina astfel :dAl=2 πrdhh fiind inaltimea epruvei Punandu-se conditia de mai sus ca dAc>dAl

deci4πrdr > 2πrdhSe deduce cadr/dh > ½

Pe de alta parte, daca se porneste de la relatiaV= πr2hCare prin diferentiere devinedV=πr2dh +2πrhdrsi admitand legea constantei volumului in timpul deformarii plastice se deduce cadV= πr2dh +2πrhdr=0de undedr/dh=r/2hpentru a fi valabila inegalitatea dAc>dAl

trebuie satisfacuta conditiadr/dh > ½sau r>hDin cele prezentate rezulta ca pentru r<h cresterea suprafetei de contact poate avea loc si numai prin micsorarea suprafetei laterale. Pentru r>h, cresterea suprafetei de contact, in mod necesar, trebuie sa se produca si prin trecerea materialului din iteriorul epruvetei, deci sunt prezente alunecari, deci forte de frecare. Astfel se explica si theoretic ceea ce a fost determinat experimental de catre Gubkin.

2. Chiar cand pe suprafata de contact este prezenta alunecarea, ea este distribuita neuniform. Alunecarea lipseste complet sau este neglijabil de mica in centrul epruvetei pe o raza r<h. Intensitatea alunecarii creste pe masura ce raza creste, fiind maxima la periferie. Pentru epruvetele cu d/h>2 suprafata de contact poate fi impartita in trei zone ;

Zona centrala a unde alunecarea practic lipseste, numita si zona stationara

Zona b unde este prezenta alunecarea si suprafata de contact se mareste prin trecerea materialului din interiorul materialului

Zona periferica c care se formeaza prin trecerea materialului de pe suprafata laterala, unde alunecarea este iarasi prezenta, materialul fiind impins spre periferie de catre zona b.

Raportul razelor acestor zone depinde de raportul d/h al epruvetei, de marimea coeficientului de frecare μ pe suprafata de contact si de marimea gradului de deformare realizat. S-a constatat ca zona stationara a este cu atat mai mare cu cat este mai mare coeficientul de frecare. Astfel, pentru valori mici a coeficientului de frcare ra = h/2 si pentru valori mari a coeficientului de frecare (μ→0,5) ra → h.

Prezenta zonelor stationare si de alunecare pe suprafata de contact, precum si a distributiei neuniforme a efortului tangential τ pe inaltimea semifabricatului supus deformarii, fac ca starea de deformare sa fie neuniforma in volumul acestuia. In cazul refularii semifabricatelor cilindrice, neuniformitatea deformarii se manifesta la exterior prin aceea ca acestea primesc o forma de butoi. La aceeasi dimensiuni ale epruvetelor si la acelasi grad de deformare, forma de butoi este cu atat mai pronuntata cu cat coeficientul de frecare μ este mai mare. La o aceeasi marime a coeficientului de frecare, forma exterioara a epruvetei refulate depinde de raportul d/h. daca se realizeaza epruveta cu raportul d/h > ½ atunci, in timpul refularii, epruveta primeste o forma de butoi simplu, diametrul maxim il are la mijlocul ei. Daca se refuleaza epruveta cu raportul d/h< ½ atunci in timpul refularii apar doua butoaie suprapuse cu o portiune cilindrica la mijloc. Prin cresterea raportului d/h se ajunge la forma de butoi dublu si apoi la cea de butoi simplu. Neuniformitatea deformatiei la refulare se poate determina experimental prin mai multe metode, dintre care amintim ;

Apecierea neuniformitatii deformatiei prin masurarea duritatii pe o sectiune longitudinala a unei epruvete deformate prin refulare la rece. Prin refularea la rece a unei epruvete in portiunile in care se vor produce deformatii mai mari va rezulta si o ecruisare mai pronuntata si in consecinta, o duritate mai mare.

Metoda deformarii epruvetelor in care sunt introduse suruburi filetate. Refuland epruveta astfel pregatita, pasul filetului se va modifica proportional cu marimea deformarii in regiunea considerate. In cazul in care filetul surubului se gaseste pe axa epruvetei se poate masura destul de précis variatia gradului de deformare pe inaltime.

Metoda refularii epruvetelor confectionate din mai multe bucati concentrice filetate intre ele. Prin urmarirea variatiei sectiunii si a pasului filetului in diferite portiuni, se poate determina marimea gradului de deformare pentru orice punct al epruvetei refulate.

Neuniformitatea deformatiilor la prelucrarea prin deformare plasticaIn procesele de deformare plastica starea de tensiuni si deformatii esteneuniforma ceea ce produce o curgere neomogena a materialului.Prin neuniformitatea deformatiei plastice se intelege diferenta dintre valoarea maxima siminima a deformarii plastice locale de-a lungul unei axe.Prezenta unor defecte in produsele prelucrate, cum ar fi: fisurile interioare,suprapunerile de material, modificarile de forma, etc., sunt strans legate de modul decurgere al materialului prelucrat.

Principalele cauze care provoaca deformarea neuniforma sunt:1.Frecarea pe suprafata de contact dintre scula si semifabricat, constituie cauzaprincipala care provoaca deformarea neuniforma a materialului. Cu cat fortele de frecaresunt mai mari, cu atat creste si neuniformitatea deformatiei.Marimea fortelor de frecareeste dependenta de rugozitatea sculelor si de calitatea lubrifiantului folosit.Intr-un corp cilindric supus deformarii prin refulare prezenta fortelor de frecare duce laaparitia a 3 zone distincte, conform figurii .

Zonele de deformare la refularea unui semifabricat cilindricZona I este domeniul cu deformatie minima datorita prezentei fortelor de frecare,zona II este domeniul cu deformatie maxima, zona III este domeniul cu deformatiemedie.2.neomogenitatea fizico-chimica si structurala a materialului supus deformatii, areefecte asupra deformarii materialului prin coexistenta la nivelul grauntilor a unor zonecu deformatie omogena si neomogena.3.neomogenitatea termica a semifabricatului, apare in cazul prelucrarilor la cald si sedatoreaza transferului termic mai rapid de la semifabricat catre sculele de deformare,astfel incat in vecinatatea suprafetelor de contact rezistenta la deformare a materialuluisa creasca datorita racirii mai intense.Ca efect al acestui proces, deformarea zonelor dela suprafetele de contact va fi franata accentuandu-se neuniformitatea deformatiei

produsa de fortele de frecare.4. forma geometrica a sculelor, influenteaza intr-o mare masura neuniformitateadeformatiei. In figura 3.18 este prezentat un exemplu in acest sens.Elemente de teoria deformarii plastice

Influenta formei sculelor de deformare asupra neuniformitatiideformatiei la refularea unui semifabricat cilindrica. intre scule plan-paralele, b. intre scule conicePentru punerea in evidenta a neuniformitatii deformatiei se folosesc mai multemetode:1.Metoda retelelor rectangulare, care consta in sectionarea corpului inainte dedeformare cu un plan axial si trasarea unei retele rectangulare pe una dintre suprafeteleplane rezultate. Se va reface apoi corpul initial prin lipirea celor doua jumatati, dupacare se va deforma. In urma deformarii se desfac cele doua jumatati analizandu-semodul in care s-a deformat reteaua trasata initial. Un astfel de exemplu este prezentat inFig.

Determinarea neuniformitatii deformatiei prin metoda retelelorrectangularea. refulare; b. extrudare; I inainte de deformare; II dupa deformare2.Metoda masurarii duritatii, se bazeaza pe dependenta dintre gradul de deformare siintensitatea ecruisarii. Metoda se aplica doar in deformarile plastice la rece. Metodaconsta in deformarea plastica a unui semifabricat, urmata de sectionarea axiala simasurarea duritatii in diverse puncte pe una din suprafetele plane rezultate prin taiere. Inpunctele in care deformarea s-a produs mai intens, duritatea va fi mai mare datoritaecruisarii mai puternice a materialului.Elemente de teoria deformarii plastice3.Metoda surubului introdus excentric, consta in introducerea unui surub intr-oepruveta nedeformata astfel incat filetul acestuia sa treaca prin axa longitudinala aepruvetei (Fig.). Metoda permite determinarea cantitativa a neuniformitatiideformatiei.Dupa deformarea prin refulare cu un anumit grad de deformare a epruvetei,aceasta se sectioneaza longitudinal astfel incat planul de sectionare sa treaca prin axasurubului si a epruvetei.

Epruveta cu surub introdus excentric inainte si dupa deformareCai de reducere a neuniformitatii deformatieiPentru reducerea fortelor de frecare este necesar ca suprafetele active alesculelor sa fie prelucrate prin procedee care sa permite reducerea rugozitatii suprafeteloractive ale acestora( operatii de rectificare si superfinisare). De asemenea se recomandaca suprefetele sculelor sa fie unse cu lubrifiant. Pentru diminuarea neuniformitatiichimice si structurale, se poate aplica un tratament termic (recoacerea de omogenizare).Neomogenitatea termica poate fi redusa prin preancalzirea sculelor, pentru a diminuatransferul de la semifabricat. Temperatura de preancalzire a sculelor este limitata decaracteristicile mecanice ale otelurilor din care sunt executate si de pericolul formariiaderentelor de material. Deasemenea tot in scopul reducerii neomogenitatii termice sepot aplica si alte metode: folosirea unor lubrifianti care sa aiba si proprietatitermoizolante(ex. sticla solubila) sau acoperirea suprafetei active a sculelor cu vopselerefractare.O serie de cercetari au demonstrat ca o reducere importanta a neuniformitatiideformatiei se poate obtine si prin optimizarea formei geometrice a sculelor. Astfel, deexemplu, formele profilate(sigmoide, gausiene, etc.) ale matritelor pentru extrudaredirecta si tragere-trefilare sunt d epreferat celor conice deoarece neuniformitateadeformatiei se reduce considerabil.

Intocmirea desenului de piesa refulata. Stabilirea dimensiunilor semifabricatului initial si a fazelor de deformare.

Forma si dimensiunile piesei forjate prin refulare se stabilesc in functie de forma si dimensiunile piesei finite la care se pun adaosuride prelucrare si abateri limita. Marimea adaosurilor de prelucrare si a abaterilor limita sunt date in standarde STAS 2171/70La intocmirea desenului de forjare trebuie avut in vedere ca prin refulare libera se pot obtine numai piese care au sectiune constant ape inaltime.daca se urmareste forjarea prin refulare a unei piese care in forma finala are sectiune variabila, atunci refularea libera se poate realiza cu sectiune constanta, surplusul de material fiind inlaturat prin aschiere. O apropiere a piesei forjate de cea finita se poate realiza daca se raceste un capat al semifabricatului la o anumita etapa a refularii sau daca refularea se face intr-un inel.La alegerea semifabricatului initial se are in vedere conditiile care trebuie sa le indeplineasca acesta pentru ca refularea sa se poata face in bune conditiuni.

1. Gradul de deformare realizat prin refulare εd sa fie mai mic decat un grad de deformare limita admis de material, in conditiile considerate, εda, deci ;εd =D-d/d <εdaunde ; d este diametrul semifabricatului iainte de refulareD=diametrul semifabricatului dupa refulare.Marimea gradului de deformare limita admis εda se stabileste prin icercari, pentru fiecare material in conditiile de deformare date. Daca se urmareste realizarea prin refulare a unor grade de deformare mai mari decat cel admis de material, atunci acesta se obtine prin mai multe faze, cu operatii intermediare de intindere, pentru inlaturarea eforturilor de intindere din zona 3 care pot provoca fisuri pe partea laterala..

2. Raportul ψ dintre inaltimea h si diametrul d sau grosime, a semifabricatului trebuie sa fie mai mic decat un raport limita admisibil pentru a se evita aparitia flambajului in timpul refularii, deci ;

Ψ=h/d < Ψa

Raportul Ψa este limitat de conditiile de flambaj si marimea lui depinde de modul in care se realizeaza refularea. Din cele patru cazuri de flambaj propuse de Euler, cazul b, corespunde cel mai bine operatiei de refulare libera. Pentru acest caz corespunde relatia ;

h2 < π2 E I / Punde ;E= modulul de elasticitateI= momentul de inertieP= forta de apadare.

Considerand deformarea in domeniul elastico- plastic, relatia anterioara devine valabila prin introducerea in loc de modulul de elsticitate E a unuii modul complex E0 , care tine seama tat de modulul de elasticitate E, cat si de modulul de plasticitate D, care se poate calcula cu relatia ;

E0 =4ED/( E1/2 +D1/2)2

Sau, su balta forma ;

E0 =4E/[( 1 +(E/D1/2])2

Deoarece raportul E/D>1, rezulta ca E0< E, deci la deformarea i domeniul elastico-plastic stabilitatea la flambaj este mai mica decat la deformarea in domeniul elastic.

Ψa=c (E0/ σd )1/2

Unde c este un coeficient de proportionalitateσd- rezistenta la deformare a materialului in conditiile de deformare.

In conditiile de mai sus s-a considerat ca forta de refulare actioneaza in centrul de greutate al sectiunii semifabricatului. Pentru a satisface aceasta conditie la refulare, inseamna ca suprafata frontala a semifabricatului trebuie sa fie perpendiculara pe axa lui. O abatere de la perpendicularitate cu un unghi α micsoreaza stabilitatea la flambaj a semifabricatului, deci raportul Ψa.

Datele experimentale arata ca asupra raportului Ψa influenteaza si diametrul semifabricatului, stabilitatea la flambaj crescand cu cresterea acestuia. alte experiente arata ca stabilitatea la flambaj creste cu temperatura. de fapt influenta temperaturii se poate regasi in valorile E0 si σd.

Calculul analitic al raportului Ψa este mai greu de realizat pentru temperaturi ridicate, mai ales din cauza greutatii de stabilire a marimii E0. de aceea in practica se poate lucra cu bune rezultate daca se accepta Ψa =2,2-2,5.Pornindu-se de la volumul piesei forjate Vp , volumul semifabricatului teoretic Vsi va fi ; Vsi=Ca Vp

Unde ; Ca este un coeficient care tine seama de pierderile prin ardere ( C= 1,02-1,025 in functie de instalatia de incalzire).Daca se considera un semifabricat de sectiune circulara, din egalitatea

Vsi= (πd2si /4)hsi = (πd2

si /4)ψa

Rezulta ;dsi> ( 4Vsi/ π ψa ) 1/3

hsi = 4 Vsi/ π dsi2

in cazul in care semifabricatul ales nu asigura conditia ;εd < εda atunci fie se mareste sectiunea acestuia, fie ca s folosesc mai multe faze de refulare cu aplicarea intermediara de deformari pe partea laterala a semifabricatului.

Criterii de alegere a marimii utilajului.

Daca refularea se face pe o presa atunci marimea acesteia se alege in functoie de forta maxima Pm de deformare calculata cu relatia :

Pm = C pp As

Unde :C este coeficientul de siguranta ( C=1,1-1,2 )pp = presiunea de deformare prin refulare care se calculeaza cu una din relatiile deduse anterior, in functie de forma semifabricatului ce se refuleaza, i conditiile deformarii pe presa.

Aa = sectiunea semifabricatului refulat in faza finala.

Daca refularea se face pe ciocan, atunci marimea acestuia se alege pe baza lucrului mecanic necesar deformarii la o lovitura ( L1 ). Acest lucru mecanic se calculeaza cu relatia :

L1=pc Vs εh

Unde ;pc = presiunea de defgormare prn refulare care se calculeaza cu una din relatiile deduse anterior, in functie de forma semifabricatului, in conditiile deformarii pe ciocane. Vs = volumul semifabricatului supus refularii.εh = gradul de deformare admis. Cu aceasta relatie se poate determina lucrul mecanic de deformare total. Cunoscandu-se lucrul mecanic de refulare total si cel dat de o lovitura de ciocan L i se poate calcula numarul de lovituri n necesare refularii semifabricatului de la inaltimea initiala h0

folosindu-se relatia ; N= Lt / η L1

In care η este randamentul loviturii (η= 0,85 ).

IntinderaÎntinderea este operaţia prin care se măreşte lungimea iniţială a semifabricatului şi se micşorează secţiunea transversală. În funcţie de scopul urmărit şi configuraţia semifabricatului sau a piesei finite se deosebesc mai multe variante: - întindere simplă (fig. ), folosită la piese de tipul plăcilor; - întindere pe dorn (fig. ), cu scopul de a mări lungimea şi de a micşora diametrul exterior

al unor piese cilindrice găurite; - lărgirea inelului pe dorn (fig.) în copul măririi diametrului exterior şi interior al unor

piese goale la interior.

Intinderea simpla

Intinderea pe dorn

Intinderea inelului pe dorn

GăurireaGăurirea este operaţia de forjare prin care se urmăreşte obţinerea unei găuri străpunse sau înfundate în semifabricatul sau piesa forjată. Operaţia de găurire se poate efectua cu perforatoare pline, denumite dornuri (pentru găuri cu diametrul până la 400 mm). Înainte de găurire semifabricatul se supune refulării. În fig. 4.15 se prezintă succesiunea forţelor de găurire cu perforator plin (fig. 4.15.a) şi găurirea cu perforator tubular (fig. 4.15.b). Metoda de găurire cu dornuri tubulare se aplică îndeosebi lingourilor, în vederea îndepărtării zonei centrale care conţine cele mai multe impurităţi şi defecte. Înainte de găurire semifabricatul trebuie încălzit în întregul volum, după care se aplică o refulare corespunzătoare diametrului 0d)5...3(D=. Pentru micşorarea forţelor de frecare dintre dorn şi semifabricat se utilizează lubrifianţi.

Metode de realizare a operatiei de gaurire

ÎndoireaÎndoirea este operaţia de prelucrare prin forjare prin care semifabricatul se curbează, modificându-şi axa longitudinală după conturul şi direcţia indicată în desenul piesei. Ca o consecinţă a tensiunilor ce se creează în zona de curbare, secţiunea transversală a semifabricatului se modifică, subţiindu-se în exterior şi îngroşându-se la interior, lucru important de ştiut la alegerea semifabricatului. Aceste fenomene impun o pregătire tehnologică prealabilă a semifabricatelor. Pregătirea constă pe de o parte în încălzirea corespunzătoare a materialului, iar pe de altă parte în realizarea anticipată a unor surplusuri de material în zona care se îndoaie, astfel încât după executarea îndoirii să rezulte secţiuni uniforme pe tot conturul.

Îndoirea:

a – la 90°; b – la 120°; 1 – semifabricat; 2 – semifabricat îndoit; 3 – scula calapod; 4 – nicovala.

Pentru calculul forţei de îndoire trebuie plecat de la momentul de îndoire necesar învingerii tensiunilor care apar în secţiunea semifabricatului

Prin acest procedeu se pot obţine piese ca: arbori cotiţi, cârlige, corniere, scoabe, suporturi, culise, pârghii etc. Răsucirea este operaţia de forjare liberă, cu ajutorul căreia o parte a semifabricatului se roteşte în jurul axei longitudinale cu un unghi a cărui mărime este determinată de forma

şi configuraţia piesei (. Operaţia de răsucire poate fi executată simultan pe întreaga porţiune de răsucire a piesei (cazul burghielor spirale), sau în trepte (cazul arborilor cotiţi).

Răsucirea:

1 – semifabricat; 2,3,4 – scule; 5 – aplicarea forţei de răsucire (Fr); 6 – maneton. Tăierea este operaţia prin care semifabricatul ce se forjează se taie în piese, se taie numai parţial, sau se separă o parte din semifabricatul pe conturul exterior sau pe cel interior

Tăierea.

Sudarea este operaţia prin care pot fi îmbinate între ele capetele unei piese inelare, fie diverse bucăţi din care se execută piesa respectivă. Prin forjare nu pot fi sudate decât oţelurile nealiate şi cu conţinut redus de C (sub 0,35% C). Această operaţie se foloseşte actualmente foarte rar în practică. Întocmirea tehnologiei de forjare liberă. Stabilirea unei tehnologii de forjare liberă include în primul rând cunoaşterea desenului piesei finite funcţionale. Tehnologia forjării cuprinde următoarele operaţii principale:

- întocmirea desenului piesei brut forjate: se face plecându-se de la piesa finită pe care se adaugă următoarele categorii de adaosuri: adaosurile pentru prelucrări mecanice şi adaosurile tehnologice. Factorii care influenţează mărimea adaosurilor sunt mărimea şi forma piesei. Modul de aplicare al lor este dat în fig .a, în care: d – este dimensiunea piesei finite; D – dimensiunea nominală a piesei forjate; Ad – adaosul de prelucrare; Dmin – dimensiunea minimă a piesei forjate; Td – abaterea limită la dimensiunea D; Dmax – dimensiunea maximă a piesei forjate. Modul de aşezare al adaosurilor de prelucrare la câteva tipuri de piese forjate este dat ; pentru inele (.b) şi pentru bucşe (.c).

Modul de aplicare al adaosurilor de prelucrare: a – cazul general; b – cazul unui inel; c – cazul unei bucşe.

Tehnologia de forjare liberă nu permite în toate cazurile executarea conturului piesei finite numai cu adaosuri de prelucrare. Sunt situaţii când pentru realizarea pieselor sunt necesare pe anumite tronsoane şi alte adaosuri obligatorii, care de cele mai multe ori conduc la modificarea conturului piesei finite, numite adaosuri tehnologice.

Astfel de adaosuri tehnologice sunt: - adaosuri tehnologice care conduc la simplificarea conturului piesei finite; - adaosuri tehnologice dintre tronsoanele învecinate; - adaosuri tehnologice la tronsoanele conice; - adaosuri tehnologice provenite de la înclinări de debitare.

Modul de amplasare a adaosurilor de prelucrare şi tehnologice la:

a – arbore cilindric în drepte; b – arbore conic în trepte.

ETAPE: - alegerea succesiunii logice a operaţiilor şi fazelor de forjare; - alegerea utilajului de lucru; - alegerea şi stabilirea sculelor pentru forjare; - stabilirea regimului pentru încălzire şi răcire; - stabilirea operaţiilor suplimentare (control, prelucrări prin alte procedee etc.).