Universitatea Tehnica "Gh. Asachi", IASI

Facultatea "Constructii de Masini si Management Industrial"

Specializarea "Masini si Sisteme Hidraulice si Pneumatice"

PREZENTAREA SISTEMULUI AUTOMAT PENTRU

OBTINEREA PIULITELOR OLANDEZE DIN OTEL PENTRU

EXTRUDAREA INDIRECTA LA RECEStudent: Stoleriu Ovidiu Silviu

Profesor coordonator: Ciobanu Romeo

2013

Proiect M.P.M.

1. Privire generală asupra proiectului

Proiectul urmăreşte realizarea printr-o tehnologie avansată a piuliţelor olandeze din

oţel, în vederea creşterii performanţelor şi a fiabilităţii acestora. Se aplică extrudarea indirectă

la rece a oţelului pe un sistem automatamplasat pe prese mecanice sau hidraulice universale,

nu pe maşini specializate sau speciale costisitoare.

            Ponderea piuliţelor olandeze din oţel cu mase de la ordinul zecilor de grame până la

sute de grame este foarte mare, atât în industria construcţiilor de maşini şi instalaţii cât şi în

alte domenii: construcţii şi instalaţii; industria chimică; instalaţii şi echipamente pentru

transportul lichidelor şi gazelor – conducte; pompe; supape; robineţi etc.

Exemplu de utilizare a piuliţelor olandeze la instalaţii pentru transportul gazelor

Actualmente piuliţele olandeze sunt executate prin aşchiere din bară hexagonală.

Această tehnologie de fabricare a produselor de tip piuliţă este neperformantă şi neeconomică

datorită faptului că necesită consumuri mari de metal, energie manoperă. De asemenea, se

obţin proprietăţi mecanice slabe datorate fibrajului întrerupt, calitate redusă a suprafeţei

produsului astfel procesat, productivitate mică.

            Se propune modernizarea tehnologiei clasice (aşchiere) de obţinere a piuliţelor

olandeze prin aplicarea procedeului tehnologic de extrudare indirectă la rece pe sistem

Proiect M.P.M.

automat a oţelului. Prin acest procedeu se elimină dezavantajele economice enunţate mai sus

şi se obţin produse cu proprietăţi mecanice îmbunătăţite datorate fibrajului continuu.

            Scopul principal este implementarea, pentru prima dată în ţară, a unei soluţii

tehnologice de nivel internaţional pentru obţinerea piuliţelor olandeze pe sistemul automat

utilizate în industria construcţiilor de maşini şi instalaţii în România, în vederea relansării

economice a producătorilor autohtoni, prin îmbunătăţirea calităţii produselor şi ridicarea

competitivităţii în perioada premergătoare integrării în UE, care să le asigure stabilitatea

poziţiei pe piaţa internă şi intrarea cu şanse reale în competiţia europeană de profil.

            Prin tehnologia abordată şi rezultatele scontate, se urmăreşte restructurarea sectorului

tradiţional al construcţiei de maşini, cu implicaţii majore la dezvoltarea domeniului de

fabricare a instalaţiilor hidraulice, pneumatice etc.

            De asemenea, se creează premisele oportunităţilor de colaborare între unităţile de

cercetare-dezvoltare care promovează materiale şi tehnologii noi şi agenţii economici,

răspunzând astfel necesităţii de restructurare tehnologică la nivel regional şi de creştere a

capacităţii partenerilor din industrie de a se adapta cerinţelor de modernizare şi asimilare a

rezultatelor activităţii de cercetare.

Extrudare: May-Pressenbau GmbH, Germany

Proiect M.P.M.

2. Tehnologia extrudării indirecte la rece a piuliţelor olandeze din oţel

            Procesul tehnologic de extrudare la rece a oţelului cuprinde în principal următoarele

etape:

pregătirea semifabricatelor;

extrudarea propriu-zisă;

prelucrarea post-extrudare a pieselor obţinute.

            Elaborarea unui proces tehnologic de extrudare prezintă unele dificultăţi datorită

particularităţilor pe care le au piesele respective. Fiecare piesă necesită un proces tehnologic

specific. Chiar dacă s-a elaborat un plan de operaţii teoretic ideal, în practică apar o serie de

modificări şi îmbunătăţiri.

Utilaje universale, specializate şi speciale pentru extrudarea la rece:

            Dezvoltarea procedeului de extrudare implică folosirea utilajelor cu cele mai diverse

sisteme de acţionare, impuse de procedeele variate de extrudare, chiar şi de fazele de lucru ce

intervin în cadrul unui singur proces de realizare a unei piese. Se constată deci că, până în

prezent nu s-a construit un utilaj ideal destinat pentru toate operaţiile de extrudare.

            Astfel, în funcţie de condiţiile procesului tehnologic se folosesc mai multe tipuri de

prese, care se pot clasifica în două grupe mari, şi anume: prese universale şi maşini

specializate şi speciale pentru extrudarea la rece.

            Alegerea tipului optim de utilaje se face pe baza unei serii întregi de caracteristici

impuse de fiecare reper sau tehnologie aleasă în parte. Dintre principalele caracteristici de

care se ţine seama la alegerea pieselor, cele mai importante sunt următoarele:

variaţia forţei de-a lungul cursei de lucru;

precizia posibilă de realizat;

productivitatea;

caracteristicile constructive.

            Automatele pentru extrudare la rece sunt orizontale şi verticale.Automatele orizontale

sunt maşini multipost şi prelucrează material în formă de sârme în colaci. Aceste prese nu

sunt rentabile decât pentru serii de cel puţin o sută de mii de piese pe lună, având o

productivitate ridicată şi o mare complexitate a sculelor.

           

Proiect M.P.M.

3.Elaborarea modelului sistemului automat pentru

obţinerea piuliţelor olandeze din oţel prin extrudare

indirectă la rece

Aplicarea extrudarii indirecte la rece a otelului trebuie sa fie bine justificata economic.

Pentru aceasta, în general, se întocmeste situatia comparativa a tehnologiilor de prelucrare

prin aschiere si extrudare. De remarcat este faptul ca pentru o piesa data pot exista mai multe

trasee tehnologice de fabricare prin extrudare. Trebuie ales acel traseu care corespunde unei

eficiente tehnico-economice maxime, deoarece fiecare operatie poate fi hotarâtoare asupra

oportunitatii fabricarii unei piese prin extrudare.

Dintre filetele folosite în industria constructoare de masini, cele metrice prezinta o deosebita

importanta, deoarece acestea au cea mai larga raspândire. 

        S-a aratat ca pentru obtinerea prin extrudare indirecta a produselor de tip piulita,

utilizarea formei cilindrice pentru semifabricat nu este rationala. 

        Se stie ca produsele de tip piulita prezinta tesituri catre ambele suprafete frontale.

Datorita acestui fapt, se pot utiliza atât semifabricate de forma cilindro-dublu tronconice cât si

semifabricate cilindro-dublu semielipsoidale. 

        Produsele de tip piulita se fabrica, în general, în productia de serie mare sau masa. Este

rational ca toate formele de semifabricate prezentate sa se execute, în faza productiei

industriale, prin laminarea transversal-elicoidala a barelor, trecerea de la executia unei forme

la alta facându-se prin schimbarea calibrelor laminorului. 

        Pentru realizarea în faza industriala a piulitei olandeze s-a ales pentru semifabricat forma

sferica. 

        Dupa ce s-au determinat volumul, forma si dimensiunile semifabricatului initial si

numarul operatiilor de extrudare propriu-zisa, se poate stabili succesiunea operatiilor, deci

planul de operatii. Acesta cuprinde nu numai procesul de preextrudare si extrudare propriu-

zis, dar si operatiile intermediare cum sunt: calibrarea, tratamentele termice si tratarea

suprafetei. 

Proiect M.P.M.

În vederea realizarii obiectivelor s-a conceput un sistem automat pentru extrudare,

respectând principiile de conceptie.

Sistem Automat pentru Piulite Olandeze Extrudate SAPOE

Sistemul automat permite fabricarea prin extrudare indirecta la rece din otel extrudabil

a produselor de tip pahar, în general si a produselor de tip piulita olandeza în special. Cazul

prezent se refera la fabricarea piulitelor olandeze M20 

        Sistemul automat are un înalt grad de universalitate si prezinta urmatoarele avantaje: 

           •  contine sisteme de extractie a piesei extrudate din locasurile matritelor fretate,

sisteme care nu limiteaza cursa partii mobile a sistemului automat; 

           •  contine sisteme de masurare a fortei de extrudare în vederea stabilirii rationale a

presei pe care poate fi montat; 

           •  contine un sistem de transfer a semifabricatelor între posturi; 

           •  contine un sistem de alimentare cu semifabricate; 

           •  se poate folosi atât pentru cercetari experimentale de laborator cât si în productia

industriala; 

           •  se poate utiliza pe prese universale. 

        Sistemul automat, în cursa activa, realizeaza preextrudarea, extrudarea si perforarea

fundului piulitei si, în plus, permite masurarea fortei pentru fiecare operatie, iar în cursa

pasiva, realizeaza extractia semifabricatelor deformate din locasurile placilor active.

Proiect M.P.M.

De asemenea, în cursa pasiva deplaseaza lantul de transport cu doi pasi realizând astfel

alimentarea cu un semifabricat, trecerea semifabricatului preextrudat catre extrudare, trecerea

semifabricatului extrudat catre perforare, trecerea piesei brute de piulita perforate catre

buncarul de colectare.

Sistemul automat pentru piulite olandeze extrudate este format din trei subsisteme si anume: 

             - dispozitivul multipost de preextrudare, extrudare si perforare;

             - sistemul de transfer a semifabricatelor între posturi; 

Proiect M.P.M.

             - automatul de alimentare a dispozitivului multipost cu semifabricate. 

      

Sistemul automat are un înalt grad de universalitate si prezinta urmatoarele avantaje:

contine trei sisteme de extractie a piesei preextrudate, extrudate respectiv perforate din locasul

placii active fretate, sistem care nu limiteaza cursa partii mobile a dispozitivului; contine trei

sisteme de masurare a fortei de preextrudare, extrudare respectiv perforare în vederea stabilirii

rationale a presei pe care poate fi montat; se poate folosi atât pentru cercetari experimentale

de laborator cât si în productia industriala; se poate utiliza pe prese universale. 

Fiecare reper din cadrul ansamblului si subansamblurilor s-a executat pe baza

proiectarii constructive si tehnologice a reperului respectiv, respectând breviarul: studiul

desenului de executie; verificarea tehnologicitatii piesei; alegerea semifabricatului; analiza

materialului; precizia de executie; probleme legate de tratamentul termic; stabilirea traseului

de prelucrare mecanica prin aschiere; alegerea sculelor aschietoare; alegerea masinilor unelte;

calculul adaosurilor de prelucrare si a dimensiunilor intermediare; calculul regimului de

aschiere; normarea tehnica.

  În vederea determinarii fortei la preextrudare, extrudare si perforarea fundului piulitei,

precum si a deplasarii poansoanelor, în cadrul sistemului automat de extrudare, s-a utilizat un

sistem de achizitie de date dinamic, format din unitatea master complet echipata, traductoare

de forta si traductor de deplasare. 

Utilizând aparatura aferenta amintita anterior s-au obtinut rezultatele experimentale

preliminare privind marimea fortei de extrudare în proces. Pe presa hidraulica PH 200 s-au

extrudat semifabricate de forma sferica din otelul OLC 15 tratate la suprafata prin fosfatare

chimica cristalina si ungere cu grafit.

Proiect M.P.M.

  Simularea curgerii otelului prin metoda elementului finit (MEF) este necesara în

scopul predeterminarii fortei totale de deformare plastica, pe baza careia se alege utilajul de

deformare. De asemenea, prin simularea curgerii se urmareste determinarea tensiunilor de

contact material – scule de deformare, tensiuni necesare dimensionarii sculelor, în cazul de

fata a placii active, a poansonului si contrapoansonului.

În urma studiilor de microstructura si fibraj rezultatele converg si conduc la concluzia

ca odata cu marirea gradului de deformare atât pe adâncime cât si pe suprafata, curgerea

metalului este îngreunata datorita unei ecruisari mai puternice. Neuniformitatea deformatiei

este mai pronuntata si datorita faptului ca în cazul produselor de tip piulita gradul de

deformare pe suprafata este variabil în sectiuni longitudinale apropiate. Se obtine un fibraj

continuu.

Comportarea în exploatare a piulitelor olandeze obtinute prin extrudare la rece fata de

cele obtinute prin aschiere se apreciaza prin tensiunile necesare ruperii fundului piulitei

datorata pe de o parte fortei de strângere a piulitei în ansamblu, iar pe de alta parte presiunii

de regim a fluidului transportat în instalatie.