Prelucrarea Prin Deformare a Materialelor

Download Prelucrarea Prin Deformare a Materialelor

Post on 22-Feb-2018

215 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 7/24/2019 Prelucrarea Prin Deformare a Materialelor

    1/18

    60

    PRELUCRAREA PRIN DEFORMARE PLASTIC A

    MATERIALELOR METALICE3.1. Generaliti3.1.1. Noiuni introductive

    Deformarea plastic este o metod de prelucrare a materialelor

    metalice prin care, n scopul obinerii unor piese finite sau semifabricate, seproduce deformarea permanent a materialelor n stare solid (la cald sau larece) frfisurare micro sau macroscopic.

    Principiul fizic al metodeiAtunci cnd tensiunile din materialul metalic depesc limita de curgere,

    n materialul supus acestor tensiuni apar deformaii permanente.Avantaje

    proprieti mecanice mbuntite datorit unei structuriomogene i mai dense ;

    consum minim de materiale (coeficient de utilizare almaterialului foarte bun);

    precizie mare de prelucrare (mai ales la deformare plasticlarece);

    posibilitatea obinerii unor forme complexe cu un numrminim de operaii i manoperredus;

    posibilitate de automatizare (linii de automatizare + celuleflexibile de fabricaie );

    Dezavantaje investiii iniiale mari n ceea ce privesc utilajele i sculele

    folosite; necesitatea unor fore mari pentru deformare;

    Duptemperatura la care are loc deformarea distingem :- deformare plasticla cald;- deformare plasticla rece;

    Deformarea se considerplasticdaceforturile unitare datorate forelorde prelucrare tehnologic sunt peste limita de curgere convenional (efortulunitar cruia i corespunde o deformare remanentde 0,2% , 0,2).

    Mecanismele intime ale deformaiilor plastice se realizaezprin:ntrirea (Ecruisarea) este ansamblul fenomenelor legate de

    modificarea proprietilor mecanice, fizice, ale metalelor n procesul dedeformare plastic la rece. Fenomenul apare numai n cazul deformrilor

    plastice la rece. El se manifest prin creterea rezistenei la rupere i a duritii,

    concomitent cu scderea proprietilor care definesc plasticitatea materialului.Structura se modific i ea, forma grunilor devenind alungit.

  • 7/24/2019 Prelucrarea Prin Deformare a Materialelor

    2/18

    61

    ntrirea se poate interpreta ca fiind datorat acumulrii deformaiilorelastice (a energiei de deformare) care creaz o stare de tensiune carengreuneazprocesul deformrilor plastice.

    a-structur iniial; b-structur ecruisat; c-structur recristalizat.Fig. 3.1 Structur ecruisat

    O alt cauza ntririi este creterea frnrii micrii dislocaiilor odatcu creterea gradului de deformare.

    Mecanismul deformrii la cald are loc ca i n cazul deformrii la receprin alunecare i maclare. Constituie o stare la care mrirea gradului dedeformare este mic sau imposibil. Pentru a impiedica apariia timpurie aacestei stri i pentru a uura procesul de deformare plasticse procedeazlanclzirea materialelor. Practic deformarea plastic devine imposibil dupmomentul apariiei ecruisrii.

    Alunecareaeste deplasarea straturilor subiri ale cristalului unele fadealtele.

    Alunecarea se produce de-a lungul unor plane de densitate atomicamaxim, distana ntre dou plane fiind de aproximativ 1 m. Deformarea

    plastica policristalelor se compune din deformarea cristalelor i din deformareasubstanei intercristaline. Deformarea grunilor n policristal ncepe cuplanurile grunilor care sunt orientai favorabil fade axa eforturilor unitare.

    Maclarea- este fenomenul de reorientare a unei pri dintr-un cristal nraport cu restul, de-a lungul unui plan numit plan de maclare. Partea rotit acristalului se numete macl. Apare la viteze de deformare mari. Procesul serealizeazinstantaneu sub aciunea unor fore tangeniale mai mici dect cele dealunecare.

    Ca urmare a deformrii plastice metalele i aliajele i modific uneleproprieti fa de structurile turnate. Astfel rezistena la rupere i duritatea cresc,

    plasticitatea cuantificat prin alungirea la rupere i gturea la rupere, scade.Unele proprieti tehnologice (turnabilitate, clibilitate) cresc, iar altele

  • 7/24/2019 Prelucrarea Prin Deformare a Materialelor

    3/18

    62

    (deformabilitate, uzinabiltate, sudabilitate) scad o dat cu creterea gradului dedeformare.

    Orientarea fibrelor se modific prin deformare plastic. In plan practic,trebuie s inem cont de aceste modificri, n sensul c eforturile de ntindere icompresiune trebuie s coincid cu direcia fibrelor, iar eforturile tangenialetrebuie s fie perpendiculare pe direcia fibrelor. Ideal ar fi ca fibrele s nfoare

    conturul piesei.

    a-repere obinute prin achiere cu direcia fibrelor necorespunztor orientat fade axa eforturilor;

    b- repere obinute prin deformare plastic cu direcia fibrelor corespunztororientat fa de axa eforturilor;

    Fig. 3.2 Orientarea fibrelor la diferite repere

    3.1.2. Influena temperaturii asupra deformrii plastice

    Prin nclzirea materialelor metalice se produc fenomenele de revenire irecristalizare.

    Revenirea- este fenomenul de nlturare a tensiunilor reelei i mrireaplasticitii materialului, fra produce nici o modificare a microstructurii (0,2tt

  • 7/24/2019 Prelucrarea Prin Deformare a Materialelor

    4/18

    63

    < tr< 0,4tt, unde ttreprezinttemperatura de topire i trreprezinttemperatura derecristalizare).

    Prin nclzire mobilitatea atomilor crete, constatndu-se o mrire afenomenului de difuzie determinat de deplasarea atomilor n vacane iinterstiii, stare care duce n final la eliminarea tensiunilor interne.

    Recristalizarea- Are loc n stare solidi constn reorganizarea reelei

    cristaline deformate i apariia unor noi centre de cristalizare. Prin recristalizarese elimin complet tensiunile interne, micorndu-se duritatea, rezistena ladeformare i mrindu-se plasticitatea. In cazul metalelor pure, recristalizarea areloc la o temperatur Trc= 0,40 Ttop. Temperatura de recristalizare crete odat cucreterea gradului de aliere, ajungnd la 450...6000C la oelurile carbon i600...8000C la oelurile aliate.

    3.1.3. Influena temperaturii asupra rezistenei la deformare i aplasticitii

    Creterea temperaturii provoacschimbri eseniale ale caracteristicilorde rezistenale metalelor. Rezistena la deformare scade spectaculos odatcucreterea temperaturii, datoriturmtoarelor fenomene:

    la temperaturi mari crete amplitudinea oscilaiilor atomilordatorit creterii energiei lor poteniale. Atomii trec mai uordintr-o poziie de echilibru n alta;

    la temperaturi mari rezistena la deformare scade mult,deplasarea i orientarea grunilor devine mai uoar astfelnct deformarea se poate face la eforturi mai mici;

    Parametrii care definesc nclzirea sunt:- viteza de nclzire (temperatura de nclzire raportat la

    timpul de atingere al acesteia);- viteza de rcire (temperatura de rcire raportatla timpul

    de atingere al acesteia);- durata meninerii la temperatura palierului;

    3.1.4. Zone de temperaturla deformarea plasticla cald

    n funcie de influena reciproca fenomenelor ce au loc la deformareala cald (ntrire, revenire, recristalizare) se deosebesc urmtoarele faze:

    deformare plasticla rece: td< 0,2 tt(acioneazecruisarea);

    deformare incompletla rece: 0,2t

    t

    < td

    < 0,4tt

    ; Apare fenomenulde ecruisare i cel de revenire. Este caracteristic prelucrrii cu vitezemari de deformare.

  • 7/24/2019 Prelucrarea Prin Deformare a Materialelor

    5/18

    64

    deformare incomplet la cald 0,4tt < td < 0,6tt; Deformarea secaracterizeazprin aciunea completa fenomenului de revenire iincompleta fenomenului de recristalizare. Datoritneomogenitiigrunilor, materialul este puternic tensionat ceea ce duce la apariiafisurilor.

    deformare la cald - se caracterizeaz prin lipsa efectelor ntririi

    dupprelucrare i printr-o structur fini omogena materialuluimetalic ca urmare a aciunii complete a revenirii i recristalizrii.

    Rezistena la deformare la cald este foarte mic,1

    10din cea la rece,

    iar plasticitatea este mare (0,6tt< td< 0,85tt). Pentru 0,85tt< td seconstatsupranclzirea i tendina de ardere.

    TT temperatura de topire; Trc-temperatura de recristalizare; Tid-temperatura denceput de deformare plastic; Tsd- temperatura de sfrit de deformare plastic;

    Fig. 3.3 Alegerea corect a intervalului de temperatur n care se facedeformarea plastic

  • 7/24/2019 Prelucrarea Prin Deformare a Materialelor

    6/18

    65

    3.1.5.1. Legile deformrii plastice

    Aceste legi sunt valabile att la deformarea plasticla cald ct i la rece.

    1. Legea volumului constant. Volumul semifabricatului supus deformriiplastice (la cald sau la rece) este egal cu volumul piesei finite.Facnd abstracie de micile variaii de volum prin ndesare sau

    pierderi de oxizi, putem considera c volumul piesei finite obinut prindeformare plastic este egal cu volumul semifabricatului.

    Aceast lege este foarte importanta n practica, ea permindcalculul volumului semifabricatului supus deformarii plastice.

    2. Legea prezenei deformaiilor elastice n timpul deformrilor plastice.

    e p

    Deformarea plastic este ntotdeauna nsoit de o deformare elastic. Nuputem ajunge n zona de plasticitate frstrecem prin cea de elasticitate.(Hooke). Conform acestei legi, dupa prelucrarea prin deformare plastica larece apare o tendin de relaxare a materialului. Solicitarea ncetnd ,nceteaz deformarea elastica, ceea ce produce relaxarea materialului,ramnnd numai deformarea plastic.

    De efectele acestei legi se tine cont la proiectarea unor scule pentrudeformare plastica, ca de exemplu matritele de tragere i extrudare care auintotdeauna un con de ieire.

    3. Legea rezistenei minime. Aceastlege are mai multe formulri:

    Orice form a seciunii transversale a unui corp supusdeformrii plastice prin refulare n prezena frecrii pesuprafaa de contact tinde s ia forma care are perimetrulminim la suprafaa dat; la limittinde ctre cerc.

    Deplasarea punctelor corpului pe supr