ING

Prelucrarea prin deformare plastic a

materialelor metalice

Generaliti

Noiuni introductive

Deformarea plastic este o metod de prelucrare prin care, n scopul obinerii unor piese finite sau semifabricate, se realizeaz deformarea permanent a materialelor n stare solid (la cald sau la rece) fr fisurare micro sau macroscopic.

Avantaje proprieti mecanice mbuntite datorit unei structuri omogene i mai dense ;

consum minim de materiale;

precizie mare de prelucrare (mai ales la deformare plastic la rece);

posibilitatea obinerii unor forme complexe cu un numr minim de operaii i manoper redus;

posibilitate de automatizare (linii de automatizare + celule flexibile de fabricaie );

Dezavantaje

investiii iniiale mari n ceea ce privesc utilajele folosite;

necesitatea unor fore mari pentru deformare;

Dup temperatura la care are loc deformarea distingem :

- deformare plastic la cald;

- deformare plastic la rece;

Deformarea se consider plastic dac eforturile unitare datorate forelor de prelucrare tehnologic sunt peste limita de curgere convenional (efortul unitar cruia i corespunde o deformare remanent de 0,2% , 0,2 ).

Mecanismele intime ale deformaiilor plastice se realizeaz prin:

ntrirea (Ecruisarea) este ansamblul fenomenelor legate de modificarea proprietilor mecanice, fizice ale metalelor n procesul de deformare plastic la rece.

ntrirea se poate interpreta ca fiind datorat acumulrii deformaiilor elastice care creaz o stare de tensiune care ngreuneaz procesul deformrilor plastice.

O alt cauz a ntririi este creterea frnrii micrii dislocaiilor odat cu creterea gradului de deformare.

Mecanismul deformrii la cald are loc ca i n cazul deformrii la rece prin alunecare i maclare.

Starea de ntrire caracterizat n special printr-o rezisten i duritate mrit, plasticitate micorat. Constituie o stare la care mrirea gradului de deformare este greoaie sau imposibil. Pentru a impiedica apariia timpurie a acestei stri i pentru a uura procesul de deformare plastic se procedeaz la nclzirea materialelor.

Alunecarea este deplasarea straturilor subiri ale cristalului unele fa de altele.

Lunecarea se produce de-a lungul unor plane de densitate atomica maxim, distana ntre dou plane fiind de aproximativ 1 m. Deformarea plastic a policristalelor se compune din deformarea cristalelor i din deformarea substanei intercristaline. Deformarea grunilor n policristal ncepe cu planurile grunilor care sunt orientai favorabil fa de axa eforturilor unitare.

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

Influena temperaturii asupra deformrii plastice

Revenirea - este fenomenul de nlturare a tensiunilor reelei i mrirea plasticitii materialului, fr a produce nici o modificare a microstructurii (0,2tt < tr < 0,4tt, unde tt temperatura de topire).

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

Recristalizarea - Are loc n stare solid i const n reorganizarea reelei cristaline deformate i apariia unor noi centre de cristalizare. Prin recristalizare se elimin complet tensiunile interne, micorndu-se duritatea, rezistena la deformare i mrindu-se plasticitatea.

Influena temperaturii asupra rezistenei la deformare i a plasticitii

Creterea temperaturii provoac schimbri eseniale ale caracteristicilor de rezisten ale metalelor. Rezistena la deformare scade spectaculos odat cu creterea temperaturii datorit urmtoarelor fenomene:

la temperaturi mari crete amplitudinea oscilaiilor atomilor datorit creterii energiei lor poteniale. Atomii trec mai uor dintr-o poziie de echilibru n alta;

la temperaturi mari rezistena la deformare scade mult, deplasarea i orientarea grunilor devine mai uoar astfel nct 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 raportat la timpul de atingere al acesteia);

durata meninerii la temperatura palierului;

Zone de temperatur la deformarea plastic la cald

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

deformare plastic la rece : td< 0,2 tt ;

deformare incomplet la rece : 0,2tt < td < 0,4tt ; Apare fenomenul de ntrire i cel de revenire. Este caracteristic prelucrarea cu viteze mari de deformare.

deformare incomplet la cald 0,4tt < td < 0,6tt ; Deformarea se caracterizeaz prin aciunea complet a fenomenului de revenire i incomplet a fenomenului de recristalizare. Datorit neomogenitii grunilor, materialul este puternic tensionat ceea ce duce la apariia fisurilor.

deformare la cald - se caracterizeaz prin lipsa efectelor ntririi dup prelucrare i printr-o structur fin i omogen a materialului metalic ca urmare a aciunii complete a revenirii i recristalizrii. Rezistena la deformare la cald este foarte mic din cea la rece, iar plasticitatea este mare (0,6tt < td < 0,85tt ). Pentru 0,85tt < td se constat supranclzire i tendina de ardere.

Legile deformrii plastice

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

1. Legea volumului constant. Volumul semifabricatului supus deformrii plastice ( 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 prin deformare plastic este egal cu volumul semifabricatului.

Aceast lege este foarte importanta n practica , ea permind calculul volumului semifabricatului supus deformarii plastice.2. Legea prezenei deformaiilor elastice n timpul deformrilor plastice.

Deformarea plastic este ntotdeauna nsoit de o deformare elastic. Nu putem ajunge n zona de plasticitate fr s trecem prin cea de elasticitate. (Hooke). Conform acestei legi , dupa prelucrarea prin deformare plastica la rece apare o tendinta de relaxare a materialului. Solicitarea incetind , inceteaza deformarea elastica , ceea ce produce relaxarea materialului , ramanind numai deformarea plastica.

De efectele acestei legi se tine cont la proiectarea unei scule pentru deformare plastica , ca de exemplu matritele de tragere i extrudare care au intotdeauna un con de iesire.3. Legea rezistenei minime.Aceast lege are mai multe formulri:

Orice form a seciunii transversale a unui corp supus deformrii plastice prin refulare n prezena frecrii pe suprafaa de contact tinde s ia forma care are perimetrul minim la suprafaa dat ; la limit tinde ctre cerc.

Deplasarea punctelor corpului pe suprafaa perpendicular pe direcia forelor exterioare are loc dup normala cea mai scurt dus la perimetrul seciunii. Deplasarea maxim se va produce n acea direcie n care se va deplasa cea mai mare cantitate de material.4. Legea apariiei i echilibrrii eforturilor interioare suplimentare.

La orice schimbare a formei unui corp policristalin aflat n stare plastic apar n interiorul materialului eforturi suplimentare care se opun deformrii relative i care tind s se echilibreze reciproc.

Eforturile suplimentare apar datorit frecrilor de contact dintre scul i semifabricat, neomogenitii compoziiei chimice, proprietilor mecanice, etc.

Eforturile unitare produse i rmase n piesa prelucrat se pot adauga eforturilor unitare ce apar n timpul funcionrii, ceea ce poate produce fisuri sau distrugerea piesei.

Pentru evitarea apariiei eforturilor suplimentare se vor reduce frecrile ntre suprafaa materialului deformat i suprafaa activ a sculei.5. Legea similitudinii.

Pentru aceleai condiii de deformare a dou corpuri geometrice asemenea care au mrimi diferite, presiunile specifice de deformare sunt egale ntre ele, raportul forelor de deformare fiind egal cu ptratul raportului mrimilor liniare.

Legea este valabil cnd ambele corpuri au aceleasi faze structurale, aceeai stare chimic i aceleai caracteristici mecanice, iar temperatura corpului la nceputul deformrii este aceeai.

nclzirea materialelor metalice pentru deformare plastic

Prin nclzirea semifabricatului pentru deformare plastic se urmrete:

micorarea limitei de curgere;

reducerea tensiunilor interne (prin revenire i recristalizare);

omogenizarea structurii;

O nclzire corect se asigur prin:

scurtarea timpului de nclzire pn la atingerea td;

asigurarea unei nclziri uniforme;

reducerea arderilor i decarburrilor;

Valorile superioare sunt limitate de apariia oxidrii.

Limita inferioar se stabilete n funcie de natura materialului.

Din punct de vedere termic n procesul de deformare plastic la cald se disting trei stadii.:

stadiul nclzirii de la 0 - tid;

stadiul deformrii propriu-zise tid - tsd; stadiul de rcire;

Cuptoarele n care se realizeaz nclzirea sunt variate din punct de vedere al formelor , dimensiunilor i al principiului de funcionare. Ele se clasific astfel :

a) 1.cu funcionare intermitent

2.cu funcionare continu

b) 1. electrice

2. cu flacr

c) 1. n atmosfera obinuit

2. n atmosfera controlat

d) 1. Normale

2. Adnci

BIBLIOGRAFIE1. ASCHELAND, D.R. The Science and Engineering Materials; Chapman & Hall,

London, 1989.

2. AVITZUR, B. Handbook of Metal-Forming Processes; A. Wilei

Intensience Publication, New York, 1989.

3. CANTA, T. .a. Noi tehnologii pentru materiale avansate; U. T. Press, Cluj-

Napoca, 1996.

4. DRGAN, I. Tehnologia deformrilor plastice; E. D. P. Bucureti, 1976.5. MUNTEAN, P. Cercetri privind utilizarea forei de frecare ca for activ

n procesele de deformri plastice. Tez de doctorat, Cluj Napoca, 2001.

_1287774233.unknown

_1287774234.unknown

_1287774235.unknown

_1287774232.unknown