 |
|
 |  |
|
|
| |
 | Aeronautica | Comunicatii | Constructii | Electronica | Navigatie | Pompieri |
| Tehnica mecanica |
Raportul intre alungire si latire la intinderea prin forjare influenteaza nu numai proprietatile mecanice ale produsului obtinut, ci si o serie de parametri tehnologici cum ar fi productivitatea, marimea tensiunilor de intindere axiala, forta si lucrul mecanic in timpul deformarii plastice. La randul lor alungirea si latirea sunt influentate atat de existenta capetelor rigide in fata si in spatele portiunii care se deformeaza la o lovitura sau presare, cat si de conditiie de lucru.
Printre conditiile de lucru se numara raportul dintre lungimea de prindere a semifabricatului intre scule l0 si latimea b0 a acestuia, gradul de deformare, forma initiala a sectiunii transversale.
In cazul absentei capetelor rigide, deplasarea materialului in timpul deformarii unui semifabricat paralelipipedic, cu lungimea l0 si latimea b0, se va face conform legii minimei rezistente.
Astfel, daca l0=b0, atunci latirea va fi egala cu alungirea, indiferent de gradul de deformare aplicat. Existenta inevitabila a capetelor rigide la intinderea prin forjare, modifica foarte mult raportul dintre alungire si latire in sensul franarii latirii si implicit intensificarii alungirii.
Acest fenomen a constituit obiectul numeroaselor cercetari. In fig.1 este aratata variatia coeficientului de latire in functie de raportul l0/b0, obtinuta de diferiti cercetatori.
Analiza curbelor de variatie a coeficientului de latire din fig.1 scoate in evidenta faptul ca valorile indicate in literatura de specialitate difera de la o lucrare la alta. Acest lucru se datoreaza conditiilor diferite de experimentare folosite de fiecare autor si modului de calcul al coeficientului de latire.
Astfel, coeficientul de latire a fost definit sub forma
s = l0/(l0+b0),
sau sub forma s = log( b1/b0)/log (h1/h0),
sau a fost calculat cu relatia b=h,(b1-bo)/[bo(ho-h1)].
Marimile h0, b0, h1 si bl reprezinta inaltimea si latimea sectiunii transversale a semifabricatului inainte si dupa intinderea prin forjare pe o latura.
Fig.1.Variatia coeficientului de latire in functie de raportul l0/b0. 1-Tarnovski [20]; 2-Tomlinson [21]; 3-Popescu, (e =30%) [16]; 4-Zscheile [22].
Este propusa o relatie de calcul a coeficientului de latire, obtinuta pe cale experimentala, avand urmatoarea forma:
S=0,14+0,36.l0/b0-0,054. (l0/b0)2 (1)
Din relatia (1) rezulta ca valoarea coeficientului s depinde numai de raportul de prindere l0/b0, ceilalti factori, cum ar fi gradul de deformare, fiind considerati nesemnificativi.
Modelarea si simularea procesului de forjare pe calculator in vederea optimizarii presupune cunoasterea, sub forma matematica si cu precizie cat mai buna, a dependentei alungirii si latirii de factorii de influenta
Scopul principal al experimentarilor a fost scoaterea in evidenta a influentei capetelor rigide asupra raportului dintre alungire si latire si obtinerea unor relatii de calcul a alungirii in functie de raportul de prindere l0/b0 si de gradul de deformare. Temperatura de deformare plastica, valoarea coeficientului de frecare si forma sectiunii transversale a semifabricatului nu au fost luate in calcul deoarece rezultatele prezentate arata o influenta relativ mica sau nula a acestor parametri asupra coeficientului de latire.
Experimentarile s-au efectuat pe probe din plumb care au avut sectiunea transversala de forma patrata cu latura de 27,5 mm si lungimea totala de 200 mm.
Aceste probe au fost in prealabil laminate.
S-au utilizat 84 probe, cate doua pentru fiecare punct experimental. Deformarea plastica s-a facut la o presa hidraulica, fiind alese sase valori ale raportului l0/b0 cuprinse intre 0,43 si 2,18.
La fiecare valoare a raportului l0/b0 au fost deformate cate sapte probe cu grade de deformare cuprinse intre 5 si 35% cu pas de 5%.
Pentru marirea preciziei de determinare a alungirii, deformarea fiecarei probe s-a facut din aproape in aproape cu acelasi raport lo/bo pe o lungime totala de 120 mm.
Lungimea dupa deformare l1 a rezultat prin impartirea lungimii totale L1 la numarul de presari. In urma prelucrarii statistice a rezultatelor experimentale, au fost obtinute mai multe corelatii matematice intre parametrii luati in considerare. Una din acestea se refera la influenta raportului de prindere l0/b0 si a gradului de deformare e exprimat in %, asupra raportului dintre alungire si latire.
Forma sa este:
(2)
Coeficientul de corelare a datelor a fost r=6,986.
Cu ajutorul relatiei (2) au fost trasate graficele din fig.2, atribuind valori celor doi parametri, l0/b0 si ε, in domeniul in care s-au efectuat experimentarile.
Din fig.2 se observa o influenta diferentiata a gradului de deformare asupra raportului dintre alungire si latire. Astfel, pentru l0/b0 mai mic de 1,6 pe masura cresterii gradului de deformare alungirea se realizeaza cu intensitate mai mare decat latirea.
De asemenea, la aceeasi valoare a gradului de deformare, acest raport dintre alungire si latire se mareste continuu odata cu micsorarea raportului de prindere l0/b0 de la 1,6 la 0,4.
Pentru valori ale raportului l0/b0 peste 1,6 latirea devine mai mare decat alungirea.
Fig.2. Evolutia raportului dintre alungire si latire in functie de e si l0/b0.
Intensitatea de crestere a latirii fata de alungire este proportionala cu gradul de deformare si cu raportul l0/b0.
Daca raportul de prindere se situeaza in jur de 1,6 alungirea este egala cu latirea, indiferent de gradul de deformare aplicat. De aici rezulta ca existenta capetelor rigide la intinderea prin forjare conduce la o franare accentuata a deplasarii materialului pe latime in timpul deformarii plastice.
Astfel, raportul de prindere pentru care alungirea este egala cu latirea se majoreaza de la valoarea 1, atunci cand deplasarea materialului in timpul deformarii s-ar face conform legii minimei rezistente, la valoarea 1,6 datorita existentei capetelor rigide.
Alte relatii de calcul obtinute prin prelucrarea datelor experimentale se refera la coeficientul de latire.
Acesta a fost definit in doua din variantele prezentate in literatura de specialitate, si anume:
s = log( b1/b0) /log (h1/h0) ; b = h1(brbo)/[bo(hp-ht) ].
Relatiile de calcul n coeficientului de latire sunt:
s = 0,2376 +0, 395. l0/b0-0, 0554. (l0/b0)2 r=0,94 (3)
b = 0,0045+0.488.l0/b0-0,065. (l0/b0)2 r=0,90 (4)
La prelucrarea datelor a fost luat in calcul si gradul de deformare, insa s-a constatat ca acesta nu influenteaza semnificativ coeficientul de latire. De asemenea s-a ales o reprezentare anali-tictl sub forma de polinom pentru a realiza o comparatie cu relatia (1). Variatia coeficientului de latire in functie de raportul de prindere, obtinuta cu relatiile de calcul (3) si (4), este prezentata in fig.3.
Fig.3. Variatia coeficientului de latire in functie de raportul l0/b0.
Din fig.3 se observa o diferentiere a valorilor coeficientului de latire, in functie de modul cum acesta a fost calculat.
Diferentele intre b si s cresc pe masura cresterii raportului de prindere l0/b0. Comparativ cu rezultatele din literatura de specialitate, prezentate in fig.1, se constata:
- curba de variatie a coeficientului s in functie de l0/b0 are forma asemanatoare cu cea prezentata de Tomlinson. Din punct de vedere valoric, datele obtinute experimental pentru s sunt mai mici, diferenta dintre ele micsorandu-se de la 0,1 pentru l0/b0=0,4 la 0,05 pentru l0/b0=1,8. Acest lucru se observa si din comparatia relatiilor (1) si (3):
diferenta intre valorile coeficientului b calculate cu relatia (4) si cele date de curba 3, fig.1, este crescatoare pe masura majorarii raportului l0/b0, ajungand la max.0,06 pentru l0/b0=1,8.
O alta directie in care s-au indreptat cercetarile a fost stabilirea unei relatii accesibile de calcul a alungirii in timpul forjarii.
Alungirea s-a definit prin raportul l1/l0 unde ll reprezinta lungimea dupa deformare a portiunii de semifabricat cuprinsa intre scule (de lungime initiala 10). Dupa prelucrarea datelor experimentale a rezultat o ecuatie de forma:
l1/l0=0,1383+0,2669. l0/b0+ (0,8638 -0,2669 . l0/b0)h0/h1 (5)
Coeficientul de corelare a datelor experimentale a fost r=0,99. De mentionat ca s-a incercat si o interdependenta in care gradul de deformare a fost definit sub forma e=Dh/h0, insa expresia obtinuta a avut un coeficient de corelatie slab. Cu ajutorul relatiei (5) au fost trasate graficele din fig.4.
Fig.4. Variatia alungirii in functie de raportul l0/b0 pentru diferite valori ale gradului de deformare, ε.
In cadrul fig.2.4 sunt marcate si punctele corespunzatoare valorilor obtinute expertmental . Analiza diagramelor din fig.4 arata o scadere liniara a alungirii pe masura cresterii raportului de prindere l0/b0, indiferent de gradul de deformare realizat. Aceasta scadere este cu atat mai pronuntata cu cat gradul de deformare este mal mare. Pornind de la relatia (5), poate fi calculata in continuare latirea semifabricatului b1/b0 tinand seama de legea volumului constant.
(6)
Pe baza relatiilor (5) si (6) s-a construit o nomograma, prezentata in fig.5, cu ajutorul careia se poate determina alungirea si latirea semifabricatului la forjare, in functie de valorile rapoartelor l0/b0 si h0/1.
Fig.5. Nomograma pentru stabilirea alungirii si latirii la intinderea prin forjare.
Nomogroma este asemanatoare cu forma cu cea prezentata in lucrarea [21].
Deosebirile principale intre cele doua nomograme constau in valorile mai ridicate ale alungirii, la aceeasi valoare a rapoartelor l0/b0 si h0/h1 si variatia neliniara a parametrilor in cazul nomogrnmei experimentale fata de cea din lucrarea [21].
De a-semenea la nomograma experimentala, domeniul de variatie al raportului h0/h1, este mai larg.
Cunoscand valorile raportului de prindere l0/b0 si gradului de deformare sub forma ho/h1, din nomograma se poate stabili rapid alungirea si latirea.
Spre exemplu pentru l0/b0=0,8 si h0/h1=l,24 se obtine, conform sagetilor din figura, l1/l0=1,158 si b1/b0=1,07.
Cercetarile experimentale au fost continuate in vederea stabilirii influentei raportului l0/b0 si gradului de deformare asupra coroiajului realizat la o treapta de forjare. Pentru aceasta, fiecare proba, care initial a fost deformata pe doua laturi, s-a deformat in continuare pe laturile opuse, pastrandu-se aceleasi valori ale raportului l0/b0 si ale inaltimii h1. Desigur, in acest caz gradul de deformare a fost mai mare decat cel realizat anterior pe aceeasi proba, din cauza latirii.
Diferenta dintre gradul realizat la prima deformare (prima semitrecere) si cel obtinut prin deformarea pe laturile opuse (a doua semitrecere) este cu atat mai mare cu cat latirea este mai intensa. Dupa deforrmare s-a calculat sectiunea transversala a probelor cu ajutorul careia s-a stabilit in continuare valoarea coroiajului. In urma prelucrarii rezultatelor experimentale s-a obtinut relatia (7).
c = exp(0,059+0,017988.ε-0,0705.lo/b0) (7)
Coeficientul de corelatie a datelor experimentale a fost r=0,984. Marimea e din relatia (7) reprezinta gradul de deformare, in % realizat la prima semitrecere. Pentru exemplificare, in fig.6 este prezentata variatia coroiajului obtinut la o trecere in functie de raportul l0/b0 si de gradul de deformare.
Punctele marcate pe diagrama reprezinta valorile obtinute din experimentari, iar liniile au fost trasate utilizand datele furnizate de relatia (7). Din fig.6 si rel.(7) se observa o micsorare continua a coroiajului pe masura cresterii raportului l0/b0 si scaderii gradului de deformare. Din punct de vedere calitativ acest lucru este in deplina concordanta cu rezultatele experimentale obtinute anterior si cu legea minimei rezistente.
Fig.6. Variatia coroiajului in functie de raportul l0/b0 pentru
diferite valori ale gradului de deformare.
Datele oferite de literatura de specialitate arata ca la forjarea curenta
(l0/b0=0,6-0,8 si ε=5-10%) coroiajul realizat pe o trecere variaza intre .
Pentru aceleasi conditii de forjare, din diagramele prezentate in fig.2.6 rezulta valori mai mici ale coroiajului, cuprinse intre 1,1 si 1,2. Pentru a vedea eroarea introdusa de gradul de deformare majorat, din cauza latirii la a doua semitrecere, coroiajul a fost calculat pe doua cai:
- cu ajutorul relatiei (2.7);
prin simularea forjarii utilizand relatiile (5) si (6). Diferenta intre valorile coroiajului, obtinute pe cele doua cai pentru diferite rapoarte l0/b0 si grade de deformare, este foarte mica, valorile mai mari fiind obtinute cu rel.(7).
Diferenta maxima a fost de 0,16 unitati pentru l0/b0=2 si ε=35%.
Universitatea Politehnica Bucuresti
Facultatea : Stiinta si ingineria materialelor
Masterand : Ing. Costache Georgel
Prof.Dr.Cf. Chelu M.
Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate
