Proiectarea Asistată de Calculator a unei Tehnologii și a Sculelor de Matrițare Deschisă

Memoriu justificativ

Tendinţele care se manifestă pe plan mondial în domeniul tehnologiilor de deformare plastică, atât din punct de vedere cantitativ cât și calitativ, se caracterizează prin diversificarea şi modernizarea tehnologiilor, promovarea tehnologiilor avansate care să ducă la productivităţi sporite, la un indice de utilizare a metalului foarte ridicat. Astfel, în mod special se vor dezvolta tehnologiile de deformare plastică în matriţe, iar în domeniul forjării libere forjarea pe prese hidraulice cu ridicarea cerinţelor privind gradul de precizie al pieselor, deci cu adaosuri de prelucrare şi toleranţe restrânse.

O altă caracteristică a tendinţelor existente pe plan mondial în producţia de piese deformate plastic este puternica specializare şi concentrare a producţiei acestora.

Dezvoltarea producţiei de piese obţinute prin deformare plastică şi implicit a secţiilor de forjă se face pe baza unor indicatori sintetici, în concordanţă cu ritmul general de dezvoltare economică, cum ar fi raportul între producţia de piese matriţate din oţel şi producţia totală de oţel, care comparativ, se află în limite foarte strânse (7% în Germania, 7,7% în Rusia, 5% în România).

Din punct de vedere tehnologic se remarcă tendinţa de creştere a producţiei de piese matriţate cu consum redus de material şi manoperă şi cu caracteristici fizico-mecanice superioare. Pe plan internaţional, în țările dezvoltate industrial producţia de piese obţinute prin matriţare reprezintă cca. 75% (în Rusia, S.U.A., Anglia, Germania etc.), restul de 25% reprezentând piese forjate liber pe ciocane şi prese hidraulice.

Trebuie evidenţiate şi alte aspecte ale mutaţiilor calitative în domeniul tehnologiilor de deformare plastică care s-au manifestat pregnant și continuă să se manifeste. Este vorba de ridicarea preciziei pieselor matriţate prin dezvoltarea procedeelor de matriţare fără bavură, extrudare la cald, semicald sau rece, matriţare a semifabricatelor sinterizate etc., care conduc la un înalt grad de utilizare a materialului (între 85% şi 100%), conferind pieselor proprietăţi fizico-mecanice deosebite.

Un alt aspect care caracterizează situaţia actuală a tehnologiilor de deformare plastică existente în ţările avansate se referă la indicatorul de folosire a metalului pentru realizarea pieselor finite, care a ajuns în prezent la cca. 75%.

Avantaje: productivitate ridicată, consum de metal redus, calitatea suprafeţei şi precizia de prelucrare bună, posibilităţi de obţinere a unor piese complicate, volum de muncă mic şi manoperă simplă, preţ de cost redus.

Dezavantaje: costul ridicat al matriţelor, greutatea limitată a produselor din cauza forţelor mari de presare pentru deformare, necesitatea unor operaţii suplimentare (debavurare, calibrare etc.).

ETAPA I

DESCRIEREA MATRIŢĂRII DESCHISE

Matriţarea cu bavură este deformarea plastică a semifabricatelor metalice încălzite la temperatura de forjare în cavităţi special construite pe matriţă. Semifabricatele deformate plastic la cald iau forma cavităţilor şi în acest fel se obţin piesele matriţate.

Forjarea în matriţă este în prezent unul din cele mai răspândite procedee de prelucrare plastică la cald a metalelor şi aliajelor folosit în special pentru producţia de serie mare şi de masă.

Matriţarea pe ciocane este oportună pentru obţinerea de piese cu geometrii deosebit de complexe. Forjarea în matriţă pe ciocane se poate defini ca fiind procedeul de deformare plastică la cald a materialelor metalice prin acţiunea forţelor dinamice dezvoltate de masa părţii căzătoare a ciocanului, curgerea metalului realizându-se simultan în întreg volumul dirijată de forma locaşurilor de matriţare.

Matriţele sunt scule de deformare plastică în care se construiesc aşa numitele locaşuri de matriţare, care pot fi:

- finisoare;

- pregătitoare;

- auxiliare.

Ciocanele de matriţare sunt utilaje simple din punct de vedere funcţional şi constructiv, sunt robuste, iar întreţinerea şi exploatarea acestora se realizează fără dificultăţi, cu personal fără o calificare pretenţioasă. De asemenea, la forjarea în matriţă pe ciocane există şi avantajul că oxizii formaţi pe suprafaţa semifabricatului pot fi îndepărtaţi mecanic prin aplicarea unei uşoare refulări.

Schematic, organizarea succesiunii forjării în matriţă pe ciocane poate fi de forma celei prezentate în figura 1.1. Operaţiile de prematriţare pot fi realizate prin forjare liberă pe ciocane autocompresoare sau vapopneumatice, fie în locaşurile special construite pe matriţe cu locaşuri multiple şi succesive.

Matriţarea singulară se utilizează şi în cazul semifabricatelor alungite care sunt pregătite pentru matriţarea în locaşul finisor, separat prin operaţii de roluire pe valţuri de forjare, sau prin laminare periodică. În cazul pieselor de serie mică se recomandă matriţarea simultană.