Ambutisarea tablelor - descrierea procedurii

Ambutisarea este metoda cea mai complexă de prelucrare a tablelor prin deformare plastică, atât în ceea ce priveşte utilajul şi conducerea procesului, cât mai ales datorită fenomenelor care au loc în material. Materialul, sub formă de tablă, este deformat într-o matriţă, în vederea obţinerii unei structuri spaţiale, cave şi cu pereţi subţiri. n timpul trecerii de la o formă plană la cea spaţială, în diferite zone ale materialului apar stări de tensiuni diferenţiate care conduc la deformarea şi modificarea grosimii iniţiale a materialului.

Analiza deformaţiilor fiecărei porţiuni(fig) a tablei arată că, elementul I, situat la marginea exterioară se scurtează, datorită tensiunilor de compresiune σ1, şi se lungeşte, datorita tensiunilor de întindere σ2. Tensiunile de compresiune sunt predominante, ceea ce face ca grosimea materialului să crească uşor. În segmentul II tensiunile de compresiune scad, în timp ce tensiunile de întindere cresc, făcând ca tabla să înceapă a suferi o reducere de grosime. În aceste zone, datorită tensiunilor de întindere şi de compresiune, poate să apară o vălurire a tablei, fenomen oprit de inelul de reţinere IR care apasă asupra acesteia cu o forţă de strângere Fs. Prin această apăsare, inelul de reţinere conduce la o echilibrare a tensiunilor din această zonă. Materialul din segmentul III, care trece peste muchia matriţei M, este supus, suplimentar, şi unei solicitări la încovoiere. În segmental IV materialul este supus, în principal, unei solicitări axiale de întindere, ceea ce face ca grosimea peretelui să scadă. Tensiunile de întindere din această zonă sunt cu atât mai mari cu cât ambutisarea este mai adâncă, iar grosimea peretelui piesei scade pe măsură. Mai puţin afectată este zona de fund, afectare mai scăzută, cât aceasta este mai plată.

Fig: Starea de tensiune şi de solicitare într-o piesă ambutisată

Ambutisarea pe prese

Schema de principiu a ambutisării
a – înainte de deformarea plastică; b - după deformarea plastică;
P – poanson; IR – inel de reţinere; SF – semifabricat; MA – matriţă de ambutisare; PA – produs ambutisat; g – grosimea tablei; j – jocul; D – diametrul semifabricatului; F – forţa de apăsare a poansonului; Fs – forţa de apăsare a inelului de reţinere.
Variaţia grosimii peretelui pentru o piesă ambutisată.

Între poansonul P şi matriţă trebuie să existe un joc care este mai mare cu aproximativ 10-20% decât grosimea tablei. Acest joc se determină cu relaţia:

  • ambutisare cu stabilirea liberă a grosimii pereţilor:  j = (1,1…1,3) \times g.
  • ambutisare cu subţierea pereţilor:  j = (0,25…0,65) \times g.

Pentru a nu degrada tabla şi pentru a nu genera tensiuni de forfecare, muchiile active ale poansonului şi ale matriţei vor fi rotunjite cu raze mari de racordare, stabilite în funcţie de natura şi grosimea tablei supuse ambutisării. Deoarece, în cursul procesului, între material şi sculă apar forţe de frecare importante, se impune utilizarea unor lubrifianţi.

Pentru obţinerea produselor ambutisate, cu un consum specific mic de material, este necesară stabilirea, cât mai precisă, a dimensiunilor şi formei elementului de pornire. Dacă formele finale ar fi corpuri de revoluţie şi nu ar apărea modificări de grosime a pereţior, dimensionarea s-ar reduce la echivalarea suprafeţelor dinainte şi după ambutisare.

Dacă produsul finit este un corp de revoluţie, forma semifabricatului de pornire va fi un disc al cărui diametru D0 va fi determinat de forma corpului de revoluţie. Suprafaţa corpurilor de revoluţie poate fi determinată cu ajutorul relaţiilor lui Guldin.

Gradul de reducere între două deformări prin ambutisare R se poate determina, ţinând seama de diametrul semifabricatului D0 şi diametrul matriţei dm, cu ajutorul relaţiei:

R = 100\frac{D_{0}-d_{m}}{d_{m}},%

În condiţii medii de ambutisare, la prima trecere, nu se pot depăşi valori ale gradului de reducere de 50%. Aeasta înseamnă că, în cazul unor reduceri totale mai mari de 50%, sunt necesare mai multe deformări succesive. Dacă ambutisarea se face la rece, din cauza modificării proprietăţilor materialului prin ecruisare, reducerea se modifică.

Coeficientului de ambutisare:

m = \frac{d}{D}<1

mmax = 0,45…0,60 - pentru prima ambutisare
mmax = 0,65…0,80 - pentru ambutisările următoare

Pentru grade mari de ambutisare:

m_{t} = m_{1} \times m_{2} \times...\times = \frac{d_n}{D}

Forţa de ambutisare, care trebuie aplicată asupra poansonului, este o sumă formată din forţa de deformare ideală căruia i se adaugă forţele de frecare. Ţinând seama că tensiunile de întindere din material, determinate de forţa de ambutisare, nu trebuie să depăşească rezistenţa de rupere a materialului deformat, forţa de ambutisare poate fi determinată cu relaţia:

F = k \times \pi \times D_{m} \times \mathit{g} \times \sigma _{r}

în care:

  • σr - este rezistenţa de rupere la tracţiune a materialului;
  • Dm - diametrul mediu al produsului;
  • G - grosimea materialului;
  • K - depinde de valoarea coeficientului de ambutisare m

Pentru evitarea ondulării tablei supuse la ambutisare, aceasta va fi prinsă cu ajutorul inelului de fixare. Acest inel apasă asupra materialului cu o forţă de presare.

F_{p} = l \times s \times p
în care: p = R_{m} \times cos\alpha

Ambutisarea electrohidraulică

Schema de principiu: Ambutisarea electrohidraulică
SE – sursă de energie; SF – semifabricat; C – baterie de condensatoare; El – electrozi; K1, K2 – întrerupătoare; CA – cameră amorsare; MA – matriţă de ambutisare; OA – orificiu de aerisire; MLD – mediu lichid dielectric; DE – descărcare electrică în impuls; Fs – forţă de strângere.

 

Amorsarea descărcării :

  • prin străpungerea electrică a mediului de lucru dielectric (î.t  30…50 KV;
  • prin topirea unui fir metalic care face legătura între vârfurile celor doi electrozi, (m.t. 3…5 KV).