Prelucrarea prin Ambutisare

10.1. Schema procesului. Starea de tensiuni şi deformaţii

Ambutisarea este operaţia de deformare plastică prin care se transform ă un semifabricat plan într-o piesă cavă sau se continuă prelucrarea unei piese cave cu scopul creşterii adâncimii ei (fig.10.1).

Deformarea materialului la ambutisare este un proces complex care depinde de geometria şi materialul piesei, de tehnologia adoptată, de construcţia echipamentului tehnologic şi de alţi factori. Cu cât complexitatea formei piesei este mai mare, cu atât şi dificultăţile tehnologice sunt mai importante.

In funcţie de aceasta, ambutisarea se poate face dintr-o singură operaţie (fază) sau din mai multe. Numărul acestora depinde de gradul de deformare solicitat de caracteristicile piesei şi de cel admisibil, permis de material şi condiţiile tehnologice folosite.

O clasificare în domeniul ambutisării, în funcţie de care apar şi urmează să fie abordate şi rezolvate problemele tehnologice, ar putea fi cea din figura 10.3.

In cele ce urmează vom considera cazul cel mai simplu, al ambutisării pieselor cilindrice, fără flanşă, fără subţiere.

Pentru realizarea ambutisării, asupra semifabricatului plan, aşezat pe placa de ambutisare, se exercită o forţă F cu ajutorul poansonului. Materialul va fi tras (deformat, deplasat) în cavitatea plăcii de ambutisare, în spaţiul (jocul) dintre aceasta şi poanson.

Concomitent cu formarea peretelui (vertical) al piesei, porţiunea încă plană a semifabricatului iniţial (flanşa) se micşorează continuu.

Datorită modului în care se face trecerea semifabricatului plan în piesa cavă în cursul ambutisării, diferitele zone ale acesteia (flanşa, peretele, fundul) sunt caracterizate de stări de tensiuni şi deformaţii diferite (fig.10.4.), cea mai interesantă şi importantă fiind zona flanşei. Aceasta este caracterizată de existenţa unor tensiuni de întindere radială  (determinate de tragerea materialului spre cavitatea plăcii de ambutisare) şi tensiuni de compresiune tangenţială  (determinate de reducerea continuă a diametrului flanşei), tensiuni care sunt asimilate unei stări plane de tensiuni.

Schema din figura 10.5 încearcă să ofere o explicare a modului în care se realizează obţinerea unei piese cilindrice prin ambutisare.

Dacă se consideră un sistem de referinţă polar (axele: radială  şi tangenţială ), tensiunile  şi  vor fi tensiuni normale principale.

Să considerăm, în zona flanşei semifabricatului, un element având deschiderea unghiulară d şi lungimea d, încărcat cu tensiunile  şi . Deplasarea lui în sensul ambutisării se face ca urmare a acţiunii tensiunii totale de ambutisare:

unde f este tensiunea radială provenită din frecarea semifabricatului cu suprafaţa elementelor de lucru, i - tensiunea radială provenită din îndoirea/dezdoirea materialului pe zona de racordare a plăcii de ambutisare. Pe zona de racordare se consideră că la interfaţa semifabricat - placa de ambutisare frecarea este similară cu cea de la transmisia prin curele*) (relaţia lui Euler). Se are în vedere că jocul dintre elementele active la ambutisare este mai mare decât grosimea g (sau piesa poate fi conică), aspect care este luat în considerare prin unghiul ; pentru simplificare se va considera j  g şi deci  = /2.

Pentru determinarea tensiunii , considerând solicitarea elementului ca o stare plană de tensiuni, ecuaţia echilibrului său în tensiuni va fi:

căreia i se ataşează condiţia de plasticitate sub forma:

*) Vezi cursul de Organe de maşini.