Prelucrări prin deformări plastice

CAPITOLUL I

PREZENTARE GENERALĂ A PROCESELOR DE DEFORMARE PLASTICĂ

1.1. GENERALITĂŢI

Toate corpurile solide au proprietatea de a se deforma sub acţiunea unor forţe exterioare şi a altor factori cum ar fi: temperatura, acţiunea îndelungată a timpului.

Diferite materiale supuse deformării se comportă diferit în funcţie de mărimea forţelor care acţionează, precum şi de condiţiile în care are loc deformarea.

Procedeele de prelucrare prin presare la rece sunt acelea care se execută prin deformare plastică a materialului prelucrat, cu sau fără separarea acestuia, la temperaturi inferioare celei de recristalizare. Procedeele de prelucrare prin presare la rece se pot clasifica astfel:

1. procedee de tăiere (la foarfeci, decupare, retezare, perforare, tăierea marginilor) -prin care se separă parţial sau total o parte din materialul prelucrat;

2. procedee de îndoire şi răsucire (îndoire simplă, curbare, roluire) -la care are loc deformarea prin încovoiere sau răsucirea materialului prelucrat;

3. procedee de ambutisare (ambutisarea fără subţierea materialului, ambutisare cu subţierea materialului)-prin care are loc deformarea complexă materialului prelucrat pentru trecerea acestuia dintr-o formă plană în una cavă, sau pentru continuarea deformării unui semifabricat cav;

4. procedee de fasonare (planare, reliefare, umflare, gâtuire, răsfrângere, bordurare)-prin care se produce deformarea locală a materialului prelucrat, fără modificarea grosimii acestuia;

5. procedee de presare volumică (presare în matriţă, extrudare, calibrare, refulare)-prin care se realizează modificarea formei şi a dimensiunilor materialului prelucrat(inclusiv a grosimii), prin redistribuirea acestuia parţial, sau în întreg volumul său;

6. procedee de asamblare (fălţuire, capsare)-sunt acelea la care prin tăiere şi deformarea materialului se realizează îmbinarea a două sau mai multe piese.

Pentru prelucrarea prin presare la rece se folosesc atât materiale metalice (feroase şi neferoase) cât şi nemetalice (hârtie, carton presat, piele, pâslă, cauciuc, mase plastice). Semifabricatele sunt, în general, produse laminate şi trase sub formă de benzi, table, bare, profile şi sârme.

Tehnologia de deformare plastică la rece are o largă utilizare în industria constructoare de maşini şi aparate, mecanică fină, electrică şi electronică, industria alimentară, etc.

Figura 1. 1- tehnologii convenţionale; 2 - tehnologii neconvenţionale

Procedeele de prelucrare prin deformare plastică la rece asigură o serie de avantaje:

-se obţin piese de forme foarte apropiate de cele finite, cu adaosuri minime sau chiar fără adaosuri de material, rezultând astfel importante economii de materiale;

-se obţin piese într-o gamă de forme ţi dimensiuni, cu precizii ridicate;

-procedeele tehnologice sunt simple, iar productivitatea este ridicată;

-utilajul este de tip universal, putând fi deservit uşor;

-se poate introduce uşor mecanizarea şi automatizarea.

Dintre dezavantajele acestor prelucrări fac parte cele legate de proiectarea şi executarea ştanţelor şi matriţelor şi posibilităţile de aplicare în producţia de serie mică.

Structura materialelor metalice se caracterizează printr-o stare cristalină cu repartiţie regulată a atomilor în reţeaua tridimensională. Astfel, se deosebesc materiale cu reţea cubică cu volum centrat (Cr, Mo, W, Li, Na), reţeaua cubică cu feţe centrate (Al, Cu, Ni, Fe, Ag, Ca), reţea hexagonală compactă (Mg, Zn, Be) sau reţea tetragonală (Mn, Sn).

Diferenţa între proprietăţile acestor materiale este dată de distanţa diferită intre atomi şi deci proprietăţile fizice, chimice, mecanice sunt specifice fiecărui metal în parte, chiar dacă cristalizează în acelaşi sistem.

Monocristalul se obţine prin solidificarea materialelor metalice. Rezultă o periodicitate riguroasă a celulei în tot corpul metalic, spre deosebire de policristal, la care se observă o periodicitatea celulei elementare în porţiuni mici.

Aceasta duce la definirea policristalului ca fiind o aglomerare a mai multor cristale. Corpurile metalice obişnuite sunt agregate policristaline, cu o orientare absolut întâmplătoare a grăunţilor cristalini, ceea ce face ca proprietăţile acestui ansamblu să fie aproximativ acelaşi în toate direcţiile. În acest mod, fiecare grăunte este anizotrop, iar corpul în ansamblu poate fi considerat izotrop. În procesul de prelucrare grăunţii cristalini pot căpăta o orientare comună, agregatul devenind astfel anizotrop.

Deformarea plastică se produce prin două mecanisme de bază: alunecarea şi maclarea. Un material metalic în stare solidă are, în volumul său, numeroase abateri sau imperfecţiuni de la distribuţia perfectă a atomilor în reţeaua cristalină. Putem întâlni ca defecte în reţea locuri vacante în nodurile reţelei, atomi din structura de bază ce ocupă poziţii între nodurile reţelei, atomi străini care substituie alţi atomi în structura de bază-constituie ca defecte punctiforme-şiruri de atomi cu care se termină în interiorul unei reţele un semiplan atomic sau în jurul căruia un plan cristalin se desfăşoară sub formă de spirală-constituie ca defecte liniare-regiuni de trecere dintre cristale sau la marginea acestora având orientări diferite-constituie ca defecte de suprafaţă. Cu toate că imperfecţiunile de reţea reprezintă numai o mică parte din întreg volumul materialului, totuşi acestea influenţează asupra proprietăţilor de bază ale acestuia. Pentru prelucrarea prin deformare plastică la rece un rol important îl deţin defectele liniare, dislocaţiile(linii de demarcaţie între partea cristalului deformat şi partea cristalului nedeplasat), deoarece pe baza lor se produce alunecarea sau maclarea.

Prin deformare plastică a agregatelor cristaline densitatea dislocaţilor creşte şi ca urmare, pentru continuarea alunecării este necesar ca tensiunile să crească. Cu cât procesul deformării plastice a cuprins un număr mau mare de grăunţi cristalini, cu atât materialul se deformează mai mult şi deci rezistenţa pe care o opune la deformare este mai ridicată. În acest fel deformarea plastică determină creşterea rezistenţei la deformarea următoare şi micşorarea plasticităţii materialului prelucrat, adică, în general, caracteristicile de rezistenţă mecanică cresc, iar cele de plasticitate se reduc.