curs3tehnologia materialelor an1 sem2 ar+it

Download Curs3tehnologia materialelor an1 sem2 AR+IT

Post on 26-Apr-2017

213 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Prelucrarea prin extrudare

    1

    3. Prelucrarea prin extrudare.

    3.1. Introducere

    Extrudarea este un procedeu de prelucrare prin deformare plastic, la rece sau la

    cald, asemntor tragerii. Acesta const n trecerea (mpingerea) forat a materialului,

    datorit unei fore de compresiune mari, prin orificiul calibrat al unei filiere sau matrie de

    extrudare. Procedeul se aplic materialelor care, n anumite condiii, nu pot fi trase,

    adic nu este respect condiia tragerii n procesul de prelucrare:

    i < (condiia tragerii) (1)

    n care Ft este fora de tragere (de traciune);

    Fr - fora de respingere;

    t - efortul unitar la traciune;

    r - rezistena de rupere a materialului supus tragerii.

    n mod normal, pot fi extrudate toate materialele care au o bun plasticitate, permind obinerea unor

    produse cu compactitate ridicat i o bun precizie dimensional i de form. Echipamentele utilizate n

    procesul de extrudare sunt diferite celor folosite la tragere sau trefilare.

    Cunoaterea procesului tehnologic de extrudare, a forei necesare desfurrii

    operaiei, precum i a msurii n care proprietile mecanice ale semifabricatelor

    obinute cresc, este deosebit de important, ndeosebi n ceea ce privee selecia

    acestora n vederea utilizrii lor la diferite aplicaii i la selecia tehnologiei

    economice de obinere a pieselor finite [1].

    Cunoaterea echipamentelor specifice extrudrii permite formarea unei viziuni

    de ansamblu privind desfurarea procesului de prelucrare i de stabilire a limitelor

    i a tipului de semifabricate crora se poate aplica procesul.

    Obiectivele acestui capitol sunt:

    o Definirea operaiei de extrudare;

    o Stabilirea forei necesare desfurrii procesului;

    o Proprietile materialelor prelucrate prin extrudare;

    o Prezentarea desfurrii procesului i a echipamentelor utilizate la

    extrudare;

    o Tipuri de semifabricate obinute n urma aplicrii acestor operaii;

    o Aplicarea procedeului de extrudare la acoperirea cablurilor electrice

    cu diferite materiale.

    Durata medie de studiu individual: 50 minute.

    Concluzie:

    Obiectivele capitolului:

    Durat

  • Prelucrarea prin extrudare

    2

    3.2. Principiul prelucrrii prin extrudare.

    Materialul aflat, de obicei, sub forma unei bare cilindrice este introdus ntr-un container i este

    mpins prin orificiul unei filiere care i atribuie semifabricatului forma, dimensiunile, precizia dimensional i

    de form. Aa cum se poate

    observa n figura 3.1, pe sabota

    mainii de extrudat 1 este fixat

    filiera 3 cu ajutorul inelului de

    prindere 2. n contact cu aceast

    filier se gsete containerul 4 n

    care se gsete semifabricatul 6.

    Acest semifabricat este mpins prin

    filier cu o for F prin intermediul

    poansonului 5.

    ntocmai ca i n cazul

    procedeelor de tragere sau trefilare,

    produsele obinute se

    caracterizeaz printr-o lungime

    mare raportat la seciunea

    acestora i printr-o mare diversitate a dimensiunilor i geometriilor seciunii transversale.

    Avnd n vedere faptul c materialul nchis ntr-un container este supus unor presiuni ridicate,

    acestea creeaz fore de compresiune orientate dup toate direciile (tridimensionale). Aceast stare

    complex de tensiune permite realizarea, dintr-o singur operaie, a celor mai mari grade de deformare care

    pot ajunge pn la 100 sau chiar mai mult.

    Gradul de deformare se determin cu relaia:

    =0

    1, (2)

    n care: S0 reprezint suprafaa seciunii transversale iniiale a semifabricatului;

    S1 suprafaa seciunii transversale a semifabricatului extrudat.

    Obinerea unor grade de deformare att de mari determin:

    realizarea produsului finit ca urmare a unei singure treceri prin filier;

    n timpul prelucrrii, materialul nu se poate rupe deoarece rezistena la compresiune este cu

    mult mai mare dect rezistena la traciune;

    cu ct este mai mare gradul de deformare, cu att mai mari sunt i forele de deformare;

    presiunile specifice de pe suprafeele active ale poansoanelor i matrielor, pot atinge valori

    care pot depi de cteva ori limita de curgere a materialului deformat putnd depi i

    valorile de rezisten i de durabilitate ale sculelor;

    permite reducerea stocului de semifabricate la o tipodimensiune (dimensiunea

    containerului), simplificnd aprovizionarea i depozitare.

    Fora necesar extrudrii se determin cu relaia:

    = , [N] (3)

    Fig. 3.1: Principiul prelucrrii prin extrudare

  • Prelucrarea prin extrudare

    3

    n care: p este presiunea de deformare a materialului [MPa];

    A aria seciunii transversale a prii active a poansonului [mm2].

    Presiunea de deformare se poate determina cu ajutorul relaiei:

    = 1 +

    0

    1, [MPa] (4)

    n care c reprezint limita la curgere a materialului n condiiile date ale deformrii;

    coeficientul de frecare exterioar;

    L lungimea semifabricatului iniial;

    D diametrul semifabricatului iniial;

    c coeficient ce ine seama de forma matriei.

    Datorit strii favorabile de tensiune n materialul supus extrudrii i a posibilitilor de extrudare la

    cald, este posibil i prelucrarea prin extrudare a aliajelor speciale care, n mod normal, prezint dificulti

    de prelucrare prin forjare sau laminare.

    Procedeul prezint dezavantajul

    faptului c necesit fore mari de

    deformare, inclusiv cele legate de forele

    de frecare dintre material i suprafaa

    containerului i dintre material i suprafaa

    interioar a filierei. Prin urmare, procedeul

    presupune utilizarea unor echipamente de

    for mare, chiar dac, n ultima vreme,

    forele de frecare pot fi reduse substanial

    prin utilizarea unor lubrifiani foarte

    eficieni n condiii severe de lucru.

    Filiera este componenta instalaiei

    de extrudare cea mai solicitat, fiind supus unor condiii extreme de temperatur, uzur fore de deformare.

    n figura 3.2 este prezentat ansamblul filierei format din filiera propriuzis 1, inelul de strngere 2, care are

    rolul de a prelua tensiunile de intindere generate de materialul extrudat n filier pe timpul desfurrii

    procesului, i portfiliera 3, care permite fixarea ansamblului n instalaia de for.

    Geometria filierei este asemenea celor utilizate la tragere i trefilare. Geometria seciunii

    longitudinale, mai simpl dect a filierelor utilizate la tragere, se caracterizeaz printr-o raz de racordare i

    o nlime mai redus a zonei de calibrare pentru evitarea creterii inutile a forei de extrudare. Forma i

    dimensiunile transversale ale filierei determin caracteristicile dimensionale i de form ale produsului. De

    obicei, filierele au un singur orificiu de extrudare dar, uneori, n anumite condiii, pot fi utilizate filiere cu mai

    multe orificii de extrudare permind, n acest fel, creterea productivitii.

    Pentru a face fa solicitrilor din timpul extrudrii, filierele se confecioneaz din oeluri nalt aliate.

    Cele mai utilizate sunt oelurile aliate cu crom i wolfram.

    n prezent, procedeul se aplic la obinerea unor semifabricate utilizate n industria de vrf, cum ar fi:

    industria de automobile, industria aeronautic, industria electrotehnic etc.

    Fig. 3.2: Filiera

  • Prelucrarea prin extrudare

    4

    3.3. Metode de prelucrare prin extrudare.

    n funcie de relaia care exist ntre sensul aplicrii forei i sensul de curgere a materialului prin

    filier, pot fi identificate trei metode de prelucrare prin extrudare, cum ar fi:

    extrudarea direct;

    extrudarea indirect;

    extrudarea mixt.

    3.3.1. Prelucrare prin extrudare direct.

    Metoda de extrudare direct, prezentat n

    figura 3.3, se caracterizeaz prin faptul c sensul

    forei F care acioneaz asupra pistonului 2

    pentru mpingerea materialului 3 prin filiera 1

    este acelai cu sensul a de ieire a materialului

    din filier (a se vedea faza I i faza II din figura

    3.3). Pentru a se evita ieirea materialului pe

    lng filier, aceasta trebuie s fie strns de

    container (vezi fugura 3.1) fr a oferi

    posibilitatea formrii unui joc dintre acestea.

    Schema procesului de extrudare direct din

    figura 3.3 ofer posibilitatea obinerii unor

    semifabricate tubulare.

    Exemplu: n

    acest mod se obin,

    prin extrudarea

    diferite tuburi

    nfundate la un capt.

    n cazul n care

    semifabricatul de pornire este sub form de disc

    se pot obine prin extrudare direct evi cu perei

    subiri din plumb, aluminiu, cupru etc.

    Extrudarea direct hidrostatic (figura 3.4) const n faptul c semifabricatul este mpins prin

    orificiul filierei sub aciunea unui fluid aflat sub presiune i care este cuprins ntre container i semifabricat.

    Prin urmare, materialul 4 aflat n containerrul 1 este nconjurat de fluidul 2. Pistonul 5, etanat de container

    prin intermediul inelului de cauciuc 6, se deplaseaz datorit unei fore de acionare F i genereaz n fluid

    o anumit presiune. Lichidul aflat sub presiune mpinge materialul prin filiera 3 determinnd deformarea

    acestuia, atribuindu-i forma i dimensiunile dorite. Prin faptul c semifabricatul nu vine n contact cu pereii

    containerului, extrudarea hidrostatic prezint o serie de avantaje i anume:

    Fig. 3.3: Principiul extrudrii directe

  • Prelucrarea prin extrudare

    5

    fora necesar extrudrii este

    mai mic datorit lipsei frecrii dintre