6. GAIA: Forjaketa prozesua - UPV/EHUehu.eus/manufacturing/docencia/943_eu.pdf · Forjaketaren...

6. Gaia: Forjaketa prozesua 1/22

II MODULUA: METALEN KONFORMAZIO PLASTIKOA

6. GAIA: Forjaketa prozesua

FABRIKAZIO TEKNOLOGIAK

MEKANIKA INGENIARITZA SAILA

Universidad del País Vasco – Euskal Herriko Unibertsitatea


1. Forjaketaren produktuen ezaugarriak

2. Forja askea eta estanpa bidezko forjaketa

3. Forjatutako produktuen diseinuaren oinarrizko kontzeptuak

4. Prentsak eta mailuak

5. Forjaketaren ordenagailuaren bidezko simulazioa

6. Tutorepeko galdesorta

7. Lan-aukerak: enpresak eta produktuak

Edukia



Zuntzen orientazioa produktu FORJATU batean (goian), MEKANIZATUTAKOAN (eskerrean) eta GALDATUTAKOAN

(eskuinean)

ESTANPA BIDEZKO FORJAKETA

FORJAKETA: metala era kontrolatu batean deformatzen da presioa edo inpaktuak erabiliz

• FORJATUTAKO PRODUKTUEN EZAUGARRIAK:• ERREPIKAGARRITASUNA: Lote handiko produktu bera.• EZAUGARRI MEKANIKO bikainak:

• Zailtasuna• Harikortasuna• Nekearekiko erresistentzia• Korrosioarekiko erresistentzia

Zeri esker: • INTEGRITATE METALURGIKOARI• ZUNTZEN ORIENTAZIOARI (piezaren inguruari jarraitzen diote)

• PRODUKTIBITATE HANDIA (pieza orduko zk.)• LOTE LUZEAN baino ez da justifikatzen (tresnerien eta produkzioen kostua). • Kotek eta gainazal funtzionalek (PERDOIAK ETA AZAL AKABERA) ondorengo MEKANIZAZIOA behar dute.


Automobilen sektorearen produktuak

Hegazkinen motorearen atalak






• PRODUKTIBITATE HANDIA (pieza orduko zk.)• Lote luzean baino ez da justifikatzen (tresnerien eta produkzioen kostua). • Kotek eta gainazal funtzionalek (perdoiak eta azal akabera) ondorengo mekanizazioa behar dute.


Nekazaritza tresnak, kakoak, engranajeak… industri mekanikoa orokorrean

Implante biomedikoak






• PRODUKTIBITATE HANDIA (pieza orduko zk.)• Lote luzean baino ez da justifikatzen (tresnerien eta produkzioen kostua). • Kotek eta gainazal funtzionalek (perdoiak eta azal akabera) ondorengo mekanizazioa behar dute.


2. Forja askea eta estanpa bidezko forja

FORJA ASKEA:

• Material fluxua ez da konfinatzen.• Pieza sinpleak forjatzeko edo hurrengo operazioetan erabiliko diren pieza konplexuagoak aurrekonformatzeko erabiltzen da.• Forma sinpleko tresneria

Ardatz bateko forja askea (goian) eta disko batekoa (behean). Eskuinean, prentsa

hidraulikoan forja askeari buruzko bideoa


ESTANPA BIDEZKO FORJA:

• Materialaren fluxua tresneriaren barrunbean konfinatzen da.• Tresneria (estanpak) garestia da eta mekanizazio bidez lortzen da. Indar handiak eta tenperatura altuak jasan behar ditu. • Material soberakinak bizarra sortzen du.

Goiko estanpa

Beheko estanpa Pieza

Mazo

Ingude

Bizarra

Automobil baten biela forjatzeko erabili diren 5 urratsak eta etapa bakoitzarako behar den mekanizatutako tresneria

2. Forja askea eta estanpa bidezko forja



PRODUKTU FORJATUAREN KOSTU BANAKETA:

• Materialaren kostua.• Tresneria kostua.• Produkzioaren kostua.• Mekanizazioaren kostua.

PIEZAKO KOSTUA LOTE TAMAINAREN menpe dago:

• Zenbat eta luzeagoa lotea, orduan eta merkeagoa da forjaren bidez piezaren amaierako forma lortzea, ondorengo mekanizazioa murriztuz.

• Forja prozesuak diseinuan mugaketak ezartzen ditu (EDOZEIN GEOMETRIA FORKATZEA EZINEZKOA DA)


FORJATUTAKO PRODUKTUEN DISEINU MUGAKETAK• Horma bertikaletan IRTEERA ANGELUAK beharrezkoak dira.• Ertz-biribiltzea funtsezkoa: ERTZ BIZIAK FORJATZEA EZINEZKOA DA.• HORMA MEHEAK FORJATZEA OSO ZAILA DA.• Perdoiak eta azal akabera eskasak (FORJAKETA BEROAN).• DIAMETRO TXIKIKO ZULOAK FORJATZEA EZINEZKOA DA.

Irteera angelua

Ertz-biribiltzea

Horma meheak



FORJATUTAKO PRODUKTUEN DISEINU MUGAKETAK

Ertz-biribiltzeak (estanparen ezkerraldean) materialaren fluxua

erregimen plastikoan izateari laguntzen dio

Erradio txikiek eta ertz biziek fluxu akastuna eta arrakalak sortarazten

dituzte




Forjaketan erabiltzen diren makinak bi ataletan banatzen dira: PRENTSAK eta MAILUAK

• PRENTSAK: materialean PRESIOA aplikatzen da. • Prentsek materialaren deformazio homogenea sortzen dute eta mailuek baino perdoi hobeak lortzen dituzte. • Estanpen beherako ibiltartearen INDAR erabilgarriak prentsaren gaitasuna zehazten du.• Goiko estanpa mugitzeko erabiltzen den mekanismoaren arabera sailkatzen dira:

• Prentsa MEKANIKOAK• Prentsa HIDRAULIKOAK


Prentsa MEKANIKOAK:• Biela-biradera mekaniskoa (inertzi bolantean metatzen da energia)• Abiadura eta indarra prentsaren zinematikaren menpe daude.

Birabarkia

Biela

Mazo

EstanpakIngude

Bastidore


Indar maximoaPrentsaren

indarra

Beheko itopuntua

Goiko itopuntua

Indar nominala


Bero forjaketarako 1000 t-ko prentsa mekanikoa

Pieza txikiak puntzonatzeko 160 t-ko prentsa mekanikoa


Prentsa MEKANIKOAK:• Biela-biradera mekaniskoa (inertzi bolantean metatzen da energia)• Abiadura eta indarra prentsaren zinematikaren menpe daude.


Prentsa HIDRAULIKOAK:• Zilindro hidrauliko serbokontrolatuak eragiten ditu.• Indarra eta abiadura zilindro hidraulikoaren presioa eta emariaren menpe daude.• Prentsa mekanikoek baino produktibitate txikiagoa dute.• Pieza handien forja askerako egokia: indar handiak sortzen ditu eta goiko estanpen kokapena zehazki kontrolatzen du.• Mekanikoak baino garestiagoak dira eta mantentze gehiago behar dute.

Itsasontzien ardatzen forja askerako 15.000

t-ko prentsa hidraulikoa



Forjaketan erabiltzen diren makinak bi ataletan banatzen dira: PRENTSAK eta MAILUAK

• MAILUAK: materialean segidako INPAKTUAK aplikatzen ditu. • Eragiten duten deformazioa prentsena baino gainazalekoagoa da.• Prentsak baino merkeagoak eta malguagoak dira.• Inpaktuaren unean daukan energiak mailuaren ahalmena definitzen du.



MAILUAK: ENERGIA lortzeko erabiltzen den eraren arabera sailkatzen dira:

• GRABITATE BIDEZKO ERORKETA mailuak:- energi zinetikoa inpaktuan = altueraren energi potentziala

- Mazoaren igoera automatizatua (altueraren kontrol elektronikoa)

Zilindro hidrauliko serbokontrolatuak

igotako GRABITATE BIDEZKO ERORKETA

mailuak

hgmVmET ⋅⋅=⋅⋅= 2

21



Aire konprimatu bidez ERORKETA

AKTIBATUA DUEN mailua

hSphgmET ⋅⋅+⋅⋅=Presio energia

P: presioaS: zilindroaren azaleraH: erorketaren altuera

MAILUAK: ENERGIA lortzeko erabiltzen den eraren arabera sailkatzen dira:

• ERORKETA AKTIBATUA DUTEN mailuak:- Beherako ibiltartean sumila azeleratzen da aire konprimatu edo presio hidraulikoa erabiliz. Grabitateko erorketa mailuekin baino inpaktu energia handiagoak lortzen dira.



- Mailu bidezko forjaketaren energia totala hurrengoetan xahutzen da: • egituran • zimenduan

Mailuaren errendimendua erortzen den masa eta zimenduaren masaren zatiduraren menpe dago

KONTRAERASO mailuek piezaren energia kontzentratzen dute zimenduan galtzen den

energia minimizatuz. Doitasun gutxikoak dira.




Forjaren konplexutasunak (harikortasuna tenperatura handira, geometria aldakorra, deformazio-tasa altuak,…) presioaren, deformazioaren, guneko tenperaturen, eta abarren kalkulua izugarri zailtzen du.

ELEMENTU FINITUEN METODOA kalkulu hauek ebazteko erreminta eraginkorra da.

Gaur egun badago forjaketarako elementu finituetan oinarritutako software komertzialik.

• FORJAKETARAKO ELEMENTU FINITUEN SIMULAZIOAREN HELBURUAK

• Forjaketak behar dituen energi eta indarren kalkulua.• Aurreformen saiakuntza birtuala.• Materialaren fluxuaren ikasketa: erradioen diseinu hoberena, lodierak, bizarrak, etab.• Forjaren tenperaturaren ikasketa.• Estanpetan agertzen diren tentsio eta deformazioen kalkulua.

Estanpen bidezko forjaketarako beharrezkoa den indarraren eboluzioa

ordenagailuen bidezko simulazioan


SIMULAZIOAK BEHAR DITUEN DATUAK:• Estanpen eta hasierako totxoaren geometria : CAD-artxiboa.• Materialen datuak:

• PIEZAREN MATERIALAREN ekuazio konstitutiboak: Tentsio, deformazio, deformazio-tasa eta tenperaturaren erlazioak.

ESTANPEN MATERIALEN datuak: elastikotasun modulua, konduktibitate termikoa, etab.• LABAINGARRIAREN datuak: marruskadura koefizientea, konduktibitate termikoa, etab.

• Prentsaren eta mailuaren datuak.

),,( Tεεσσ &=

Erradio txikiegia erabiltzeagatik agertutako arrakalen agerpenaren

simulazioaren bidezko aurreikusketa

Forjatutako piezaren tenperatura eremuaren

simulazioa



1. Zergatik erabiltzen da asko forja prozesua kargapean lan egiten duten automobilen osagaiak fabrikatzeko?

2. Zergatik dira egokiagoak prentsa hidraulikoak tamaina handiko piezaren forja askea egiteko prentsa mekanikoak baino?

3. Ikertu forjaketa estanpak fabrikatzeko erabiltzen den altzairu mota.

4. Azaldu 19. gardenkiko grafikoan agertzen den forja operazio baten indarraren eboluzioa. Zergatik agertzen da indar maximoa ibiltartearen amaieran?

5. Zeintzuk dira forjarako elementu finituen softwarean mailu edo prentsari buruz definitu behar diren ezaugarriak?

6. Zergatik handitzen da mailuaren eraginkortasuna ingude eta ingude-oinaren masaren eta erortzen den masaren zatidura handitzen denean?

7. Forjatutako piezen diseinuan kontuan izan behar diren geometria eta kostu mugaketak? Zein da forjaezinak diren zehetasunak lortzeko alternatiba?

6. Tutorepeko galdesorta


Sistemas Forjados de Precisión SFPProduktuak: AUTOMOZIOA, MEKANIKA,…KOKAPENA: Amorebieta (Bizkaia)www.sfp.es

7. Lan-aukerak: enpresak eta produktuak

ALCORTA-BROCKHOUSE-k karbono-altzairuzko eta

mikroaleatuzko direkzioaren segurtasun eta esekidura-

sistemaren piezak fabrikatzen ditu

Forging Products S.A.Produktuak: AUTOMOZIOA, TRENBIDE SEKTOREA, IBILGAILU INDUSTRIALA,…Kokapena: Amorebieta (Bizkaia)www.forgingproducts.com

CIE AutomotiveProduktuak: AUTOMOZIOAkokapena: mundu osoanwww.cieautomotive.com

Forjas de Berriz Produktuak: AUTOMOZIOA, IBILGAILU INDUSTRIALA,…Kokapena: Berriz (Bizkaia)www.forjasdeberriz.com

LOIRE SAFE-k bezeroen eskari teknikoen araberako prentsa hidraulikoak fabrikatzen ditu.

Argazkian 400 t-ko prentsa hidraulikoa agertzen da.

LOIRE SAFEProduktuak: PRENTSA HIDRAULIKOAKKokapena: Hernani (Gipuzkoa)www.loiresafe.com

ALCORTA-BROCKHOUSE, ONA PRES, FORBRASS, FORDEBA,…

6. GAIA: Forjaketa prozesua - UPV/EHUehu.eus/manufacturing/docencia/943_eu.pdf · Forjaketaren...

Documents

Transcript of 6. GAIA: Forjaketa prozesua - UPV/EHUehu.eus/manufacturing/docencia/943_eu.pdf · Forjaketaren...