5. gaia: forjaketa - upv/ehuehu.eus/manufacturing/docencia/713_eu.pdf · forjaketaren...
TRANSCRIPT
5. Gaia: Forjaketa 1/22
II MODULUA: METALEN KONFORMAZIO II MODULUA: METALEN KONFORMAZIO PLASTIKOAPLASTIKOA
5. GAIA: 5. GAIA: ForjaketaForjaketa
TEKNOLOGIATEKNOLOGIA MEKANIKOAMEKANIKOA
INGENIARITZAINGENIARITZA MEKANIKOMEKANIKO SAILASAILA
Universidad del PaUniversidad del Paíís Vasco s Vasco –– Euskal Herriko UnibertsitateaEuskal Herriko Unibertsitatea
5. Gaia: Forjaketa 2/22
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
EdukiaEdukia
5. Gaia: Forjaketa 3/22
1. 1. ForjaketarenForjaketaren produktuenproduktuenezaugarriakezaugarriak
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.
5. Gaia: Forjaketa 4/22
Automobilen sektorearen produktuak
Hegazkinen motorearen atalak
1. 1. ForjaketarenForjaketaren produktuenproduktuenezaugarriakezaugarriak
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.
5. Gaia: Forjaketa 5/22
Nekazaritza tresnak, kakoak, engranajeak… industri mekanikoa orokorrean
Implante biomedikoak
1. 1. ForjaketarenForjaketaren produktuenproduktuenezaugarriakezaugarriak
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.
5. Gaia: Forjaketa 6/22
2. Forja 2. Forja askeaaskea etaeta estanpaestanpa bidezkobidezkoforjaforja
FORJA ASKEA:
• Material fluxua ez da konfinatzen.• Pieza sinpleak forjatzeko edo hurrengo operazioetan erabiliko diren pieza konplexuagoakaurrekonformatzeko erabiltzen da.• Forma sinpleko tresneria
Ardatz bateko forja askea (goian) eta diskobatekoa (behean). Eskuinean, prentsa
hidraulikoan forja askeari buruzko bideoa
5. Gaia: Forjaketa 7/22
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 bakoitzarakobehar den mekanizatutako tresneria
2. Forja 2. Forja askeaaskea etaeta estanpaestanpa bidezkobidezkoforjaforja
5. Gaia: Forjaketa 8/22
3. 3. ForjatutakoForjatutako produktuenproduktuendiseinuarendiseinuaren oinarrizkooinarrizko kontzeptuakkontzeptuak
PRODUKTU FORJATUAREN KOSTU BANAKETA:
• Materialaren kostua.• Tresneria kostua.• Produkzioaren kostua.• Mekanizazioaren kostua.
PIEZAKO KOSTUA LOTE TAMAINAREN menpe dago:
• Zenbat eta luzeagoa lotea, orduan etamerkeagoa da forjaren bidez piezarenamaierako forma lortzea, ondorengomekanizazioa murriztuz.
• Forja prozesuak diseinuan mugaketakezartzen ditu (EDOZEIN GEOMETRIA FORKATZEA EZINEZKOA DA)
5. Gaia: Forjaketa 9/22
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.
Irteeraangelua
Ertz-biribiltzea
Horma meheak
3. 3. ForjatutakoForjatutako produktuenproduktuendiseinuarendiseinuaren oinarrizkooinarrizko kontzeptuakkontzeptuak
5. Gaia: Forjaketa 10/22
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
3. Forjatutako produktuen 3. Forjatutako produktuen diseinuaren oinarrizko kontzeptuakdiseinuaren oinarrizko kontzeptuak
5. Gaia: Forjaketa 11/22
4. 4. PrentsakPrentsak etaeta mailuakmailuak
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 perdoihobeak lortzen dituzte. • Estanpen beherako ibiltartearen INDAR erabilgarriak prentsaren gaitasuna zehazten du.• Goiko estanpa mugitzeko erabiltzen den mekanismoaren arabera sailkatzen dira:
• Prentsa MEKANIKOAK• Prentsa HIDRAULIKOAK
5. Gaia: Forjaketa 12/22
Prentsa MEKANIKOAK:• Biela-biradera mekaniskoa (inertzi bolantean metatzen da energia)• Abiadura eta indarra prentsaren zinematikaren menpe daude.
Birabarkia
Biela
Mazo
EstanpakIngude
Bastidore
4. 4. PrentsakPrentsak etaeta mailuakmailuak
IndarmaximoaPrentsaren
indarra
Behekoitopuntua
Goikoitopuntua
Indarnominala
5. Gaia: Forjaketa 13/22
Bero forjaketarako 1000 t-koprentsa mekanikoa
Pieza txikiak puntzonatzeko160 t-ko prentsa mekanikoa
4. 4. PrentsakPrentsak etaeta mailuakmailuak
Prentsa MEKANIKOAK:• Biela-biradera mekaniskoa (inertzi bolantean metatzen da energia)• Abiadura eta indarra prentsaren zinematikaren menpe daude.
5. Gaia: Forjaketa 14/22
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
4. Prentsak eta mailuak4. Prentsak eta mailuak
5. Gaia: Forjaketa 15/22
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.
4. Prentsak eta mailuak4. Prentsak eta mailuak
5. Gaia: Forjaketa 16/22
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
4. Prentsak eta mailuak4. Prentsak eta mailuak
5. Gaia: Forjaketa 17/22
Aire konprimatu bidezERORKETA
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 presiohidraulikoa erabiliz. Grabitateko erorketa mailuekin baino inpaktu energiahandiagoak lortzen dira.
4. 4. PrentsakPrentsak etaeta mailuakmailuak
5. Gaia: Forjaketa 18/22
- 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.
4. Prentsak eta mailuak4. Prentsak eta mailuak
5. Gaia: Forjaketa 19/22
5. Forjaketaren ordenagailuaren 5. Forjaketaren ordenagailuaren bidezko simulazioabidezko simulazioa
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
5. Gaia: Forjaketa 20/22
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
5. Forjaketaren ordenagailuaren 5. Forjaketaren ordenagailuaren bidezko simulazioabidezko simulazioa
5. Gaia: Forjaketa 21/22
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 galdesorta6. Tutorepeko galdesorta
5. Gaia: Forjaketa 22/22
Sistemas Forjados de Precisión SFPProduktuak: AUTOMOZIOA, MEKANIKA,…KOKAPENA: Amorebieta (Bizkaia)www.sfp.es
7. Lan7. Lan--aukerakaukerak: : enpresakenpresak etaetaproduktuakproduktuak
ALCORTA-BROCKHOUSE-k karbono-altzairuzko eta
mikroaleatuzko direkzioarensegurtasun 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 BerrizProduktuak: AUTOMOZIOA, IBILGAILU INDUSTRIALA,…Kokapena: Berriz (Bizkaia)www.forjasdeberriz.com
LOIRE SAFE-k bezeroen eskariteknikoen araberako prentsahidraulikoak fabrikatzen ditu.
Argazkian 400 t-ko prentsahidraulikoa agertzen da.
LOIRE SAFEProduktuak: PRENTSA HIDRAULIKOAKKokapena: Hernani (Gipuzkoa)www.loiresafe.com
ALCORTA-BROCKHOUSE, ONA PRES, FORBRASS, FORDEBA,…