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,…