CUPRINS ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………………….. [612933]

1
CUPRINS

CUPRINS ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 1
Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 2
Capitolul I Matriț area ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 3
1.1.Matrițarea deschisă ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 3
1.2. Matrițarea închisă ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 5
1.3 În tocmirea desenului de piesă matrițată ………………………….. ………………………….. …………………. 8
1.3.1 Planul de separație . ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 9
1.3.2 Adaosuri tehnologice, adaosuri de prelucrare și toleranțe. ………………………….. ……………. 14
1.3.3. Înclinările de matrițare. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 17
1.3.4. Razele de racordare . ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 20
1.3.5 Cavitățile de găurire. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 24
Capitolul II Matrițarea la prese ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 28
2.1 Matrițarea la prese cu excentric ………………………….. ………………………….. ………………………….. 28
2.1.1 Particularitățile matrițării la presele cu excentric. ………………………….. ……………………….. 28
2.1.2 Orificiile de evacuare a gazelor. ………………………….. ………………………….. …………………….. 33
2.1.3 Canalul de bavură . ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 34
2.1.4 Pachetul de matrițe . ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 36
2.1.5 Matrițarea închisă. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 39
2.1.6. Forța necesară matrițării. ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 41
2.2. Matrițarea la mașinile orizontale de forjat ………………………….. ………………………….. …………… 42
2.2.1.Particularitățile matrițării la mașinile orizontale de forjat. ………………………….. …………… 42
2.2.2 Refularea la mașinile orizontale de forjat . ………………………….. ………………………….. ………. 43
Capitorul III Forjarea deschisă si forjarea închisă ………………………….. ………………………….. …………. 44
3.1 Forjarea prin matrițare deschisă ………………………….. ………………………….. ……………………… 45
3.2 Forjarea prin matrițare închisă ………………………….. ………………………….. ……………………….. 51
BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 57

2
Introducere

Matri țarea este procedeul de prelucrare a mate rialelor prin deformare plastic ă, proces ce
are loc datorit ă curgerii materialelor metalice în cavitatea unei scule numit ă matri ță, alcătuită, de
obicei din dou ă parți numite semimatri țe.
În compara ție cu forjarea liber ă, matri țarea (forjarea în matri ță) prezint ă următoarele
avantaje: productivitate ridicat ă, permite ob ținerea de semifabricate pentru piese de complexitate
mare, consum redus de material. Printre dezavantajele matri țării amintim: greutatea limitat ă a
pieselor ce se pot matri ța și costul ridicat al matri țelor.
Alegerea procedeului de ob ținere a unui semifabricat pentru o pies ă dată, prin forjare libera
sau prin forjare în matri ță, este condi ționat ă și de num ărul de semifabricate și de marimea și
configura ția piesei.
Semifabricatele de dimensiuni foarte mari se pot ob ține numai prin forjar e liber ă, cele de
dimensiuni medii și mici se pot ob ține fie prin matri țare, fie prin forjare liber ă.
Clasificarea procedeelor de matri țare se face dup ă mai multe criterii. Dup ă modul de
curgere a materialului matri țarea poate fi cu bavura (matri țarea deschis ă) sau far ă bavur ă
(matri țarea închis ă). La matri țarea deschis ă surplusul de material curge în bavur ă și se
îndeparteaz ă prin debavurare. La matri țarea deschis ă, bavura nu apare, ca urmare a unei debit ări
foarte exacte a materialului de pornir e. Eventualul surplus de material este mic și va fi preluat în
spațiul dintre poanson și matri ță.

3
Capitolul I Matrițarea

1.1. Matri țarea deschisă

Matrițarea deschisă sau cu bavură se caracterizează prin formarea uni bavuri care atrage după
sine o pierdere de material ca deșeuri un plus de manoperă pentru înlăturarea acestuia din urma,
precum și schimbarea direcției fibrajului în piesa obținută. În schimb matrițarea cu bavură dă
posibilitatea obținerii unor piese cu comfigurații mai complexe și nu n ecesită semifabricate cu
volumul riguros exact. [1]
După modul de construcție a matrițelor, matrițarea deschisă se imparte în unilaterală și bilaterală.

Fig.1.1 Variante posibile de matrițare unilaterală a unei piese cilindrice

În figura 1.1 se arată variantele posibile de obținere a unei piese de formă cilindrică prin
matrițare unilaterală.
După cum se vede, pentru a obține prin matrițare unilaterală un cilindru cu înălțimea h și
diametrul d plecând de la un semifabricat cu dimensiunile h 0 și d 0 o primă variantă ar putea -o
constitui folosirea unei matrițe de genul celei arătate în figura 1.1 b. Această variantă are ca
principal dezavantaj îngreunarea scoa terii piesei din matriță. [1]
Pentru a ușura scoaterea piesei din matriță ar putea fi folosită varianta din figura 1.1, c,
unde pereții cavității matriței s unt înclinați cu unghiul α. La r ândul său această variantă nu permite
obținerea pieselor cu înălțime a h riguros constantă. Înălțimea piesei matrițate în acest caz variază
în funcție de diferența de volum pe care o au semifabricatele după debitare. Pentru înlăturarea
acestui dezavantaj se recomandă varianta din figura 1.1, d, care îndeplinește ambele cond iții. în
acest fel plusul de material este colectat în canalul de bavură care se umple cu at ât mai mult cu c ât
volumul semifabricatului este mai mare față de volumul nominal. [1]

4
După matrițare urmează operația de debavurare, adică de înlăturare a plusului de material
colectat în bavură, iar în final piesa obținută are forma unui trunchi de con cu înălțimea h și
diametrele d și d 1. Majorarea diametrului superior de la d la d 1 atrage după sine nu numai
denaturarea formei piesei, ci și mărirea consumului de material în adaosul tehnologic necesar
înclinării pereților matriței, precum și majorarea manoperei de prelucrare mecanică prin așchiere.
Din motive economice se înțel ege că adaosul tehnologic necesar înclinării pereților matriței trebuie
redus la minim. Una din căile de reducere a adaosului tehnologic constă în micșorarea unghiului
de înclinare a pereților matriței p ână la înclinarea minimă care asigură scoaterea cu uș urință a piesei
matrițate. A doua cale este proiectarea corectă a geometriei matriței în funcție de configurația
piesei, adică executarea cilindrului prin matrițare bilaterală. În acest caz locașurile și cavitățile de
matrițare s unt executate în ambele ele mente (detalii ale matriței) fig. 1.2, fapt pentru care matrițarea
se numește bilaterală.

Fig. 1.2 Matrița pentru matrițare bilaterală a unei piese cilindrice

Fig. 1.3 Forma și dimensiunile pieselor cilindrice obținute prin matrițare :
a – matrițarea unilaterală ; b – matrițarea bilaterală

5

După cum se vede la matrițarea bilaterală canalul de bavură care colectează plusul de
material se găsește nu la unul din capetele piesei ci la mijlocul acesteia în planul de separație.
Datorită faptului că bavura se găsește la mijlocul piesei consumul de material se micșorează, pe de
o parte prin reducerea adaosului tehnologic necesar înclinării pereților, iar pe de altă parte prin
reducerea volumului de material necesar bavurii (fig. 1.3). [5]
Ținând seama că unghiul de înclinare α este același, atât pentru matrițarea unilaterală cât și
pentru cea bilaterală, din geometria figurilor rezultă că adaosul tehnologic necesar înclinării
pereților și adaosul de material necesar formării bavurii este mai mare în cazul figurii 1.3, a în
comp arație cu figura 1.3, b. [1]Prin urmare, principalul avantaj al matrițării bilaterale constă în
reducerea consumului de material din bavură și din adaosul tehnologic pentru înclinarea pereților,
ceea ce atrage după sine și reducerea manoperei la prelucrare a mecanică prin așchiere.
Ca dezavantaj trebuie remarcat faptul că matrițele pentru matrițarea bilaterală sunt mai
scumpe decât cele pentru matrițarea unilaterală. [1]
Indiferent însă de costul matrițelor și de consumul de material, în cazul pieselor de
configurație mai complexă matrițarea bilaterală este obligatorie. Datorită acestui fapt în cazul
matrițării deschise se folosește aproape în exclusivitate matrițarea bilaterală.

1.2. Matrițarea închisă
Matrițarea închisă constă în deformarea semifabricatul ui în matrițe cu unul sau mai multe
locașuri și obținerea piesei fără bavură [2]. Uneori matrițarea închisă se mai numește și matrițare
fără bavură.
Matrițarea închisă se întâlnește cel mai frecvent în cazul mașinilor orizonale de forjat, care
au două planuri de separație, mai puțin la prese și foarte puțin la ciocane. [1]
În figura 1.4 se arată stadiile de început și de sfarșit de matrițare închisa pentru obținerea
unei piese cilindrice la prese (fig. 1.4, a și b) și la mașini orizontale de forjat (fig . 1.4, c și d).

6

Fig.1.4 Variante și stadii de matrițare închisă :
a și b – matrițare la prese; c și d – matițare la mașini de forjat orizontale

La matrițarea închisa efectuată la prese matrița se execută dintr -o singură bucata. Pentru
ușurarea scoaterii piesei pereții sunt înclinați în partea inferioară a locașului de matrițare, iar
matrițele sunt prevăzute cu extractoare. [1]
În cazul când matriț area închisă se efectuează la mașini orizontale de forjat matrițele se
execută din două bucăți dintre care una este mobilă, fapt pentru care înclinarea pereților și prezența
extractorului nu mai sunt necesare. [10]
Comparând cele două procedee de matrițare arătate mai sus se pot desprinde mai multe
particularități. [2]
a) Matrițarea deschisă permite obținerea pieselor cu dimensiuni exacte din semifabricate cu
dimensiuni neexacte. Acest lucru este posibil datorită canalului de bavură care poate prelua în
anumite limite plusul de material. Spre deosebire de aceasta, matrițarea închisă necesită ca
semifabricatele să fie executate (laminate) cu toleranțe resțrânse, iar debitarea acestora să se facă
la dimensiuni riguros exacte. [4]În caz contrar dimensiunile pie selor matrițate vor fi diferite,
abateriile fiind cu atât mai mari cu cât va fi mai mare diferența de volum sau de greutate a
semifabricatelor. Dacă matrițarea se execută la utilaje care au cursă fixă, cum sunt presele cu
excentric, datorită incompresibili tății metalelor, diferența de volum sau de greutate a
semifabricatelor duce la suprasolicitarea utilajelor, precum și la uzura prematură a acestora. Pentru
evitarea suprasolicitării utilajelor cu cursă fixă, la matrițarea închisă se recomandă ca matrițele să
fie prevăzute cu o cavitate suplimentară care să poată prelua plusul de material. Evident că în cazul
matrițării închise plusul de material este mult mai redus decât la matrițarea deschisă, iar uneori

7
lipsește în întregime. De asemeni, trebuie avut în v edere ca această cavitate, numită și colector să
fie amplasată în zona în care umplerea matriței se realizează cel mai greu și cel mai târziu. [3]
În figura 1.5 se arată un exemplu de amplasare a colectorului la matrițarea închisă a unei
roți de scripete.

Fig. 1.5 Matrițare închisa cu colector
1 – semimatriță superioară ; 2 – piesa ; 3 – semimatriță inferioară ; 4 – segmenți inegali 5 – colector.

b) La matrițarea deschisă consumul de material este mai mare cu 15…20% și uneori mai
mult, iar productivitatea este mai redusă cu 50…60% în comparație cu matrițarea închisă. Acest
lucru se datorează lipsei bavurii și a unor adaosuri tehnologice în cazul matrițării închise, precum
și numărului mai mare de locașuri și de operații la matrițarea deschisă. Numărul redu s de operații
la matrițarea închisă ușurează condițiile de mecanizare și automatizare a procesului tehnologic de

8
matrițare. De asemenea, în majoritatea cazurilor manopera necesară prelucrării prin așchiere este
mai mică pentru piesele obținute prin matrița re închisă. [9]
c) La matrițarea deschisă direcția de curgere a materialului în canalul de bavură este
orientată perpendicular pe direcția de curgere a materialului în locașul matriței. Orientarea diferită
a fibrajului, însoțită uneori și de scoaterea seg regației zonale în afară, precum și retezarea fibrajului
prin operația de debavurare, conduce la obținerea unor piese cu caracteristici mecanice mai scăzute
in cazul matrițării deschise. [8]
d)Starea de tensiune de comprimare spațială cu valori ridicate pentru presiunea hidrostatică
σm = σ1+𝜎2+𝜎3
3 permite ca prin matrițarea închisă să fie deformate plastic metale și aliaje
cu plasticitate scăzută.
e)Forța necesară matrițării aceleiași piese este mai mare în cazul ma trițării deschise, întruc ât
pentru tr ecerea materialului în bavură este necesară o forță suplimentară.
f) Matrițarea închisă necesită ca încălzirea materialului să se facă fără oxidare, iar în caz
contrar oxizii formați să se îndepărteze înainte de ma trițare. Spre deosebire de aceasta, matri țarea
deschisă permite și folosirea semifabricatelor oxidate la încălzire.
g) Matrițarea deschisă se pretează pentru execuția unei game mai largi de piese, din punctul
de vedere al configurației acestora, și constituie un procedeu mai puțin pretențios în c eea ce privește
încălzirea, toleranțele dimensionale ale semifabricatului și utilajul de matrițare. [6]
Din cele de mai sus rezultă că matrițarea închisă implică o seamă de dificultăți de execuție,
însă datorită reducerii consumului de material și de manoperă, constituie un procedeu mai
progresiv. Din aceste considerente matrițarea închisă trebuie să fie folosită în toate cazurile în care
configurația piesei permite aplicarea acestui procedeu.

1.3 Întocmirea desenului de piesă matrițată
Desenul piesei matrițate pe lingă configurația și dimensiunile piesei indică și felul
matrițării, inclusiv succesiunea operațiilor pregătitoare și de matrițare. Desenul de piesă matrițată
se face ținând seama de desenul piesei finite la care trebuiesc prevăzute adaosuri le de prelucrare,
adaosurile tehnologice și toleranțele dimensionale. În afară de aceasta pentru execuția matriței pe
desenul de piesă matrițată mai trebuiesc prevăzute suprafața (planul) de separație, înclinările piesei,
razele de racordare etc. De asemen ea, la executarea matriței trebuie ținut seama și de contracția
materialului ce se matrițează. [1]

9
1.3.1 Planul de separație .
La matrițarea deschisă (cu bavură) planul de separație reprezintă planul de desprindere a
semimatrițelor în vederea introducerii semifabricatului și a scoaterii piesei matrițate. În general la
matrițarea deschisă se prevede un singur plan de separație, iar la matrițarea închisă pot fi prevăzute
și două asemenea planuri. În cazul a două planuri de separație, primul separă cele două s emimatrițe,
iar al doilea separă poansonul de semifabricat sau piesă.
Alegerea poziției planului de separație trebuie făcută în funcție de: consumul de material în adaosul
tehnologic, fibrajul obținut în piesa matritată, ușurința de execuție a operației d e matrițare și uzura
matrițelor. [1]
Din punctul de vedere al consumului de material, din figura 1.6, a, se observă că în cazul
unei piese sferice planul de separație trebuie să treacă în mod obligatoriu prin poziția I —I care se
găsește la intersecția diam etrelor sferei. Deplasarea planului de separație în afara planului
diametrelor, poziția II —II, figura 1.6, b, atrage după sine introducerea adaosurilor tehnologice și
în același timp denaturarea formei piesei. Din aceleași considerente, în cazul unui elipsoid planul
de separație trebuie să se găsească, fie în planul diametrului mic, fie în planul diametrului mare,
adică în una din axele elipsoidului. Cu alte cuvinte la sferă avem o singură posibilitate de stabilire
a planului de separație, iar la elipsoid două. Din cele de mai sus rezulta ca poziția planului de
separație trebuie astfel aleasă încât aria lui să fie egală cu proiecția piesei în planul orizontal. [1]

Fig.1.6 Poziția planului de separație în cazul sferei :
a – corectă ; b – incorectă.

În cazul cubului (fig. 1.7, a) planul de separație poate fi în planul I, în planul II, sau în planul
III. Planul I —I, figura 1.7, b nu este recomandabil din cauză că adaosul tehnologic de înclinare ar

10
fi foarte mare. Un adaos tehnologic mai mic față de planul I —I poate fi obținut î n planul II —II,
figura 1.7, c. Țin ând seama că în cazul planului de separație III —III, figura 1.7, d adaosul
tehnologic se reduce la minimum, răm ânând doar pe fețele frontale, rezultă că din punctul de vedere
al adaosului tehnologic cazul ultim este cel mai preferabil. Din punctul de vedere al pierderilor de
material în bavură în cazul planului de separație III —III perimetrul bavurii este mai mare.

Fig. 1.7 Variante de amplasare a planului de separație în cazul cubului

De aceea la alegerea între planurile II —II sau III —III trebuiesc determinate nu n umai
pierderile de material în adaosul tehnologic ci și în ba vură. De asemenea trebuiesc avut în vedere
că în cazul planului de separație III—III execu ția matrițelor este mai dificilă.
În cazul cilindrului planului de semarație poate fi la baza acestuia, planul I, la mijloc, planul
II, și pe generatoare în planul diametrelor, planul III (fig. 1.8). [2]
Dintre planurile de separație de la baza și mijlocul înalțimii cilindrului (fig. 1.8, b și c) s e
vede că pierderea de material în adaosul tehnologic este mai mare în cazul figurii 1.8 b indiferent
de dimensiunile cilindrului, adică de raportul dintre înalțime și diamentru. [4]
Între planurile de separație din figura 1.8, c și d, alegerea se face în funcție e raportul h/d,
la piese scurte fiind preferabil planul transversal, iar la cele lungi planul de separație longitudinal.
De remarcat că și în cazul planului longitudinal este necesar un adaos tehnologic la capetele
cilindrului.

11

Fig. 1.8 Variante de amplasare a planului de separație în cazul cilindrului.

În cazul trunchiului de con există două posibilități de a stabili planul de separație, fie la
baza mare a acestuia, fie pe generatoare. Prima variantă este posibilă și recomandabilă în cazul
când unghiul de înclinare al conicității trunchiului de con asigură conicitatea necesară pentru
extragerea piesei din matriță, iar valoarea raportului h/d este mică [3]. În cazul pieselor lungi
precum și al pieselor care nu asigură conicitatea necesară pentru extragerea piesei, se adoptă cea
de-a doua variantă. Da adoptarea celei de -a doua variante (planul de separație pe generatoare) este
necesar a se prevedea adaos tehnol ogic la capetele trunchiului de con pentru ușurarea extragerii
piesei din matriță.
Forma paralelipipedului prezintă cele mai multe posibilități de așezare a planului de
separație ajungându -se în acest caz la șase variante. Stabilirea celei mai bune variant e se rezolvă
de la caz la caz în funcție de raportul dimensiunilor paralelipipedului ținând seama de posibilitățile
de obținere a piesei și consumul de material în bavură și în adaosul tehnologic. [5]
În cazul pieselor reale care pot fi considerate ca nișt e corpuri complexe formate din figuri
geometrice simple, stabilirea planului de separație se face pe baza acelorași considerente, adică
ținând seama de posibilitățile de execuție (umplere a matriței), fibrajul necesar și consumul de
material în adaosul teh nologic și în bavură. Analizând din aceste puncte de vedere cazul piesei din
figura 1.9, a se observă ca în acest caz exista doua posibilități de stabilire a planului de separație.
Prin stabilirea planului de separație (planul A -A) conform figurii 1.9, b se folosește
matrițarea frontală, iar în cazul când planul de separație se stabilește conform figurii 1.9, c se
folosește matrițarea longitudinală. În funcție de modul de așezare a p iesei, adică de alegere a
planului de senara ție se stabilesc și adaosurile tehnologice. În cazul matrițării frontale se reușește
ca pies a să se și gaurească parțial ceea ce conduce economii de material și micșorare de manopera
la prelucrarea prin așchiere. De asemenea, trebuie reținut că la matrițarea frontală manopera în

12
cazul secției de forje este mai mică decât la matrițarea longitudinala. Acest lucru se datorează
faptului că în primul caz semifabricatul folosit nu mai necesită o preforjare, în timp ce î n cazul
matrițării longitudinale semifabricatul trebuie preforjat la o formă cât mai apropiata de forma
finala, în afară de aceasta, în cazul matrițării longitudinale cavitățile de găurire nu mai pot fi
executate prin matrițare.

Fig. 1.9 Desenul de piesă finită și variante de matrițare deschisă :
a – desen de piesă finit ; b – dupa matrițarea frontală ; c – după matrițarea longitudinală

Pe baza acestor considerente se poate spune că în cazul pieselor de configurație similară cu
cea din figura 1.9, la care raportul h/d ≪1, cazul roților dințate, trebuie preferată matrițarea frontală.
Dacă piesa este o roată dințată atunci indiferent de valoarea raportului h/d matrițarea frontală este
obligatorie, deoarece deformarea plastică în zona perife rică, adică în zona în care se execută
dantura se produce mai uniform, iar fibrajul este mai bun decât în cazul matrițării longitudinale.
Pentru piesele care au lungimea foarte mare (h ≫d) și nu au prevăzute găuri și nici danturi,
matrițarea longitudinală poate deveni mai avantajoasă. [7]
În unele cazuri poziția planului de separație se impune nu prin configurația piesei ci prin
condițiile de lucru ale acesteia. Așa de exemplu, dacă în timpul funcționării piesa din figura 1.10,
a este supusă forfecării în p lanul I —I, fibrajul în acest plan trebuie să fie perpendicular pe direcția
de forfecare.
Matrițând această piesă după varianta din figura 1.10, b se reduce consumul de material
prin micșorarea adaosului tehnologic, dar se obține fibrajul contrar indicațiil or prescrise. Din
această cauză este necesar să se adopte varianta din figura 1.10, c, deși în acest fel consumul de
material în adaosul tehnologic de înclinare este mai mare.

13

Fig 1.10 Variante de alegere a planului de separație în funcție de fibrajul dorit

În mod similar se observă că în cazul pieselor de genul celei din figura 1.11, amplasarea
planului de separație la mijlocul înălțimii piesei, figura 1.11, b este contraindicată, deși consumul
de material în adaosul tehnilogic este mai scuzut. Variația ampl asarii planului de separație, la
mijlocul înălțimii piesei pe lângă faptul că pune sub semnul întrebării posibilitarea de matrițare,
marește foarte mult uzura matriței prin frecare și consumul de material în bavură întrucât umplerea
matriței în partea supe rioară este mai dificilă. [6]

Fig. 1.11 Variante de amplasare a planului de separație în funcție de uzura matrițelor

14
În cazul matrițării în mai multe locașuri, în funcție de configurația piesei poziția planului
de separație poate rămâne aceiași, figura 1.12, a, sau se schimbă de la un locaș la celălalt, figura
1.12 b.
Uneori, pentru piesele nesimetrice, în vederea reducerii consumului de material în adaosul
tehnologic de înclinare planul de separație se execută frânt. Frângerea planului de separație prezintă
însă și dezavantajul îngreunării operațiilor de matrițare și debavurare. [8]
1.3.2 Adaosuri tehnologice, adao suri de prelucrare și toleranțe.
Adaosurile tehnologice de matrițare constituie plusul de material ce se prevede în scopul
simplificării configurației piesei matrițate în comparație cu cea finită. În funcție de felul matrițarii,
de cofigurația piesei și d e utilajul folosit adaosurile tehnologice pot fi abligatorii facultative.

Fig 1.12 Variante de amplasare a planului de separație în funcție de configurația piesei :
I – la acelasi nivel ; II – la nivele diferite ;
a – locaș de eboșare; b – locaș de finisare; c – piesă finită.

În figura 1.13 , a se arată desenul unei piese ce urmează a fi obținută prin matrițare deschisă
la ciocane, iar în figura 1.13, c desenul piesei matrițate.
Execuția direct din matrițare a cavităților de genul canalului de pe suprafața frontală se face
ținând seama de costul matrițelor, a căror proeminență pentru imprimarea canalului se uzează cu
atât mai repede cu cât raportul b/a este mai mic, și de costul m aterialului din adaosul tehnologic și
al manoperei de prelucrare prin așchiere. Pentru cazurile când matrițele costă mai puțin decât
adaosul tehnologic plus manopera la prelucrarea prin așchiere cavitățile de genul canalului de pe
suprafața frontală se exe cută direct din matrițare. In cazul când execuția prin așchiere a acestui

15
canal este mai economică decât execuția prin matrițare, în locul său se prevede adaos tehnologic
(fig. 1.13 b). Rezultă deci că adaosul tehnologic din canalul de pe suprafața frontal ă constituie un
adaos tehnologic facultativ.

Fig. 1.13 Desenl unei piese în starea finită și matrițată :
a – desenul de piesă finită ; b – adaosurile tehnologice și de prelucrare ; c – desenul de piesă
matrițată.

Canalul de pe suprafața laterală, indiferent de dimensiunile pe care le -ar avea nu poate fi
executat prin matrițare la ciocane și ca atare se completează și el cu adaos tehnologic. În acest caz
adaosul tehnologic este obligatoriu. Obligativitatea adaosului tehnologic este dată de necesitatea
scoaterii piesei din matriță. Dacă piesa s -ar matrița la mașinile, orizontale de forjat sau alte utilaje
la care pot fi montate matrițe cu două planuri de separație, ar deveni posibilă și execuția acestui
canal direct p rin matrițare. În acest caz obligativitatea adaosului tehnologic s -ar pierde, iar adaosul
tehnologic s -ar transforma din obligatoriu în facultativ. Adaosurile de înclinare și puntița de găurire
sunt obligatorii pentru matrițarea la ciocane. [9]
Adaosul de prelucrare constituie plusul de material ce se prevede pe suprafețele care
urmează a fi prelucrate prin așchiere în vederea înlăturării defectelor de suprafață și a restrângerii
toleranțelor dimensionale, adică a abaterilor de la cota nominală.
Admițând că după matrițare piesa se prelucrează prin așchiere pe toate fețele, rezultă că la
cotele finale d, D și H trebuie prevăzut adaosul de prelucrare. În acest fel cotele d, D și H se
transformă în, d n, D n și H n (fig. 1.13). De reținut că acest adaos se prevede numai pe suprafețele
care ulterior se prelucrează prin așchiere.
Întrucât pentru scoaterea piesei din matriță pereții acesteia trebuie să aibă o anumită
înclinare, pe lângă adaosul de prelucrare se prevede și un adaos tehnologic necesar înclinării

16
perețil or. La consumul de material trebuie însumat și adaosul tehnologic din puntița de la mijlocul
găurii. Această puntiță este necesară în toate cazurile de găurire în timpul matrițării, iar înlăturarea
ei se face fie în timpul prelucrării mecanice prin așchier e, fie prin debavurare.
În figura 1.13, b se indică adaosurile tehnologice și de prelucrare pentru piesa din figura
1.13, a, iar în figura .13, c desenul de piesă matrițată. [10]
Din figura 1.13 c se observă că în cazul schimbării poziției planului de separație, planul
A—A, schimbă atât configurația piesei matrițate cât și valoarea dimensiunilor adaosului
tehnologic.
Valoarea adaosului de prelucrare depinde în primul rând de adâncimea de pătrundere în
material a defectelor de suprafață și în al doilea rând de modul sau tehnologia de execuție a piesei
respective. Dintre factorii d e bază care influențează valoarea ad aosului de prelucrare fac parte :
caracteristicile tehnologice ale materialului ce se matrițează (plasticitatea și rezistența la deformare
plastică), dimensiunile sau greutatea piesei precum și configurația acesteia.
Spre deosebire de adaosurile de prelucrare, toleranțele dimensionale trebuie prevăzute în
toate cazurile, indiferent dacă piesa matrițată se prelucrează sau n u pe suprafața res pectivă. La
rândul lor toleranțele s unt determinate de următorii factori :
– felul matrițării și uzura admisibilă a matrițelor;
– modul de încălzire a metalului și de îndepărtare a țunderului înainte de matrițare;
– felul și starea utilajelor de matrițare;
– intervalul temperaturilor de sfârșit de matrițare;
– forma (configurația) și dimensiunile piesei matrițate;
– calitatea și felul semifabricatului inițial.
Factorii enumerați mai sus influențează asupra valorii toleranțelor în mod diferit, iar acestea
din urmă ca și adaosurile de prelucrare se stabilesc conform normelor uzinale sau standardelor în
vigoare. Pentru piesele matrițate din oțel valoarea limită a adaosurilor de prelucrare și a toleranțelor
admisibile în funcție de felul utilajului, configurația și mărime a piesei și clasa de precizie cerută de
proiectant, se stabilește conform STAS 1299 -67 și 7670 -66. De reținut că la calculu l necesarului
de material toleranțele d e matrițare nu se iau în seamă. [1]

17
1.3.3. Înclinările de matrițare.
La matrițare, pe suprafețele de lucru ale matriței apar forțe de frecare exterioară care
îngreunează extragerea pieselor matrițate.
Apariția forțelor de frecare pe suprafețele de contact dintre matriță și piesa matrițată
necesită ca pereții locașurilor de matrițare să nu se execute perpendicular pe direcția planului de
separație ci cu o anumită înclinare numită înclinare de matrițare. Se înțelege că cu câ t această
înclinare va fi mai mare cu at ât extragerea din matriță a piesei matrițate va fi mai ușoară ș i invers.
Prin urmare, din punctul de vedere al extragerii pieselor din matriță înclinările de matrițare ar trebui
să fie câ t mai mari. Pe de altă parte mărimea înclinărilor de matrițare atrage după sine majorarea
consumului de material în adaosul tehnologic, majorarea manoperei de prelucrare prin așchiere,
îngreunarea umplerii locașurilor de matrițare și micșorarea durabilitații matriței. Din aceste
cosiderente se necesită ca înclinările de matrițare să afie astfel executate încât să asigure extragerea
piesei cu ușurință pentru o valoare cât mai mică a unghiului de înclinare. [1]
Forțele care acționează în timpul extragerii piesei până în momentul în care acesta se
desprinde de matriță sunt arătate în figura 1.14.

Fig. 1.14 Forțele care acționează în timpul extragerii piesei matrițate

Se observă că la extragerea piesei din matriță acționează simultan forța de extracție Pex,
forța de frecare exterioară T care se opun extragerii, și forțele normale pe pereții piesei și matriței
N care ajută extragerea.

18
Proiectând pe axa verticală z -z forțele ce acționează la extragerea piesei se obține :
Pex – T * cos α + N * sin α = 0
unde :
Pex = T * cos α – N * sin α.
Admițând că forța de frecare exterioară T este dată de produsul μ * N, în care μ este
coeficientul de frecare între piesă și matriță și înlocuind pe T în formula de mai sus rezultă :
Pex = N (μ * cos α – sin α)
În general valoarea coeficientului de frecare exterioară μ, se păstrează constantă pentru
aceleași condiții de matrițare. Presupun ând că valoarea coeficientului de frecare μeste egală cu 0,25
variația mărimii forței de extracție Pex, comparativ cu componenta normală N, pentru diferite
valori ale unghiului de înclinare α este dată în tabelul 1.1.
Tabela 1.1
Variația forței de extracție în funcție de unghiul de înclinare a prereților
α° 0 1 3 5 7 10 12
Pex 0,25*N 0,23*N 0,20*N 0,17*N 0,13* N 0,08*N 0,05*N

Dacă în loc de 0,25 s -ar fi adoptat pentru coeficientul de frecare exterioară o valoare mai
mică, forța de extracție s -ar fi anulat la valori mai mici ale unghiului de înclinare, de exemplu
pentru μ = 0,05 valoarea lui Pex se apropie de zero cînd α =3°.
Din cele de mai sus rezultă că pentru reducerea forței de extracție este necesar în primul
rând micșorarea forțelor de frecare exterioară și numai după aceea mărirea corespunzătoare a
unghiului de înclinare. Principalii factori care influențează valoarea for țelor de frecare exterioară
sunt: natura materialului ce se matrițează, temperatura de matrițare gradul de finețe al prelucrării
suprafețe lor matriței și modul de ungere. [1]
Mijlocul principal de reducere a coeficientului de frecare exterioară îl constitu ie execuția
îngrijită a cavităților matriței, adică prelucrarea suprafețelor acestora la un grad înalt de finețe, și
ungerea matriței înainte de introducerea semifabricatului pentru matrițare. Se înțelege că cu cât
gradul de finețe al prelucrării suprafețe lor active ale matriței este mai ridicat cu atât coeficientul de
frecare între materialul ce se deformează și matriță este mai mic și invers. La acelasi grad de finețe
o influența covârșitoare o are ungerea matriței în timpul lucrului. Ca materiale de unge re a

19
matrițelor în timpul lucrului în literatura de specialitate și în practica uzinelor se întalnesc foarte
multe rețete, ca de exemplu : ulei mineal ars, amestec de grafit în ulei mineral ars, suspensie de
grafit în leșie sulfitică și apă, bisulfură de molibden (moli -cot), rumeguș de lemn umezit, apă cu
sare de bucătărie etc. [1]
Un alt mijloc de ușurare a extracției piesei din matriță il constituie, așa după cum a fost
arătat mai sus, înclinarea pereților. Din punct de vedere pozițional, înclinarea pere ților se împarte
în interioară și exterioară (fig. 1.15). Prin înclinări interioare se înțeleg înclinările de pe pereții
piesei care în timpul contracției la răcire se strîng pe matriță, iar prin înclinări exterioare se înțeleg
înclinările de pe suprafețel e care în timpul răcirii se desprind de matriță. Datorită influenței diferite
pe care o exercită contracția piesei matrițate în timpul răcirii asupra pereților matriței înclinarea
acestora trebuie să fie diferită, fiind mai mare pentru înclinările interoar e și mai mică pentru cele
exterioare unde piesa se desprinde mai ușor de matriță. În afară de aceasta înclinările de matrițare
depind și de felul utilajului, cu sau fără extractoare (aruncătoare) precum și de felul matrițelor, cu
unul sau cu două planuri d e separație.

Fig. 1.15 Înclinări interioare și exterioare

Tabelul 1.2
Valorile informative ale înclinărilor de matrițare, conform STAS 7670 -66
Tipul utilajului de matrițare Înclinații de matrițare, max.
Suprafețe
exterioare Suprafețe
interioare
Mașini verticale fără aruncătoare 7° 10°
Mașini verticale cu aruncătoare 3° 7°
Mașini de forjat orizontale 1° 3°

20
În tabela 1.2 sunt redate conform STAS 7670 -66 valorile informative ale înclinărilor de
matrițare în funcție de felul utilajului (mașinii) si al matrițelor.
De remarcat că în tabelă s unt indicate valorile maxime ale înclinărilor de matrițare, acestea
putând fi reduse pe măsura îmbunătățirii condițiilor de matrițare. Pe l ângă reducerea consumului
de material în adaosurile tehnologice și de manoperă la prelucrarea prin așchiere, pe măsura
reducerii înclinărilor de matrițare se reduce forța necesară matrițării, cresc ând în aceiași măsură
durabilitatea matrițelor. [1]
La utilajele fără extractor, cum s unt ciocanele, înclinările minime de matrițare se obțin în
cazul în care piesa se desprinde din semimatrița superioară numai datorită greutății proprii. Cu alte
cuvinte, forța de extracție Pe x în semimatrița superioară trebuie să fie mai mică dec ât greutatea G
a piesei ce se matrițează.

Fig. 1.16 Racordări interioare și pentru piesă si matriță :
a – piesă matrițată ; b – semimatriță inferioară

1.3.4. Razele de racordare .
În cazul matrițării se deosebesc două feluri de racordări (fig. 1.16), racordări interioare
arbitrar notate cu r, și racordări exterioare notate cu R.
Așa cum se vede din figura 1.16, ceea ce la piese se consideră racordare interioară la matriță
devine racordare exterioară și invers. [1]
Rotunjirea colțurilor interioare și exterioare ale cavităților și proeminențelor matriței se face
pe de o parte cu scopul de a ușura curgerea materialului în timpul deformării plastice, iar pe de altă
parte pentru a mări rezistența matriței la șocuri și uzură. La rândul său rotunjirea colțurilor
interioare și exterioare ale cavităților sau proeminențelor matriței atrage după sine mărirea

21
consumului de material în adaosul tehnologic al piesei. Din figura 1.17 se vede că necesarul de
material în adaosul tehnologic este cu at ât mai mare cu c ât este mai mare diferența dintre raza de
racord are a piesei finite și a matriței. Din această cauză pentru reducerea consumului de material
în adaosul tehnologic, razele de racordare ale matriței ar trebui să fie c ât mai apropiate ca valoare
sau chiar egale cu razele de racordare ale piesei. Cu alte cuvinte, din punctul de vedere al
consumului de material în adaosul tehnologic razele de racordare ale matriței trebuie să fie cât mai
mici (fig. 1.17).

Fig.1.17 Consumul de material în adaosul tehnologic pentru diferite raze de racordare:
a – racordare normală; b – racordare majoră

Pe de altă parte, umplerea cavităților matriței este cu at ât mai îngreunată și incompletă cu
cât razele de racordare s unt mai mici. În afară de aceasta trebuie ținut seama și de faptul că pericolul
de fisurare a matriței at ât în timpul tratamentului termic c ât și în timpul matrițării este cu at ât mai
mare cu c ât razele de racordare interioare s unt mai mici.

Fig. 1.18 Consecințe ale racordarii insuficiente la matrițare

22

Racordarea colțurilor exterioare ale matriței trebuie stabilită ținând seama pe de o parte de
consumul de material în adaosul tehnologic iar pe de altă parte de uzura matriței și posibilitățile de
matrițare. Din figura 1.18 se vede că dacă raza R este prea mică, colțurile matriței încălzinduse
repede se diformează, denaturând configurația matriței și a piesei pe de o parte, iar pe de altă parte
datorită acestei deformări se îngreunează extragerea piesei. În același timp racordările prea mici
duc la fisurare a matrițelor în porțiunile de trecere bruscă de la o secțiune la alta.
Micșorarea exagerată a razei de racordare R poate duce la suprapuneri de material, adică la
rebutarea piesei matrițate (fig. 1.19, a) în timp ce prin stabilirea corectă a valorii razei de racordare
curgerea materialului se produce în mod normal, iar piesa se obține fără suprapuneri (fig. 1.19, b).
După cum se vede din figura 1.19, a, în cazul când valoarea razei R este prea mică curgerea
materialului este diferită fața de cazul în care valoarea razei R este corect stabilită (fig. 1.19, b). În
cazul când adâncimea cavității este relativ mare și raza de racordare R este mică, modul în care
curge materialul în timpul matrițării duce cu siguranță la formarea suprapunerilor de material.

23

Fig.1.19 Influența racordărilor asupra curgerii materialului în timpul matrițarii :
a – racordare insuficientă ; b – racordare normală

Un alt dezavantaj al matrițelor cu raza R mică, sub valoarea optimă, constă în faptul că în
timpul matrițării fibrajul piesei este tăiat de colțul matriței (fig. 1.20). [1]
Tăierea fibrajului de către colțul matriței, așa cum se vede din figura 1.20, a, re duce în mod
simțitor caracteristicile mecanice ale piesei respective. Dacă valoarea razei de racordare este
suficient de mare (fig. 1.20, b) fibrajul rămâne continuu. Rezultă că la stabilirea razelor de
racordare trebuie ținut seama pe de o parte de pierde rile de material în adaosul tehnologic, iar pe
de altă parte de calitatea pieselor și durabilitatea matrițelor. [1]
Valorile maxime admisibile pentru razele de racordare în funcție de mărimea și configurația
piesei sunt indicate în STAS 7670 -66.

24

Fig.1.20 Fibrajul obținut în zonele de trecere de la o secțiune la alta :
a – racordare insuficientă ; b – racordare normală

1.3.5 Cavitățile de găurire.
La matrițarea pieselor găurite este necesar ca execuția găurilor să se facă în timpul
matrițării, intrucât în acest fel se realizează pe de o parte economii de material iar pe de alta parte
se reduce manopera de prelucrare mecanică prin așchiere. Uneori ca vitățile de găurire ușurează
umplerea locașului de matrițare.

Fig. 1.21 Variante de găurire la matrițare :
a – găurire unilaterală ; b – găurire bilaterală

La rândul său găurirea prin matrițare se poate executa fie numai dintr -o parte (fig. 1.21, a),
fie din ambele părți (fig. 1.21, b). Și într -un caz și în celălalt găurirea nu se poate face pe toată
înălțimea piesei deoarece ultima cantitate de material din fața dornului se deformează din ce în ce
mai greu mărind în același timp forța necesară m atrițării. Cantitatea de material ce rămîne la
sfârșitul găuririi se numește puntiță. Mărimea sau grosimea acestei puntițe condiționează pe de o
parte pierderile de material în deșeuri, iar pe de altă parte durabilitatea matrițelor și valoarea forțelor

25
de matrițare și de perforare. Evident că cu cât grosimea puntiței δ este mai mare cu at ât mai mare
este și pierderea de material în deșeu, cresc ând în schimb durabilitatea matrițelor și reduc ându-se
forța de matrițare.

Fig.1.22 Variația forței de matrițare în funcție de grosimea puntiței de găurire

În figura 1.22 se arată variația forței de matrițare P în funcție de grosimea δ a puntiței la
găurire. Se observă că la valori mici ale puntiței când modificarea volumului de material este
neînsemnată forța de matritare crește asimptotic.

Fig.1.23 Variația grosimii puntiței în funcție de diametrul dornului

26

În figura 1. 23 sunt indicate valorile minime ale grosimii puntiței în funcție de diametrul
dornului la găurire. Rezultă că pentru un dorn cu diametrul de 200 mm, grosimea puntiței trebuie
să fie de cel puțin 12 mm. [1]
În cazul pieselor înalte, figura 1.24, pentru a nu constr ui matrițe cu dornuri suple a căror
durabilitate este redusă, înălțimea dornurilor se limitează la 1,5 • d pentru dornul inferior care se
încălzește și se uzează mai repede, și 2,0 • d pentru dornul superior.
Cunoscând înălțimea H a piesei și diametrul d'm al dornului, respectiv al găurii, grosimea
puntiței poate fi determinată cu relația :
(1)
δ = H – (1,5+2,0) • d'm
Dacă valorile grosimii δ sunt mai mici decât cele rezultate din figura 1.24 acestea se
majorează până la valorile minime indicate în figura amintită.
O altă condiție de care trebuie ținut seama în cazul pieselor înalte, constituie grosimea
pereților verticali. [1]
In tabela 1.3 se indică valoarea minimă a grosimii δ 1 pentru pereții v erticali (v. fig. 1.21) în
funcție de ad âncimea de găurire.

Tabelul 1.3
Valoarea coeficientului δ1 în funcție de adâncimea de găurire
Adâncime de găurire, în mm Valoarea minimă pentru δ1 în mm
<10 3
11. .. 16 4
17. .. 25 5
26. .. 40 8
41. .. 65 12
66. . .100 20
101. . .160 32
161. ..250 50

27
Valorile grosimii δ1 din tabela 1.3 sunt valabile pentru matrițarea pieselor din oțeluri sau
aliaje cu plasticitate ridicată, la care adâncimea de găurire este mai mică decât diametrul dornului
sau al găurii. Pentru piesele ce se matrițează din materiale cu plasticitate redus ă sau pentru cele la
care adâncimea de găurire este mai mare decât diametrul dornului, valorile grosimii δ1 se majorează
cu până la 1,5 ori față de cele indicate în tabela 1.3.
În cazul pieselor scunde care se matrițează în două sau mai multe locașuri se r ecomandă ca
în locașurile pregătitoare dornurile să fie bombate convex, ca în figura 1.24, iar în locașul de
finisare dornurile să fie profilate în așa fel încât să se obțină o puntiță de forma celei din figura
1.25. [1]
Dorn urile bombate în locașurile pre gătitoare contribuie la micșorarea forței de matrițare,
iar cele profilate de la ultimul locaș contribuie la reducerea forței de perforare.

Fig.1.24 Forma puntiței de găurire la piesele înalte

Înălțimea puntiței în acest caz, pentru primele locașuri se determină pe baza diagramei din
figura 1.23, iar pentru locașul de finisare dimensiunile puntiței din figura 1.25 se determină pe baza
constanței volumelor, astfel încât volumul puntiței în ultimul locaș să fie egal cu volumul acesteia
din penultimul lo caș, adică din locașul de eboșare. [1]

28

Fig 1.25 Forma puntiței de găurire la piesele scunde

Capitolul II Matrițarea la prese
Matrițarea la prese pe lângă elementele de baz ă ale matrițării la ciocane prezintă și unele
particularități determinate de modul de funcționare al preselor. Principala cauză care determină
aceste particularități o constituie viteza diferită de deplasare a sculelor, viteză care este mult mai
mare la cio cane dec ât la prese.
A doua cauză o constituie modul de lucru al acestor utilaje. Astfel, în timp ce la ciocane
cursa este variabilă, glisorul put ându-se opri în orice poziție, la unele prese cum s unt cele cu
excentric cursa este fixă. Datorită celor de mai sus deformarea materialului și deci curgerea acestuia
de care este condiționată dimensionarea locașurilor de matrițare are loc în alte condiții la prese în
comparație cu ciocanele. [4]
Ținând seam a de aceste observații precum și de faptul că prin construcția și modul de
funcționare însăși presele se deosebesc între ele, rezultă că particularitățile pe care le prezintă
matrițarea la prese trebuie analizate pentru fiecare caz în parte și nu în genera l. În acest scop, după
viteza și modul de lucru, presele pot fi împărțite în prese cu excentric, prese cu fricțiune, prese,
hidraulice și mașini orizontale de forjat.
2.1 Matrițarea la prese cu excentric
2.1.1 Particularitățile matrițării la presele cu excentric.
În cazul matrițării la presele cu excentric particularitățile de care trebuie ținut seama la
proiectarea matrițelor și alcătuirea procesului tehnologic s unt determinate de caracteristicile și
modul de funcționare a preselor. Astfel, spre deoseb ire de glisorul ciocanului al cărui grafic de
schimbare a vitezei în timp variază în funcție de înălțimea și rezistența de deformare a

29
semifabricatului ce se matrițează, patina presel or cu excentric exceptând deformarea elastică din
sistem, își păstrează a cest grafic constant indiferent de înălțimea sau rezistența semifabricatului ce
se deformează. Pe de altă parte în timp ce viteza de impact în cazul ciocanelor se ridică la 6 … 8
m/s la presele cu excentric această viteză variază între 0,3 . . . 0,8 m/s. [5]
În figura 2.1 unde în ordonată este trecută înălțimea de cădere a sculei de lucru, iar în abscisă
viteza de deplasare și viteza de impact, se observă că viteza de impact a glisorului ciocanului (curba
1) este de 5,4 m/s, iar viteza de impact a patinei (curba 2) este de 0,6 m/s, adică de 9 ori mai mică.
Din graficul de mai sus, construit pe baza schimbării vitezei de deplasare pentru glisorul
unui ciocan de 2250 daN și patina unei prese de 25 MN la refularea unui cilindru cu 25 mm, se
vede că diferența maximă între viteza de deplasare a semimatriței superioare are loc în momentul
începerii deformației. La sfârșitul deformației ambele viteze sunt egale cu zero. În general viteza
de impact în cazul ciocanelor este de 6 până la 25 de ori mai mare decât în c azul preselor, ceea ce
face ca deformarea produsă de lovitura de ciocan să aibă un caracter dinamic, iar cea produsă sub
influența apăsării patinei presei un caracter static. La aceasta contribuie și faptul că în timpul
deformării plastice viteza de deform are în cazul matrițării la ciocane scade mult mai repede decât
în cazul utilizării preselor. [7]
Datorită caracterului static al deformării materialului în timpul matrițării la prese și
înlăturării forțelor de inerție momentană curgerea materialului are lo c în mod egal atât în cavitatea
inferioară cât și în cavitatea superioară a locașului respectiv. Acest lucru este favorizat și de faptul
că răcirea semifabricatului în cazul matrițării la prese se produce aproximativ în aceeași măsură în
ambele cavități, î n timp ce la ciocane răcirea acestuia este mai intensă în partea inferioară, fapt
pentru care materialul curge mai încet în cavitatea de jos în comparație cu cea de sus. Răcirea
semifabricatului mai puțin intensă în partea de sus, în cazul matrițării la ci ocane, se datorează
faptului că timpul de contact cu semimatrița superioară este mult mai mic. Așa de exemplu timpul
de contact între semimatrița superioară și semifabricat la ciocane este de 0,015…0,001 s, iar la
prese este de 0,1 s. La aceasta trebuie ad ăugat și faptul că piesa este în contact cu semimatrița de
jos timp de n lovituri la ciocan și o singură cursă la presă. [9]
În direcție orizontală curgerea materialului se produce mai intens în cazul matrițării la prese
în comparație cu matrițarea la cioc ane. Explicția constă î n faptul că la prese unde deformarea
materialului se produce conținu și fără întreruperi bavura nu ar e timp să se răcească pentru a frâna
curgerea materialului în afară. La trecerea mai intensă a materialului în bavura contribuie și
curgerea mai redusă a materialului pe înălțime.

30
O altă deosebire dintre matrițarea la ciocane și prese o constituie faptul că în timp ce la
ciocane cur sa este variabilă, glisorul putâ ndu-se opri la orice înălțime, la presele cu excentric cursa
patinei este fixă. Ca o consecință a rigidității cursei patinei presei pentru semifabricatul de
dimensiuni date, în fiecare locaș este posibil numai un anumit grad de deformare realizabil l a o
singură cursă a presei. Ținâ nd seama că numărul de curse al presei este apr oximativ același cu
numărul de lovituri ale ciocanului de mărime echivalentă, la prima ve dere ar rezulta că timpul de
matrițare la prese se reduce în comparație cu cel de la ciocane proporțional cu numărul de lovituri
necesare deformării în fiecare locaș î n parte. Î n realitate însă la prese este nevoie de mai multe
locașuri pregătitoare, în comparație cu numărul locașurilor î n cazul matrițării la ciocane. Î n final
(pe ansamblu) comparativ cu numărul loviturilor ciocanelor de mărime echivalentă, numărul
curselor la prese este totuși mai redus, deoarece deformarea la o c ursă a presei este mai mare decâ t
la o lovitură a ciocanului, ceea ce face ca productivitatea preselor să fie mai ridicată. De asemenea,
datorită cursei rigide a patinei presei dimensiunile pie sei matrițate pe înălțime pot fi obținute în
limite mult mai exacte în comparație cu matrițarea la ciocane. Pentru aceasta es te necesar ca
temperatura de sfâ rșit de matrițare și volumul semifabricat ului să se păstreze în limite cât mai
restrânse, întrucâ t variațiile de temperatură sau volum modifică forța necesară matrițării. După
datele din literatură pentru presele cu excentric de 10 MN variația forței de matrițare cu 10 % duce
la o variație a deformării elastice totale, adică a înălțimii piesei matrițate, de 0,2 pînă la 0,4 mm .
Tot din cauza cursei fixe a patinei operațiile pregătitoare și mai ales întinderea și pro filarea
se execută mai greu decâ t la ciocane, deoarece la prese deformarea totală în locașul respectiv se
produce la o singură cursă. De aceea pentru mărirea productivității preselor cu excentric acestea
trebuiesc cuplate cu valțuri de forjare care să execute operațiile pregătitoare, ca de exemplu,
întindere, profilare etc. [1]
Din cauza vitezei reduse a patinei presei, precum și a faptului că piesele nu sunt scoase din
locașul respectiv până la sfârșitul deformării, oxidul de fier format în timpul încălzirii nu se
desprinde de piesă ci se imprimă pe suprafețele acesteia. De aceea este necesar ca semifabricatele
după încălzire să fie curățite de oxidul de fier și apoi matrițate, sau să fie încălzite în condiții în
care oxidarea suprafețelor fie că nu are loc, fie că se produce în măsură neînsemnată.
Datorită vitezei reduse a patinei, presele cu excentric permit înlocuirea matrițelor executate
dintr-o singură bucată cu matrițe asamblate în subansamblul numit „pachet de matrițe“. În acest fel
uzura locașului de finisare, adică a locașului care are cea mai mică durabilitate, nu mai atrage după
sine înlo cuirea întregii matrițe, întrucâ t în pachetul de matrițe fiecare locaș de matrițare poate fi

31
montat și demontat independent de celelalte. La aceasta trebuie adăugat și faptul că în pachetul de
matrițe numai pastilele în care se execută locașurile de matrițare necesită a fi executate din oțeluri
aliate, restul elemente lor pachetului de matrițe execu tându-se din oțeluri obișnuite. Pe de altă parte
pachetul de matrițe în ansamblu poate fi folosit vreme îndelungată înlocuindu -se doar pastilele cu
locașurile de matrițare pentru execuția unuia sau mai multor r epere apropiate ca dimensiuni.
O altă particularitate a preselor în comparație cu ciocanele o prezintă prezența
extractoarelor datorită cărora unghiurile de înclinare în cazul matrițăr ii la prese pot fi mai mici
decât cele necesare matrițării la ciocane. [1]
În comparație cu matrițarea la ciocane, matrițarea la prese prezintă o serie de avantaje atât
din punct de vedere tehnologic cât și din punct de vedere constructiv.
Din punct de vedere tehnologic matrițarea la presele cu excentric prezintă o serie de
avantaje.
a)Productivitate mai mare în comparație cu ciocanele, deoarece pentru matrițarea pieselor
de mărime și configurație identică sau echivalentă numărul de lovituri necesa re la ciocane este mai
mare decâ t număr ul de curse necesare la prese. Î n genera l productivitatea preselor cu excentric este
cu 50 … 80% mai mare decâ t a ciocanelor de mărime echivalentă, iar pentru matrițarea frontală și
de serie mare productivitatea preselor crește și mai mult.
b) Adaosurile de pr elucrarea și cele tehnologice su nt mai mici în cazul matrițării la presele
cu excentric în comparație cu matrițarea la ciocane. Aceasta se datorează faptului că în timp ce la
ciocane înălțimea piesei variază în funcție de numărul și intensitat ea loviturilor, la prese, excepâ nd
deformația e lastică din sistem, înălțimea piesei răm âne tot timpul constantă, ceea ce permite
reducerea adaosului de prelucrare și a tolerantelor admisibile pe înălțime. Pe orizontală adaosurile
tehnolo gice se reduc deoarece nu mai su nt necesare înclinări mari care să ușureze scoaterea piesei
din m atriță, această operație efectuâ ndu-se cu ajutorul extractorului. [1]
c) Efortul fizic al muncitorilor este mai redus în cazul matrițării la prese în comparație cu
matrițarea la ciocane. Acest lucru este posibil datorită fapt ului că efectuarea operațiilor de matrițare
la ciocane este mai grea decât la prese, iar manipularea presei este mai ușoară în comparație cu
manipularea ciocanului. [1]
d)Prețul de cost al pieselor matrițate la presele cu excentric este mai redus în compar ație cu
matrițarea la ciocane. La reducerea prețului de cost contribuie realizarea unei productivități mai
ridicate atât la matrițare câ t și la prelucrarea mecanică prin așchiere, precum și micșorarea
consumului de material. De asemenea cheltuielile de reg ie în cazul preselor sunt mai reduse decâ t

32
în cazul ciocanelor, costul energiei electrice consu mată de presă fiind mai mic decâ t al aburului
sau aerului comprimat consumat de un ciocan de mărime echivalentă.
Din punct de vedere constructiv presele cu excentri c prezintă următoarele avantaje :
– oferă posibilitatea mecanizării și automatizării operațiilor de matrița re în limite mult mai
largi decât ciocanele ;
– nu provoacă trepidații în secția de forjă și în clăd irile învecinate;
– matrițele pentru pre sele cu excentric au o durabilitate mai mare datorită lipsei de șocuri
puternice precum și încălzirii mai reduse în comparație cu cele de la ciocane. La reducerea uzurii
matrițelor contribuie și unghiurile de înclinare cu valori redus e, ceea ce ușurează cu rgerea
materialului. [1]
Pe lâ ngă avantajele de mai sus prese le cu excentric precum și matri țarea la aceste prese,
prezintă și o serie de dezavantaje.
a)Prețul de cost al unei prese este mai mare decâ t al unui ciocan de mărime echivalentă, în
consecință și cheltuielile de inves tiții su nt mai mari.
b)Matrițar ea la presele cu excentric necesită instalații de încălzi re fără oxidare, sau în cazul
când aceasta nu este posibil, instalații de îndepărtarea oxizilor de fier formați în timpul încălzirii.
c) Efectuar ea operațiilor pregătitoare ca de exemplu întinderea sau profilarea se execută
mai g reu la presele cu excentric decâ t la ciocane. Din această cauză presele nu se pretează la tot
felul de operații cum se pretează ciocanele. De aceea, în cazul producției de serie mică pentru
piesele cu configurație mijlocie și complexă presele devin neeconomice.
Principiile de bază pentru stabilirea și dimensionarea locașurilor ma triței, inclusiv a
planului de separație sunt aceleași atât la prese cât și la ciocane . Deosebire a constă numai în
numărul și dimensionarea locașurilor și a canalului de bavură într -un caz și în celălalt în funcție de
particularitățile arătate mai sus, adică de modul de curgere a materialului în timpul matrițării. Așa
de exemplu, ținâ nd seama că unele operații pregătitoare ca întinderea și profilarea se execută mai
greu și că pe înălțime curgerea materialului ce se deformează are loc mai încet la prese decâ t la
ciocane, numărul locașurilor pregătitoare trebuie să fie mai mare în cazul matrițării la pre se.
Aceasta se impune pe de o parte pentru a asigura reduceri mai mici la trecerea de la un locaș la
altul, iar pe de altă parte pentru a apropia mai mult forma semifabricatului de a piesei matrițate. De
asemenea prin forma exterioară și prin modul de fixa re matrițele folosite la prese diferă față de cele
folosite la ciocane. [1]

33
2.1.2 Orificiile de evacuare a gazelor.
Pentru piesele de configurație complexă la care prin comprimarea gazelor în interiorul
locașului forma piesei se denaturează, execuția orificiilor de evacuare a gazelor și aerului din locaș
este obligatorie. În cazul matrițării pieselor simple locașurile pot fi executate și fără orificii de
evacuare a gazelor.
Numărul orificiilor de evacuare a gazelor în cazul pieselor de configurație com plexă
depinde de numărul cavităților în care prin comprimarea gazelor s -ar ajunge la denaturarea formei
piesei. De asemenea, trebuie avut în vedere ca amplasarea orificiilor de evacuarea gazelor să fie la
fundul locașului de matrițare, și nu în partea late rală a acestuia (v. fig. 2.1).
Din figura 2.1, a, se observă că în cazul execuției corecte a orificiilor de evacuare a gazelor
acestea pot fi eliminate în întregime din locașurile matriței în timpul deformării semifabricatului.
În cazul execuției incorecte (fie 2.1 b) gazele rămase la partea inferioară a cavităților matriței după
închiderea orificiilor de evacuare de către metalul ce se deformează, nu mai pot ieși în atmosferă
și în consecință împiedică umplerea locașurilor de matrițare.
Pentru ușurarea exe cuției, orifici ile propriu -zise cu grosimea pâ nâ la 1,5 mm se exec ută
numai pe o lungime de 20…30 mm în partea din spre locaș, iar în partea opusă (exterioară) diam etrul
găurii se mărește la 8… 15 mm.

Fig.2.1 Variante de construcție a orificiilor pentru evacuarea gazelor

În cazul când orificiile în partea dinspre locaș au diametrul mai mare de 1,5 mm materialul
în timpul matrițării poate curge în aceste orificii denaturând forma piesei și îngreunând extragere a
ei din locașul de matrițare (fig. 2.2).

34
Ca o consecință a măririi diametrului de evacuare a gazelor de la 1.1 la 3,0 mm. În cazul
pieselor de configurația celei arătate în figura 2.2 firul care s -a format prin curgerea oțelului în
acest orificiu a atins lungimea de 130 mm. [1]

Fig. 2.2 Curgerea materialului în cazul supradimensionării orificiului de evacuare a gazelor

2.1.3 Canalul de bavură .
Ținând seama de particularitățile pe care le prezintă matrițarea la prese, canalul de bavu ră
trebuie astfel construit încâ t să forțeze pe de o parte umplerea locașului de matrițare, iar pe de altă
parte să permită trecerea în bavură a plusului de material, indiferent de volumul acestuia. În cazul
când plusul de material nu poate trece în întregime în bavură, dat orită cursei fixe a patinei, presa
fie că se oprește înainte de închiderea completă a matriței, răm ânând blocată, fie că se
deteriorizează. Pentru a permite trecerea în bavură a plusului de material, în timpul matrițării la
presele cu excentric, canalul de bavură se construiește deschis (fig. 2.3), iar pachetul de matrițe se
asamblează în așa fel încât la sf ârșitul cursei patinei matrița să nu se închidă complet. Jocul dintre
cele două semimatrițe la sfârșitul cursei patinei se alege egal cu înălțimea h 1 necesară pragului de
strangulare a canalului bavurii (fig. 2.3). La r ândul său înălțimea pragului de strangulare a canalului
bavurii în cazul matrițării la prese a pieselor mici și mijlocii este de aproximativ două ori mai mare
decât în cazul matrițării acel orași piese la ciocane. În cazul când înălțimea pragului de strangulare
este mult prea mare aspectul pieselor după debavurare se înrăutățește at ât din cauza bavurii prea
groase, c ât și din cauza strâmbării lor în timpul debavurării. Dacă invers, înălțimea pragului de
strangulare este prea mică are loc o uzură prematură a acestuia și o suprasolicitare a presei. [1]

35

Fig 2.3 Variante de constructie a canalului de bavura pentru matrițarea la presele cu excentric

Valoarea orientativă a dimensiunilor de bază ale canalului de bavură în cazul matrițării la
prese este dată în tabela 2.1.
Tabelul 2.1
Valoarea orientativă a dimensiunilor canalului de bavură pentru matrițarea la prese
Forța de presare,
în MN • 10-1 Dimensiunile canalului de bavură, în mm
H1 b H2 R*) R
630 2,0… 3,0 5,0… 6,0 5 0,5… 1,5 15
1 000 3,0… 4,0 6,0… 7,0 6 0,5… 1,5 15
1 600 4,0… 5,0 6,0… 7,0 6 1,0… 2,5 20
2000 5,0… 6,0 6,0… 8,0 6…8 1,5.. .3,0 20
2 500 6,0… 7,0 6,0… 8,0 6.. .8 1,5… 3,0 20
3150 7,0… 8,0 8,0… 10 8 2,5… 4.0 25
4 000 8,0… 9,0 8,0… 10 8 2,5… 4,0 25
6 300 9,0… 10,0 9,0…11 10 4,0… 5,0 25
8 000 10,0…12,0 11 …12 12 5,0… 6,0 30
10 000 12,0… 14,0 12 …14 15 6,0.. .8,0 30

Valorile razei de racordare R se adoptă cu atât mai mari cu c ât sunt mai ad ânei locașurile
de matrițare.

36
Dintre variantele de execuție a canalului de bavură, canalul cu deschidere unilaterală, figura
2.3, a, se recomandă în cazul pieselor mici și simple, canalul cu deschidere bilaterală figura 2.23,
b, pentru piesele mijlocii și mari, iar canalul cu dublă strangulare — pentru piesele de configurație
complexă. [1]
Volumul ba vurii trebuie să fie de 1,5…2,5 ori mai mare decâ t volumul pragului de
strangulare. Valorile minime se adoptă pentru piesele simple și fără nervuri, care se matrițează
numai prin refulare, iar cele maxime se adoptă pentru piesele mai dificile, care se matrițează prin
refulare și împingere. Volumul pragul ui de ștrangulare se calculează pe baza dimensiunilor b 1 și h 1
(v. fig 2.3) și a perimetrului mediu al acestui prag.
2.1.4 Pachetul de matrițe .
Construcția simplificată a subansamblului de piese cu ajutorul cărora se fixează matrițele
la presele cu excentric, adică a pachetului de matrițe este arătată în figura 2.4. De patina presei 1
este fixată cu ajutorul unor șuruburi de fixare placa superioar ă 2, în care se găsește suportul
semimatriței superioare 3. Placa superioară 2, ca și cea inferioară 10 se execută fie prin turnare, fie
prin asamblarea mai multor p iese din oțel nealiat cu 0,4… 0,5% C. Suportul semimatriței se execută
dintr -un oțel ceva mai moale, sau se tratează la o duritate mai mică, și are scopul de a proteja uzura
plăcii superioare și de a ajuta la reglarea înălțimii de deschidere a matriței. Semimatrițele 6 și 7
sunt fixate cu ajutorul clemelor și plăcilor de f ixare 4 și 5 și al șur uburilor 1 4 care strâng
semimatrițele în direcție perpendiculară axei clemelor și a plăcilor de fixare . În poziția arătată în
figura 2.4 semi matrițele 6 și 7 sunt depăr tate între ele cu distanța δ care poate fi mărită sau
micșorată în funcție de înălțimea la care se găsește patina presei. [1]
Execuția înclinată a pereților semimatrițelor se preferă față de alte poduri de execuție din
cauză că permite nu numai fixarea, dar și centrarea acestora.
Pentru reglarea fină a lungimii cursei presei, adică a pragului de ștrangulare h 1 și a înălțimii
piesei matrițate se folosește până de fixare 8 și până de reglaj 9. Extractorul 12 servește pentru
extragerea pieselor matrițate iar coloana 13 pentru centrarea și ghidarea matrițelor.
În general dimensionarea matrițelor ș i a pachetului acestora se face țin ând seama de
dimensiunile și numărul locașurilor necesare matrițârii, de solicitarea la care s unt supuse fiecare
din elementele pachetului inclusiv matrițele, precum și dimensiunile mesei presei (detaliu 11 fig.
2.4) și î nălțimea dintre aceasta și patină în poziția inferioară. Înălțimea totală H a pachetului
matriței în poziție închisă t rebuie să corespundă egalității :
H = H 1 + 0,75 • H 2

37
în care :
H1 – este înălțimea dintre masa presei și patină în poziție inferioară;
H2 — înălțimea de reglaj fin obținută cu ajutorul penei de reglare.

Fig 2.4 Construcția simplificată a pachetului de matrițe

Pentru simplificarea calculelor de dimensionare și a execuției elementelor de bază ale
pachetului, acestea din urmă ca și bl ocurile de matriță în general su nt tipizate.
În fig. 2.5 se arată dimensiunile de bază și modul de asamblare a coloanei d e ghidare 13 (v.
și fig. 2.4).

38
Lungimea totală a coloanei de ghidare L se alege astfel încât în momentul în care matrița
este complet deschisă, iar patina se găsește în poziția superioară, coloana să fie in trodusă în orificiul
de ghidare pe o adâncime mai mare sau cel puțin egală cu valoarea diametrului D al coloanei adică:
(2)
L = L d + lmin + D
în care: L d este lungimea maxi mă de deschidere în momentul în care patina presei se găsește
în punctul mort superior, iar l min și D sunt indicate în figura vede din figura 2. 5 . [1]
După cum se vede în figura 2. 5 pentru micsorarea uzurii plăcii superioare în orificiul de
ghidare se introduce o bucșă de bronz 1 care poate fi înlocuită mai ușor, în momentul în care s -a
uzat. Pentru micșorarea frecării bucșa de ghidare este prevăzută cu un canal elicoidal prin care s e
scurge uleiul introdus în orificiul de ghidare. În scopul menținerii uleiului în orificiul de centrare
este prevăzută o presetupă (garnitură) 2 executată din pâslă și strânsă cu ajutorul inelului de
stângere. Pe lângă menținerea uleiului în orificiul de ghidare, garniturile 2 și 4 opresc pătrunderea
murdăriei și a prafului în interiorul orificiului.

Fig. 2.5 Coloană de ghidare pentru presele cu excentric

39
2.1.5 Matrițarea închisă.
Presele cu excentric datorită extractorului pot fi folosite și la matrițarea închisă. În acest
caz semifabricatele se debitează cu toleranțe de lungime și volum cât mai strânse și se curăță de
oxizi înainte de a fi introduse în locașul de finisare, sau se încălzesc fără oxidare.
În figura 2.5, a se arată pachetul de matr ițe pentru matrițarea închisă a unei roți dințate la o
presă cu excentric de 25 MN.
Pentru matrițarea închisă a roții dințate indicată în figura 2.5, b, dintr -un semifabricat cu
diametrul de 80 mm și înălțimea de 180+2–1mm, au fost prevăzute 3 locașuri, p rimul din partea
stângă pentru refulare și formarea unor mici proeminențe, cel din extrema dreaptă pentru eboșare
și cel din mijloc pentru finisare. Pe lângă pregătirea dimensională a semifabricatului în vederea
introducerii în locașul de finisare, locașur ile de refulare și de eboșare au și rolul de îndepărtare a
oxizilor formați în timpul încălzirii. [1]

40

Fig 2.6 Pachetul de matrițe pentru matrițarea închisă a unei roți dințate

a – pachetul de matrițare ; b – piesa matrițată ; 1 – placa inferioară ; 2 – blocul matriței pentru
locațul de finisare ; 3 – blocul matriței pentru locațul de refulare și preeboșare ; 4 – pastila locașului
de finisare ; 5 – placa superioar ; 6 – extractor superior ; 7 – coloană de ghidare ; 8 – extractor inferior .
Pentru evitarea suprasolicitării presei și preluarea micilor plusuri de material, locașul de
finisare este prevăzut cu un colector la periferia roții dințate. Locașurile de refulare și de eboșare
nu au nevoie de un asemenea colector, întrucât înălțimea ace stora poate fi mărită cu 1…2 mm față
de înălțimea rezultată din calcul pe baza constanței volumului. Majorarea înălțimii, respectiv a
volumului, joacă rolul de colector a eventualelor plusuri de material. După matrițare plusul de
material ce se găsește în colectorul de la periferia roții dințate poate fi îndepărtat cu ușurință prin
strunjire. [1]
În comparație cu matrițarea obișnuită, adică matrițarea fără dantură ți cu bavură, conform
datelor din lucrarea, coeficientul de folosire a materialului a crescut de la 46 la 58% și s -a eliminat
operația de tăiere a danturii prin prelucrări mecanice. Adaosul de prelucrare în acest caz a fost de
maximum 0,8 mm pe latură.
Pe lâ ngă micșorarea consumului de material și reducerea manoperei la prelucrarea prin
așchiere, matrițarea cu dantură conduce la obținerea unui finisaj continu u și a unor caracteristici

41
mecanice mai bune, în timp ce la matrițarea fără dantură finisajul dinților obținuți prin așchiere
este întrerupt.
În lucrare se arată că datorită conținuității fibrajului, rezistența dinților în cazul matrițării
cu dantură a crescut cu 48% în comparație cu dinții roților matrițate fără dantură, adică al roților la
care dantura a fost obținută prin așchiere.
2.1.6. Forța necesară matrițării.
La presele cu excentric forța necesară matrițării se determină după aceeași metodică și
aproximativ cu aceleași formule ca și în cazul matrițării la ciocane.
Dacă forța necesară matrițării nu trebuie să fie determinată absolut exact, pentru scopurile
practice se folosesc diagrame sau formule stabilite pe cale empirică.

Fig. 2.7 Diagrama de determinare a forței de matrițare la presele cu excentric

In figura 2.7 este reprezentată nomograma de determinare a forței de matrițare în funcție de
mărimea piesei în planul de separație și de complexitatea acesteia [ 1].
În diagrama de mai sus curba II se referă la piese simple fără nervuri pronunțate, iar curba
I la piesele de configurație mai complexă la care curgerea materialului este îngreunată.
Dintre relațiile cele mai frecvent folosite datorită simplității efectuăr ii calculului și erorilor
relativ mici, menționăm:
(3)
P = p • A,
unde :
P este forța necesară, în MN;
p — presiunea medie, în MN/cm2;
A — suprafața piesei inclusiv a pragului bavurilor în planul de separație, în cm2.

42
Valoarea presiunii medii p variază în limitele 0,04…0,06 MN/ cm2 în funcție de
complexitatea piesei, materialul ce se matrițează și temperatura de sf ârșit de matrițare. Pentru
piesele complexe și temperaturi scăzute, sau oțeluri aliate, se adoptă valoarea maximă, iar pentru
piesele simple la care curgerea materialului are loc mai ușor, sau pentru temperaturi mai ridicate și
oțeluri nealiate, se adoptă valoarea minimă.
În lucrarea [ 1] pentru determinarea forței necesare matrițării pieselor rotunde în cazul
folosirii preselor cu e xcentric se recomandă următoarele relații:
(4)
P = 8 (1 – 0,001 d)(1,1+20
𝑑)2 A •σ c
in care :
P este forța necesară, în daN ;
d — diametrul piesei matrițate în planul de separație, în mm ;
A — suprafața piesei în planul de separație, în mm2;
σc — rezistența de deformare la temperatura de sf ârșit de matrițare, în daN/mm2.
Pentru piesele alungite, conform aceleași lucrări se poate folosi relația : bn
(5)
P = P' (1 + 0,1 √1
bn)
În relația de mai sus valoarea lui P' este d înlocuit cu diametrul echiva lent d' determinat din
egalitatea : d' = l,13 √𝐴.

2.2. Matrițarea la mașinile orizontale de forjat
2.2.1.Particularitățile matrițării la mașinile orizontale de forjat.
Datorită prezenței celor două planuri de separație, mașinile orizontale de forjat s unt utilajele
care se pretează la matrițarea pieselor de cele mai diferite configurații. Ca operații de bază la aceste
mașini pot fi efectuate următoarele : refularea închisă, găurire pătrunsă și nepătrunsă, întindere sau
gâtuire pe anumite porțiuni, reteza re (debitare), îndoire, debav arare etc.
Dintre particularitățile principale pe care le prezintă matrițarea la mașinile orizontale de
forjat se pot enumera :
a)Productivitate foarte ridicată în comparație cu utilajele clasice (prese sau ciocane).
b) Posibilitatea de matrițare a unor piese a căror configurație nu permite matrițarea la prese
sau ciocane.

43
c) Obținerea unor piese matrițate cu configurația foarte apropiată de a piesei finite, at ât ca
profil c ât și ca dimensiuni.
d) Folosirea economică a me talului, întrucât la mașinile orizontale de forjat, de regulă, se
matrițează fără bavură, iar adaosurile tehnologice de înclinare lipsesc, sau s unt foarte mici în
comparație cu adaosurile necesare în cazul altor utilaje.
În figura 2. 8 se arată comparativ c ostul materialului și al manoperei pentru obținerea unei
piese în funcție de modul de execuție și mări mea seriei . [1]
Se observă că în cazul piesei de genul celei din figura 2.8, dintre toate variantele de execuție
matrițarea la mașinile orizontale de forjat este cea mai indicată.
Particularitățile indicate mai sus se datorează faptului că matrițele folosite la mașinile
orizontale de forjat au două planuri de separație, primul intre semimatrițe și al doilea între
semimatrițe și poanson.

Fig 2.8 Prețul de cost al unei piese în funcție de procedeul de execuție

2.2.2 Refularea la mașinile orizontale de forjat .
La întocmirea procesului tehnoogic de matrițare la mașinile orizontale de forjat, indiferent
de felul operației ce trebuie executată, problema de bază o constiluie determinarea celui mai mic
număr posibil de treceri. Cu alte cuvinte tehno logia trebuie înt ocmită astfel î ncât deformarea
plastică a semifabricatului în cadrul aceluiași locaș să se producă câ t mai intens. [1]

44
Dacă operația de bază este refularea, atunci este de dorit ca materialul să se deformeze pâ nă
la cel mai mare diametru fără să flambeze. După cum a fost arătat la capitolul VII în cazul c ând
raportul dintre lungimea și diametrul sem ifabricatului este mai mare decâ t trei, materialul
flambează în timpul refulării. Din această cauză principala condiție de care trebuie ținut seama la
stabilirea numărului de treceri în cazul refulării o constit uie valoarea raportului l/ d. [1]
Capitorul III Forjarea deschisă si forjarea închisă
Forjarea este un proces major de formare a metalelor, uneori folosind mașini pe scară
arhitecturală pentru a forța metalele în formă. Nu este doar o metodă de formare a metalului, ci și
o schimbare a proprietăților sale fizice, rezultând o rezistență spori tă și ductilă. În forma sa cea mai
simplă, forjarea – implică o bucată de metal încălzită chiar deasupra temperaturii de recristalizare
și apoi pusă în formă prin lovituri repetate cu un ciocan. Mișcarea piesei de lucru este cheia acestei
metode , ea încorp orează mai multe variante, incluzând forjările la cald și la rece.

Fig. 3.1 Forjare pri n matrițare închisă și deschisă

Avantaje
– Distribuția omogenă a impurităților.
– Porozitatea, golurile și găurile de aer sunt în mare măsură eliminate.
– Rafinarea grăunților și creșterea rezistenței.
– Fibrele de curgere sunt direcționate corespunzător, prin urmare, proprietăți
mecanice mai bune.
– Toleranță dimensională apropiată, suprafață netedă.

45
Dezavantaje
– Finisare slabă a suprafeței datorită oxidării și scalării suprafeței în forjarea la cald.
– Cost mare de operare.
– Forma complicată nu poate fi produsă prin acest proces.
3.1 Forjarea prin matrițare deschisă
Forjarea este procesul de modelare a metalului prin aplicarea forței. În forjarea deschisă,
un ciocan loveste și deformează p iesa de prelucrat, care este plasată pe o nicovală
staționară. Forjarea prin matrițare deschisă prin așchiere se obține de la faptul că matrițele
(suprafețele care sunt în contact cu piesa de prelucrat) nu cuprind piesa de pre lucrat, permițându -i
să curgă, cu excepția situațiilor în care se află în contact cu matrițele. Prin urmare, operatorul
trebuie să orienteze și să poziționeze piesa de prelucrat pentru a obține forma dorită. De exemplu,
o matriță poate avea o suprafață rot undă, concavă sau convexă sau poate fi o unealtă pentru a forma
găuri. Este diferit de forjarea închisă prin faptul că piesa de prelucrat nu este închisă de matrițe, iar
miezurile în sine sunt mai degrabă ca unelte cu forme și profile simple și nu seamănă cu matrițele
închise.

Fig. 3.2 Forjare prin matrițare deschisă

Modul de lucru este urmatorul :
-comprimarea piesei de lucru între două matrițe plane
-operația de deformare reduce înălțimea și crește diametrul de lucru
Forjarea prin matrițare deschisă implică modelarea părților metalice încălzite între o matriță
superioară atașată la un berbec și o matriță de bază atașată la un ciocan, nicovală sau suport. Părțile

46
metalice sunt prelucrate la temperaturile lor corespunzătoare, variind de la 500 ° F la 2400 ° F, și
se transformă treptat în configurația dorită prin ciocanirea sau presarea a piesei de prelucrat.
Forjarea prin matrițare deschisă este o tehnică importantă pentru multe tipuri de fabricat e.
Permite formarea brută și finisată a metalului, cel mai adesea oțel și aliaje de oțel. Aceasta permite
piesei de prelucrat să se miște liber, într -o direcție laterală, atunci când este lovită. Acest tip de
proiectare permite, de asemenea, forjarea pieselor foarte mari, în unele cazuri cântărind multe tone
și având o lungime și o lățime mare. Unele foarfece deschise pot găzdui piese care cântăresc 136
tone metrice și lungime 24,4 m.

Fig 3.3 Presă de forjat cu presiune

Fig 3. 4 Mașină de forjat rotativ ă

În timpul forjării cu mașini de forjare continuă, cele patru matrițe se mișcă sincron cu
centrul presei. Acest proces de lucru la cald oferă o înaltă calitate a suprafeței și o productivitate
ridicată. De la Ø 70 la Ø 450 mm .

47
Forjarea prin matrițare deschisă se face pe termen scurt. În unele cazuri, forjarea cu matriță deschisă
poate fi utilizată în lingouri în formă brută pentru a le pregăti pentru operații ulterioare.
Procesul de forjare deschisă servește mai multor scopuri, pe lângă simpla modelare a
metalului. Forjarea metalului aliniază și îmbunătățește granulația metalului, ceea ce crește
rezistența și reduce porozitatea, ceea ce reprezintă prezența oricăror bule de aer, chiar și a celor
prea mici pentru a fi văzute cu ochiul liber. De asemenea, îmb unătățește capacitatea metalului de
a reacționa la prelucrarea mecanică. Corpurile metalice forjate au îmbunătățit rezistența la uzură și
alte proprietăți mecanice pe părțile similare prelucrate sau turnate.

Fig 3.5 Forjare prin matrițare deschisă
a) Deformarea ideală a unei forme cilindrice solide comprimate între matrițe plate fără frecare, o
operațiune cunoscută sub numele de suprimare.
b) Deformarea în suprapunere cu frecare la interfețele piesei de prelucrat.

48

Fig. 3.6 Procesul de f orjare prin matri țare deschisă

Forjare prin matrițare deschisa pentru a produce o piesă în formă de ax:
1.Pornind prima runda de actiuni.

Fig. 3.7 Piesele de bază, tăiate la dimensiune în funcție de greutate, în primul rând sunt
rotunjite

49
2. O unealtă "mai completă" marchează locațiile "pas" de pornire .

Fig.3.8 O unealtă "mai completă" marchează locațiile "pas" de pornire pe piesa de lucru
complet rotunjită.

3. "Desen" în jos primul pas la dimensiune

Fig. 3.9 Forjare sau "desen" în jos primul pas la dimensiune .

50
4. A doua etapă este trasă la dimensiune

Fig. 3.10 A doua etapă este trasă la dimensiune. Rețineți modul în care piesa se extinde cu
fiecare etapă de proces pe măsură ce materialul este deplasat.

5. "Planificarea" forjării brute pentru o finisare mai fină a suprafeței

Fig. 3.11 "Finisarea" forajului brut pentru o finisare mai fină a suprafeței și menținerea unei
cote la stoc minim.

51
Avantajele forjării deschise
– șanse reduse de goluri
– o rezistență mai mare la oboseală
– microstructura îmbunătățită
– dimensiunea fină a granulelor
– putere mai mare

3.2 Forjarea prin matrițare închisă
Are o utilizare mai bună a materialului decât matrițele plate deschise, proprietățile fizice
mai bune, dimensiunile mai apropiate, toleranța, viteza de producție ridicată etc. În cazul forjării,
piesa de prelucrat este așezată între două matrițe și este presată sau ciocănită. În timpul ciocnirii
sau presiunii, aceasta ia o forma. O cantitate mică de materia l este forțată în afara imprimării
matriței, care este în final tăiată. Blițul ajută la crearea presiunii asupra materialului dintre matrițe,
care asigură umplerea cavității matriței.

Fig 3.12 Procesul de matrițare închisă

a) b) c)
a) Materialul metalic cald în contact cu matrița în mișcare
b) Restrangerea fluxului lateral care determină umplerea ca vității
c) Umplerea în intregime a cavitații

52

Materialul brut încălzit, care este aproximativ forma sau mărimea părții forjate finale, este
plasat în matrița. Forma forjării este încorporată în matrița superioară sau inferioară ca imagine
negativă. Venind de sus, impactul matriței superioa re asupra materiei prime îl formează în formele
forjate.
În mod obișnuit se face referire la forjarea închisă, forjarea matrițelor din oțel, aluminiu,
titan și alte aliaje poate produce o varietate aproape nelimitată de forme 3 -D care variază în
greutate.

Fig. 3.13 Presă folosită pentru matrițarea prin forjare închisă

După cum sugerează și denumirea, două sau mai multe matrițe care conțin impresii ale
formei piesei sunt aduse împreună, pe măsură ce materialul de forjare este supus deformării
plastice. Deoarece fluxul de metal este limitat de contururile matriței, acest proces poate produce
forme mai complexe și toleranțe mai apropiate decât procesele de forjare deschisă. Flexibilitatea
suplimentară în formarea unor forme simetrice și nesimetrice provine din diferite operații de pre –
formare (uneori îndoire) înainte de forjarea matrițelor de finisare.
Geometria pieselor variază de la unele dintre cele mai ușoare forme pentru a forja forme
sferice simple, blocuri de formă dreptunghiulară și configurații ase mănătoare discurilor cu cele mai
complicate componente cu secțiuni subțiri și lungi care încorporează niște nervuri subțiri și
proeminențe verticale relativ mari precum coaste și șuruburi. Deși multe părți sunt în general
simetrice, altele includ tot felul de elemente de design (flanșe, proeminențe, găuri, cavități etc.)
care se combină pentru a face forjarea foarte nesimetrică. În plus, piesele pot fi îndoite sau curbate

53
pe una sau mai multe planuri, indiferent dacă sunt î n principiu longitudinale, echi dimensionale sau
plate.

Fig. 3.14 Presă folosită pentru matrițarea prin forjare închisă

Majoritatea metalelor și aliajelor inginerice pot fi forjate prin procedee convenționale de
tipărire, printre care: oțeluri carbon și aliate, oțeluri de scule și aliaje de aluminiu și aliaj inoxidabil,
precum și anumite aliaje de titan. Materialele sensibile la temperatură și temperatură (magneziu,
super aliaje pe bază de nichel, aliaje refractare și unele aliaje de titan) pot necesita procese de
forjare mai sofisticate și / sau echipamente speciale pentru forjarea matrițelor de amprentare.
În cel mai simplu exemplu de forfecare, două matrițe sunt aduse împreună și piesa de
prelucrat este supusă deformării plastice până când părțile laterale ating pereții laterali ai
matriței. Apoi, o mică cantitate de material începe să curgă în afara impuls ului de formare a matriței
care se diluează treptat. Blitzul se răcește rapid și prezintă o rezistență crescută la deformare și
contribuie la creșterea presiunii în interiorul piesei de prelucrat, care ajută fluxul de materiale.

54

Fig. 3.15 În matrița închisă la cald, forjarea unui semifabricat metalic este încălzită și plasată într -o
cavitate a matriței

Fig. 3.16 Partea de sus si de jos a matriței comprimă metalul, prin intermediul acțiunii ciocnirii în
cavitatea matriței

Fig.3.1 7 Forma rezultată în urma procesului de matrițare

55

Avantaje
-există economii de timp, deoarece nu este necesară o tăiere în acest proces.
-există o utilizare mai bună a materiale lor de lucru.
-are o reproductivitate excelenta, cu precizie dimensionala buna.
-se poate realiza forjarea unei forme complicate.
-produsele au proprietăți mecanice bune datorită controlului adecvat al fluxului.
-are o rată de producție ridicată.

Dezavantaj
-costul de sculă este ridicat, prin urmare, este potrivit pentru o producție mar e de producție.

Fig.3.1 8 Rezultatul finit obținut după matrițarea închisă

Diferența dintre forjarea deschisă și forjarea închisă
În timp ce forjarea închisă limitează metalul î n matrițe, forjarea deschisă se deosebește prin
faptul că metalul nu este niciodată complet închis sau restrâns în matrițe. Cele mai multe forjări
deschise sunt produse pe matrițe plane. Totuși, în funcție de configurația părții dorite și de mărimea
acesteia, se folosesc de asemenea matrițe rotunde, mânere V, mandrine, știfturi și unelte libere.
Deși procesul de forjare a matrițelor deschise este adesea asociat cu piese mai mari, mai
simple, cum ar fi barele sau axele, de fapt, aceasta poate fi considerată opțiunea finală în

56
componente metalice "personalizate". Piesele de înaltă rezistență, cu durată de viață optimizată atât
în ceea ce privește proprietățile mecanice, cât și integritatea structurală, sunt fabricate astăzi în
dimensiuni cuprinse între câțiva kilograme și sute de tone de greutate. În plus, magazinele de
forjare a vansate oferă acum forme care nu au fost considerate niciodată anterior capabile să fie
produse de procesul de forjare deschisă.

57
BIBLIOGRAFIE
[1]. Popescu, V.I., – Forjarea și extruziunea metalelor și aliajelor. Ed. Didactică și pedagogică,
Bucuresti, 1976.
[2] Drăgan, I Tehnologia forjării și matrițării vol. II . București, Editura Didactică și pedagogică,
1963
[3] Lange, Kurt. Gesenksschmieden von Stahl. Springer Verlag, 1958
[4]. Bridgman, W.P., – Studies in large plastic flow and fracture. Harward, 1964.
[5].Saban R.,Dumitrescu C., – Tratat de știință și ingineria materialelor metalice vol. 4. Tehnologii
de procesare primară a materialelor metalice, 2010.
[6]. Herold, K . Procedeu simplu pentru determinarea suprafeței oglinzii matrițelor de ciocan. În
Fertigungstechnik und Betrieb nr. 9/1964.
[7]. Maniu, A. Tehnologia forjării, matrițării și utilaje pentru forje. București, Editura Didactică și
pedagogică, 1961
[8].Zscheile, A. Lățirea și alungirea la forjare și presare între scule plane. În. Werkstaatstechnik,
Heft, 20, 1924.
[9].Gromm I. K. Svobodnaia kovka. Moskova, Mașghiz 1955
[10].Rapatz, F. Edelstahle. Berlin, Springer Verlag, 1962.