Structura procesului tehnologic

Procesul tehnologic este acea parte a procesului de productie legata nemijlocit de schimbarea dimensiunilor, a formei geometrice, a caracteristicilor fizico-mecanice, a rugozitatii suprafetelor si controlul calitatii semifabricatului pana la realizarea piesei finite.

Procesul tehnologic se caracterizeaza prin anumite elemente componente specifice.

Operatia este o parte a procesului tehnologic, care se executa la un singur loc de munca, in mod continuu, de catre unul sau mai multi muncitori in legatura cu prelucrarea sau asamblarea uneia sau mai multor piese.

Operatia este elementul de baza al unui proces tehnologic, pentru normarea tehnica a muncii si pentru planificarea si organizarea productiei.

Faza este o parte a operatiei , in care se executa o suprafata sau mai multe suprafete simultan cu o scula sau cu un complet de scule, intr-o singura prindere sau pozitie a semifabricatului, cu un anumit regim de aschiere.

Schimbarea unuia dintre elementele caracterizate ale fazei: prinderea, pozitia, suprafata, scula, regimul de aschiere, implica schimbarea fazei.

Trecerea este o parte a fazei executate printr-o singura cursa a sculei, cu acelasi regim de aschere, in timpul careia se indeparteaza un strat de material de pe semifabricat.

Trecerea presupune deci utilizarea aceleasi scule, aceeasi parametrii de aschiere: adancime t, avans de aschiere s, turatie de aschiere n.

Manuirea reprezinta totalitatea miscarilor pentru pregatirea sau executarea unei faze de lucru. Spre exemplu prinderea semifabricatului, pornirea motorului masinii-unelte, cuplarea avansului, etc.

Miscarea este partea cea mai mica a manuirii, orice deplasare efectuata de catre muncitor sau unealta masurabila in timp.

Operatia Nr 2

Documentatia tehnologica elaborata la proiectarea proceselor tehnologice:

Elaborarea proceselor tehnologice consta in realizarea unor documente

numite documentatie tehnologica, prin care se transmit informatii foarte exacte asupra modalitatilor si procedurilor tehnologice de realizare a produselor.

Alaturi de desenul de executie, documentul tehnologic insoteste semifabricatul (piesa) in toate etapele de prelucrare, control si asamblare.

In functie de natura productiei - individuala, de serie sau masa, de natura piesei de prelucrat, de natura utilajului tehnologic , documentul tehnologic poate fi:

a)      fisa tehnologica;

b)      plan de operatii;

c)      fisa de reglare;

d)     documente tehnologice speciale pentru elaborarea programului (benzi perforate sau magnetice) pentru M.U.C.N.

Fisa tehnologica: ilustreaza un proces tehnologic elaborat sumar si se intocmeste

pentru productiile de unicat si de serie mica realizate pe masini-unelte universale cu comanda manuala.

Fisa tehnologica trebuie sa cuprinda doua categorii de date:

date generale;

date privind continutul procesului tehnologic pe operatii.

Fisa tehnologica poate sa contina sau nu si schita piesei.

Datele generale mai importante sunt urmatoarele:

societatea comerciala, fabrica si sectia in care se executa prelucrarea;

numarul fisei tehnologice;

numarul reperului;

data intocmirii fisei tehnologice;

produsul si numarul de piese pentru un produs;

denumirea piesei si numarul desenului;

productia pentru care este valabila fisa tehnologica;

numele tehnologului si normatorului;

materialul semifabricatului - standardul, starea, sectiunea, cantitatea necesara pentru o piesa, valoarea (costul) materialului.

Planul de operatii: elaborarea unui proces tehnologic detailat, intalnit in cazul productiei de serie mijlocie, serie mare si de masa, se realizeaza, cu ajutorul planului de operatii

Planul de operatii contine doua categorii de date:

date generale;

date privind continutul operatiei.

Dintre datele generale amintim urmatoarele:

interprinderea, sectia, atelierul in care se executa prelucrarea;

denumirea si numarul reperului executat;

numarul de semifabricate ce se vor prelucra simultan;

mașina-unealta folosita;

numele celor care au intocmit si aprobat planul tehnologic;

Fisa de reglare: pentru prelucrarea pe masini-unelte automate si semiautomate, documentul tehnologic are o forma adecvata tipului comenzii utilizate si se numeste fisa de reglare.

Fisele de reglare se pot intalni la prelucrarea pe strunguri revolver, masini de danturat roti dintate cilindrice si conice prin rulare, masini de rectificat danturi prin rulare, etc.

Trebuie precizat faptul ca fisa de reglare are forma specifica fiecarui tip de masina, ier din punctul de vedere al continutului, elementele sunt similare celor din planul de operatii si uneori o completare a acestora.

Proiectarea tehnologiilor de fabricatie

Proiectarea procesului tehnologic

Proiectarea si realizarea oricarui proces tehnologic are ca scop final obtinerea de produse finite (piese, subansamble, ansamble, etc.) destinate productiei industriale. Este necesar deci in procesul de realizare a acestor produse sa se asigure indici cat mai favorabilieconomiei de piata, precizie, productivitate si economicitate.

Aceste deziderate tehnologice pot fi incluse din punct de vedere matematic intr-o functie de eficienta F:

F = F(T.P.E.U)

in care:

T - functia de precizie;

P - functia productivitate;

E - functia cost;

U - functia universalitate (adaptabilitate).

Un proces tehnologic optim ar fi acela pentru care toate functiile T,P,E,U ar fi optim satisfacute, adica ar avea valori minime pentru fiecare operatie.

F = F(Tmin, Pmin, Emin, Umin

Acestea ar corespunde realizarii:

preciziei maxime;

productivitatii maxime;

costului minim;

Din punct de vedere practic aceste functii nu pot fi optim satisfacute in acelasi timp.

Exista mai multe variante de proces tehnologic pentru aceeasi piesa si aceleasi date initiale. Dintre acestea, varianta optima de proces tehnologic, este aceea care raspunde optim cerintelor, functiilor T, P, E, U.

Numarului maxim Vmax de variante la care poate fi adaptat sistemul tehnologic pentru alte produse.

Etapele proiectarii procesului tehnologic

O conditie pentru proiectarea unui proces tehnologic optim este si aceea de elaborare a documentatiei conform unei metodologii fundamentata stiintific cu etape de desfasurare in ordine logica.

Etapele de proiectare a variantelor de proces tehnologic pentru orice piesa sunt prezentate in schema logica din figura de mai jos:

Etapele de proiectare prezentate in figura de mai jos trebuie sa fie parcurse indiferent de tipul masinii-unelte utilizate: conventionala, centru de prelucrare, cu C.N., automata, etc. La proiectarea efectiva apar anumite modificari, functie de forma documentatiei tehnologice care trebuie elaborata

Proiectarea semifabricatului optim

optim

Factorii care determina alegerea metodei si procedeului de elaborare a semifabricatului sunt:

materialul impus piesei;

dimensiunile semifabricatului;

forma constructiva a semifabricatului;

caracterul productiei;

precizia necesara;

volumul de munca necesar;

costul prelucrarii mecanice;

utilajul existent sau posibil de procurat.

Dupa precizarea metodei si a procedeului de elaborare a semifabricatului, implicit si a pozitiei de elaborare, se adopta din standarde dimensiunile, adaosurile totale de prelucrare si tolerantele semifabricatului.

Baze si suprafete de orientare la proiectarea proceselor tehnologice

La proiectarea proceselor tehnologice de prelucrare mecanica, de control si de asamblare se impun a fi luate in considerare urmatoarele categorii de baze:

baze de cotare functionale;

baze de orientare la prelucrare;

baze de orientare la controlul calitatii, prelucrarii si asamblarii;

baze de reglare la prelucrare, asamblare, functionare;

baze de orientare la asamblare.

Bazele in general, se definesc ca si elemente geometrice de referinta, de tip plan, dreapta, punct, reale sau virtuale, prin care se stabileste o relatie de legatura intre elementele geometrice specifice unei piese, ansamblu, etc.

Reprezentarea simbolica a orientarii si fixarii semifabricatelor este necesara la proiectarea tehnologiei, proiectarea dispozitivelor si la realizarea tehnologiei de fabricatie. Aceasta simbolizare este un limbaj conventional de prezentare si transmitere a unor informatii legate de modul de prindere a semifabricatelor in vederea prelucrari pe masini unelte.

Bazele de orientare pot fi: plane, drepte sau puncte reale sau imaginare.

Stabilirea etapelor de prelucrare necesare

Orice suprafata a piesei , care necesita prelucrarea mecanica, se realizeaza prin indepartarea adaosului de prelucrare in una sau mai multe etape tehnologice de prelucrare. Numarul etapelor de prelucrare mecanica necesare este dependent de conditiile tehnice dimensionale, geometrice si rugozitate impuse suprafetelor.

Prin etape tehnologice in realizarea unei suprafete se inteleg operatiile, fazele (chiar si trecerile) necesare realizarii conditiilor tehnice impuse acelei suprafete.

O conditie esentiala pentru proiectarea unui proces tehnologic optim (care sa raspunda in grad cat mai inalt cerintelor de precizie, productivitate, cost, flexibilitate), este aceea a stabilirii unei succesiuni optime a operatiilor.

Succesiunea optima a operatiilor oricarui proces tehnologic este determinata, in principal, de asigurarea conditiilor tehnice impuse piesei.

Succesiunea operatiilor unui proces tehnologic se stabileste dupa studiul piesei pe baza desenelor de executie si de ansamblu si dupa stabilirea semifabricatului.

Stabilirea utilajului tehnologic

Dupa stabilirea semifabricatului optim, a succesiunii operatiilor procesului tehnologic, a metodelor si procedeelor prin care se pot realiza operatiile este necesar a se trece la stabilirea utilajului tehnologic pentru toate operatiile procesului tehnologic de prelucrare mecanica.

Prin precizarea si a utilajului tehnologic se da contur final continutului procesului tehnologic.

Utilajul tehnologic se inscrie in documentul tehnologic (fisa tehnologica, plan de operatii, fise de reglare) in rubrici special prevazute in aceste documente.

Stabilirea masinilor unelte

Masinile unelte necesare materializarii procesului tehnologic trebuie sa permita realizarea prelucrarilor prin metodele si procedeele stabilite anterior, la conditiile tehnice impuse prelucrarilor respective, cu costuri cat mai mici si o productivitate cat mai mare. Dimensiunile masinii unelte se aleg in functie de dimensiunile suprafetei de prelucrat, cursele de lucru necesare, dimensiunile semifabricatului si a dispozitivului de prindere a semifabricatului.

Precizia masinilor unelte este legata direct de precizia impusa prelucrarii pieselor. Masina unealta trebuie aleasa astfel incat sa se asigure realizarea preciziei dimensionale, de forma si de pozitie impusa suprafetelor de prelucrat.

Stabilirea dispozitivului de prindere a semifabricatului

Alegerea dispozitivului de prindere a semifabricatului se face in functie de:

forma si dimensiunile semifabricatului;

programa de fabricatie anuala;

forma si dimensiunile partii de prindere a masinii unelte si a semifabricatului;

productivitatea prevazuta.

La productia de unicat si serie mica se utilizeaza dispozitive universale sau modulare cu actionare manuala. In productia de serie mare si de masa se utilizeaza dispozitive speciale. Acestea se construiesc pentru prinderea unui anumit semifabricat, la o anumita operatie.

Stabilirea sculelor aschietoare

Sculele aschietoare au un rol foarte important in asigurarea performantelor de precizie, rugozitate, productivitate si cost al prelucrarii. Se recomanda utilizarea la maxim posibil a sculelor standardizate.

Tipul, forma, si dimensiunile sculei aschietoare se stabilesc in functie de: procedeul de prelucrare, forma si dimensiunile suprafetei de prelucrat, precizia si rugozitatea impusa prelucrarii, forma si dimensiunile partii de prinderea masinii unelte sau a dispozitivului de prindere a sculei, productivitatea prevazuta si costul sculei.

Materialul partii active a sculelor se stabileste in functie de materialul semifabricatului de prelucrat.

Stabilirea dispozitivelor de prindere a sculelor aschietoare

Dispozitivele de prindere a sculelor aschietoare se stabilesc in functie de forma si dimensiunile partii de prindere a sculei aschietoare si a masinii unelte.

La o fabricatie de serie sau de masa si in special cand la o operatie se utilizeaza mai multe scule aschietoare se are in vedere si timpul de prindere-desprindere a sculei. In general dispozitivele de prindere a sculelor sunt standardizate sau sunt in dotarea masinii unelte.

Stabilirea mijloacelor de masurare

Stabilirea mijloacelor de masurare (control) se face in functie de: natura parametrului de masurat, precizia masurarii, productivitatea masurarii, costul si siguranta in functionare a mijlocului de masurare.

La productia individuala si de serie mica se prevad instrumente si aparate de masurare universale.

In cazul productiei de serie mare si de masa tehnologul trebuie sa aleaga mijloacele de control specializate.

1.1 MATERIALE UTILIZATE IN CONSTRUCTIA DE MASINI

1. Clasificarea materialelor metalice utilizate in constructia de

masini

In industria constructoare de masini se foloseste o mare varietate de materiale metalice, foarte diferite ca propietati si intrebuintari.

Aceste materiale se impart in doua tipuri:

materiale metalice feroase;

materiale metalice neferoase;

Materialele metalice feroase

Materialele metalice feroase au la baza aliajul Fe-C. In functie de continutul de carbon aceste materiale se impart in: fonte si oteluri.

a.)  Oteluri

Clasificarea generala a otelurilor:

Otelurile sunt aliaje ale Fe cu carbonul. Procentul maxim de carbon admis pentru oteluri este de 2,06% C.

O clasificare generala a otelurilor poate fi facuta dupa urmatoarele criterii:

Dupa criteriul structurii

a)      oteluri hipoeutectice (0..0,77% C);

b)      oteluri eutectice cu (0,77% C);

c)       oteluri hipereutectice (0,77% C..2,06% C).

Dupa criteriul compozitiei chimice

a)      oteluri nealiate sau oteluri carbon;

b)      oteluri aliate:- slab aliate;

- mediu aliate;

- inalt aliate.

Dupa criteriul calitativ

a)      oteluri cu destinatie generala;

b)      oteluri cu destinatie precizata.

Dupa criteriul utilizarii si al procentului de carbon

a) oteluri de constructie: - de cementare(contin pana la la 0,25% C);

- de imbunatatire(0,25..0,65% C);

c)      oteluri de scule(0,65...1,5% C).

Dupa criteriul claselor de calitate (SR EN 10020)

a)      clase principale de oteluri nealiate:

oteluri nealiate de uz general;

oteluri nealiate de calitate;

oteluri nealiate speciale.

b)      clase principale de oteluri aliate:

oteluri aliate de calitate;

oteluri aliate speciale.

Clasificarea otelurilor carbon:

Otelurile carbon (oteluri nealiate) sunt acele oteluri la care nici un element de aliere nu atinge anumite valori limita precizate prin SR EN 10020 (ex: pt. Mn max. 1,8%).

Clasificarea otelurilor carbon se poate face astfel:

a)      oteluri carbon turnate in piese;

b)      oteluri carbon deformabile:

cu destinatie generala: - de uz general;

- de calitate;

- superioare.

cu destinatie precizata: - pentru scule;

- pentru pile;

- pentru arcuri;

- pentru roti dintate;

- pentru automate;

- etc.

Clasificarea otelurilor aliate:

Otelurile aliate pot fi clasificate dupa cateva criterii caracteristice:

a)      dupa propietati:

oteluri inoxidabile;

oteluri anticorozive;

oteluri refractare;

oteluri criogenice;

oteluri rezistente la fluaj;

etc.

b)      dupa structura:

oteluri inoxidabile martensitice;

oteluri inoxidabile feritice;

oteluri inoxidabile austenitice;

oteluri inoxidabile austenito-feritice;

oteluri lebeduritice.

c)      dupa criteriul claselor de calitate:

oteluri aliate de calitate, care dupa caracteristicile principale de utilizare pot fi:

- oteluri de constructii:

- oteluri de constructii cu granulatie fina sudabile;

- oteluri aliate numai cu cupru;

- altele:

- oteluri pentru electrotehnica;

- oteluri pentru produse plate destinate deformarii la rece in

conditii severe;

- oteluri pentru sina, palplanse si armaturi de mina;

- oteluri aliate speciale:

- dupa caracteristicile principale de utilizare:

- oteluri de constructii;

- oteluri de constructii de masini;

- oteluri de scule;

- oteluri de rulmentii;

- oteluri cu propietati fizice speciale.

Simbolizarea otelurilor

Sistemele de simbolizare pentru oteluri sunt reglementate in tara noastra prin SR EN 10027-1:1996, care se refera la simbolizarea alfanumerica si SR EN 10027-2:1996, care se refera la sistemul numeric de simbolizare.

Simbolizarea alfanumerica se aplica otelurilor specificate in standardele Europene(EN) precum si in standardele nationale ale tarilor membre (CEN).

Clasificarea simbolizarilor alfanumerice:

in functie de utilizare si caracteristici mecanice sau fizice;

in functie de compozitia lor chimica.

Simbolizarea numerica a unei marci de otel sunt complementare simbolizarilor alfanumerice si au un numar fix de cifre, care au urmatoarea structura: numar de ordine(doua cifre), numarul grupei de otel,numarul grupei de material(1= otel, 2.9=alte materiale).

Exemple de marci de oteluri:

a)oteluri turnate in piese:

- oteluri carbon turnate in piese(STAS 600-82): OT 40; OT 45; OT 50; OT 55; OT 60; OT 70, unde simbolul OT 40 reprezinta otel turnat cu rezistenta la rupere sr = 40 daN/mm

b)oteluri deformabile:

- cu destinatie generala (oteluri carbon de constructie):

- oteluri carbon de uz general: OL32; OL 34; OL 37; OL 42; OL 44;OL45; OL 50; OL 60; OL 70, unde simbolul OL 32 reprezinta otel laminat cu rezistenta la rupere sr = 32 daN/mm

- oteluri carbon de calitate: OLC 10; OLC 15; OLC 25; OLC 35; OLC 45; OLC 55; OLC 60, unde simbolul reprezinta otel carbon de calitate cu tratament termic de imbunatatire - calire , iar grupul de cifre exprima procentul de C in sutimi de procente;

- oteluri carbon superioare: OLC25X; OLC35X; OLC45X; OLC55X; OLC60X, unde simbolul reprezinta otel carbon superior cu tratement termic de revenire;

- cu destinatie precizata:

- oteluri carbon de scule: OSC 7; OSC 8; OSC 10; OSC 11; OSC 13, unde S - pentru scule, C - carbon, 7 - zecimi de % C;

- otel pentru piulite, fosforos: OP 25, unde P(fosfor) cu 0,25% fosfor;

- otel pentru rulmenti: RUL1, RUL2;

- otel pentru tevi: OLT 32; OLT 45, unde T- teava, 32-45= rezistenta la tractiune in daN/mm

oteluri pentru automate: AUT12; AUT20; AUT30; AUT40Mn, unde grupul de cifre este continutul de C in sutimi de procent, iar Mn - mangan.

b.)Fonte

Clasificarea si simbolizarea fontelor:

Fontele sunt aliaje ale fierului care contin mai mult fier (in greutate) decat oricare alt element de aliere si au un continut de carbon, in general, cuprins intre 2 si 6,67% C.

Dupa aspectul rupturii , fontele se impart in trei grupe mari:

fontele albe, elementele care favorizeaza obtinerea fontelor albe sunt : S, Mn, Cr, W,Mo, Va si O

fontele cenusii (de turnatorie), elementele care favorizeaza formarea grafitului sunt: Si, Al, Ni, Cu, Ti;

fontele pestrite.

Fontele cenusii, la randul lor , pot fi clasificate:

a)      dupa continutul in carbon echivalent Ce:

fonte hipoeutectice: Ce<4,3;

fonte eutectice: Ce

fonte hipereutectice: Ce>4,3;

b)      dupa forma grafitului:

fonte cu grafit lamelar;

fonte cu grafit nodular (fonte modificate);

fonte cu grafit in cuiburi (fonte maleabile);

c)      dupa structura masei de baza:

fonte perlitice;

fonte perlito-feritice;

fonte feritice;

fonte ferito-perlitice.

d)     dupa elementele de aliere:

fonte nealiate, care contin maxim 3%Si; 1,5%Mn; 0,3%P; 0,1%S;

fonte aliate, care contin: minim 0,3% Cr, Ni, Cu, Al (fiecare) si minim 0,1% Mn+V+Ti;

- fonte slab aliate: < 4% elemente de aliere;

- fonte mediu aliate: 4 8% elemente de aliere;

- fonte inalt aliate: > 10% elemente de aliere.

e)      dupa propietatile specifice:

fonta maleabila;

fonta antifrictiune;

fonta anticoroziva;

fonta refractara;

fonta rezistenta la uzare abraziva;

fonta turnata in piese pentru masini unelte.

Simbolizarea fontelor

Simbolizarea fontelor se face conform standardului european, adoptat ca standard roman SR EN 1560:1999 (Turnatorie. Sistem de simbolizare pentru fonte. Simbolizare alfanumerica si numerica.)

Exemple de marci de fonte:

a)      fonte cenusii cu grafit lamelar: Fc100; Fc150; Fc200; Fc250; Fc300; Fc350; Fc400, unde cifrele reprezinta rezistenta la rupere in zecimi. Ex: Fc400 reprezinta fonta cenusie cu rezistenta la rupere sr = 40 daN/mm

b) fonte modificate:

- fonte cenusii cu grafit nodular: Fgn370-17; Fgn400-12; Fgn450-5; Fgn500-7; Fgn600-2; Fgn700-2; Fgn800-2, unde simbolul Fgn400-12 reprezinta fonta cu grafit nodular cu rezistenta la rupere sr = 40 da    N/mm si e= 12% alungire.

- fonte maleabile albe: Fma350; Fma400;

- fonte maleabile negre: Fmn300; Fmn320; Fmn350; Fmn370;

- fonte maleabile perlitice: Fmp450; Fmp500; Fmp550; Fmp600;

Fmp650; Fmp700, unde la fiecare din fontele exemplificate mai sus   

cifrele reprezinta rezistenta la rupere in zecimi , de exemplu Fma350

este fonta maleabila alba cu rezistenta la rupere sr = 40 da N/mm

c) Materiale metalice neferoase

Metalele si aliajele neferoase prezinta un interes sporit datorita unor propietati deosebite fata de oteluri si fonte cum sunt:

rezistenta la gripare;

rezistenta la coroziune in anumite medii;

conductivitate termica si electrica superioara;

duritate ridicata;

greutate volumica redusa;

etc.

Cuprul

Este un metal relativ moale, plastic si care prezinta o retea cristalina tip cub cu fete centrate. Cuprul prezinta o foarte buna conductivitate termica si electrica, capacitate mare de aliere cu alte metale, rezistenta foarte buna la coroziune

Se utilizeaza la fabricarea conductoarelor electrice, tevilor de diametru mic, etc. aliajele principale ale cuprului sunt:

a) Alamele care sunt aliaje ale sistemului Cu-Zn si care pot fi aliate cu Pb, Sn, Si, Al, Ni, etc. pentru imbunatatire propietatilor fizico-mecanice

alame Cu-Zn

- pentru turnatorie:CuZn33Pb2T, CuZn40PbSnT;

- deformabile: CuZn5, CuZn36Pb1, CuZn39AlMn3Fe.

b) Bronzurile sunt aliajele cuprului cu celelalte elemente de aliere cu exceptia zincului. Cea mai larga utilizare o au bronzurile cu staniu, bronzurile cu aluminiu, bronzurile cu siliciu, bronzurile complexe cu aluminiu si fier.

Se disting urmatoarele categorii de bronzuri:

bronzuri cu 7-8% Sn si alte elemente de aliere;

bronzuri cu 8-10% Sn, pentru constructii mecanice in care sunt utilizate sub forma de cuzineti, robineti, angrenaje, etc. ;

bronzuri cu plumb, care contin 0,5-10% Sn si 8-30% Pb, folosite in special pentru cuzineti;

bronzuri cu pana la 7% Al, pentru deformare plastica la rece;

bronzuri cu 10-11% Al, pentru deformare plastica la cald;

bronzuri cu 9-15% Al, pentru piese turnate.

Aluminiul

Aluminiul prezinta greutate volumica mica, rezistenta mecanica si duritate scazuta, plasticitate ridicata.

Din cauza rezistentei scazute la rupere, aluminiul se utilizeaza de obicei sub forma de aliaje, elementele principalele de aliere fiind Cu, Si, Mg, etc.

a)Aliaje de aluminiu deformabile pot fi binare sau complexe. Aliajele care nu se durifica prin tratament termic sunt:

aliajele Al-Mn, cu 1,0-1,6% Mn, utilizate pentru piese ambutisate;

aliajele Al-Mg, cu 1,0-1,7% Mg si 0,1-0,6% Mn, utilizate sub forma de profile, table, benzi, pentru rezervoare, caroserii, etc.

Aliajele care se durifica prin tratament termic sunt aliaje complexe, reprezentativ fiind aliajul duraluminiu.

Duraluminiul este aliajul Al-Cu care contine 3,8-4,8% Cu, 0,4-0,8% Mg, 0,4-0,8% Mn, maximum 0,7% Si si maximum 0,7% Fe.

b)Aliaje de aluminiu pentru turnatorie sunt aliaje binare dar mai ales complexe.

Aliajele de aluminiu pentru turnatorie pot fi sau nu, durificabile prin tratament termic.

Un loc aparte intre aliajele de turnatorie il ocupa aliajele sistemului Al-Si, denumite siluminuri, care pot fi binare sau complexe.

Titanul

Are o rezistenta mecanica buna, este usor, rezistenta la coroziune, conductivitate termica mica. Se utilizeaza in aeronautica, navigatie, in unele ramuri ale industriei chimice, petroliere, la elaborarea si alierea otelurilor, in industria vopselelor ca pigment, carbura de Ti la obtinerea sculelor de aschiat cu carburi de Ti.

Nichelul

Este tenace, maleabil si ductil, are o mare rezistenta la rupere, se poate lamina, forja, trefila, este anticoroziv. Se utilizeaza in industria chimica la obtinerea unor catalizatori, in metalurgie ca element de aliere a otelurilor si fontelor la realizarea unor aliaje cu mare permeabilitate magnetica.

Cobaltul

Este un metal putin raspandit in natura si are propietati asemanatoare nichelului. Este magnetic, forjabil si mai dur decat fierul. Cobaltul se foloseste in industrie la elaborarea otelurilor pentru magneti permanenti, a otelurilor refractare si antiacide, a otelurilor rapide, in industria sticlei si clorantilor, la acoperiri metalice de protectie si decorative, etc.

1.2 Tratamente termice si termochimice

a)      Tratamente termice

Tratamentele termice sunt procese tehnologice formate din operatii de incalzire, mentinere si racire, aplicate produselor metalice (semifabricate, piese, scule) in scopul obtinerii unor asociatii de propietati (tehnologice sau de exploatare) determinate de anumite stari structurale si de tensiuni interne.

Succesiunea de operatii care caracterizeaza un tratament termic se numeste ciclu de tratament termic.

Parametrii care determina un ciclu de tratament termic sunt urmatorii:

temperatura initiala a piesei, Tpi

temperatura finala a piesei, Tpf

durata incalzirii, ti

durata de mentinere la temperatura finala, tm

durata racirii, tr

viteza de incalzire, vi=(T -T Dt. in grade Celsius/s; ;

viteza de racire, vr

durata ciclului de tratament termic, tc

temperatura suprafetei piesei, Ts

temperatura centrului piesei, Tc.

Astfel tratamentele termice pot fi clasificate dupa urmatoarele criterii:

a)dupa mecanismul de transformarii interioare

tratamente termofizice;

tratamente termochimice;

tratamente termomecanochimice;

tratamente termomagnetice;

tratamente termomecanomagnetice;

tratamente termoelectrochimice.

b)dupa adancimea de penetrare a tratamentului termic:

tratamente patrunse:

- termofizice;

- termomecanice;

- termomagnetice;

- termomecanomagnetice.

tratamente superficiale:

- termofizice;

- termochimice;

- termomecanochimice;

- termoelectrochimice.

tratamente de suprafata:

- CVD - depunere de vapori chimici;

- PVD - depunere de vapori fizici.

c)    dupa natura aliajelor:

tratamente termice ale otelurilor;

tratamente termice ale fontelor;

- tratamente termice ale neferoaselor.

b)      dupa natura organelor de masini sau semifabricatelor:

tratamente ale rotilor dintate;

tratamente ale arborilor;

tratamente ale rulmentilor;

tratamente termice ale sculelor;

tratamente termice ale sarmelor;

etc.

Clasificarea operatiilor de tratament termic

Dupa rolul lor in procesul tehnologic, operatiile de tratament termic se grupeaza in :

operatii de baza, care la randul lor sunt: de incalzire, de mentinere si de racire;

operatii secundare (complementare): de curatire (decapare, spalare, polizare), de indreptare, de control si sortare a pieselor, de incarnare - descarcare a pieselor;

operatii auxiliare: de pregatirea mediilor de incalzire si racire, de control al instalatiilor, etc.

Operatia de incalzire

Operatia de incalzire a unui corp, presupune acumularea unei cantitati de caldura de carte acel corp, avand ca efect ridicarea temperaturii corpului.

Operatia de incalzire este caracterizata de urmatorii parametrii: temperatura initiala a piesei, temperatura finala a piesei, durata incalzirii pana la temperatura finala, viteza incalzirii, temperatura centrului piesei, temperatura suprafetei piesei.

Pentru tratamentele termice si termochimice , cea mai larga utilizare o au urmatoarele procedee de incalzire: in cuptoare, in bai de saruri sau metale topite, in pat fluidizat, prin efect Joule, prin CIF (curenti de inalta frecventa).

Din punct de vedere al continuitatii, incalzirea poate fi:

incalzirea intr-o singura treapta;

incalzirea in doua trepte.

Operatia de mentinere

Operatia de mentinere are ca scop egalizarea temperaturii pe sectiunea piesei si desavarsirea transformarilor structurale prevavute.

Parametri operatiei de mentinere sunt: temperatura de mentinere(Tf), durata de mentinere(tm) si gradul de egalizare(ge).

Atmosferele controlate sunt medii de incalzire si racire ale produselor, in timpul tratamentelortermice, care realizeaza un echilibru cu piesa, deci o atmosfera neutra.

Dupa modul de producere si mareria prima utilizata , atmosferele controlate se clasifica astfel:

atmosfere controlate, produse prin gazeificarea combustibililor solizi;

atmosfere controlate produse prin combustia, cracarea sau disocierea hidrocarburilor gazoase sau lichide, urmate eventual de purificarea de: CO H O, CO;

atmosfere controlate produse prin disocierea amoniacului sau substantelor organice lichide;

atmosfere controlate,preparate si imbuteliate in afara sectiilor de tratamente tremice: hidrogen tehnic, gaze inerte, amestecuri de gaze.

Operatia de racire

Operatia de racire a unui corp presupune cedarea cantitatii de caldura inmagazinata de acel corp, avand ca efect scaderea temperaturii corpului.

Operatia de racire este caracterizata de urmatorii parametri: temperatura initiala a piesei, durata racirii, viteza de racire si temperatura finala a racirii.

Principalele medii de racire industriale pot fi impartite in:

medii de racire lichide;

medii de racire gazoase;

medii de racire solide;

medii de racire mixte (gaz+lichid, gaz+particule solide pulverizate).

b)     Tratamente termochimice:

Tratamentul termochimic reprezinta un proces de imbogatire a straturilor superficiale ale unei piese cu anumite elemente chimice, in vederea obtinerii unor anumite propietati mecanice.

Un tratament termochimic comporta trei procese elementare:

disocierea;

absortia;

difuzia.

Modul de desfasurare a unui tratament termochimic si rezultatele obtinute, depind fundamental de modul in care sunt conduse si corelate cele trei procese elementare.

In functie de elementele chimice care difuzeaza, tratamentele termochimice pot fi de:

cementare (carburare) pentru carbon;

nitrurare pentru azot;

carbonitrurare pentru carbon si azot;

borurizare pentru bor;

etc.

Carburarea

Carburarea sau cementarea cu carbon consta in incalzirea otelurilor cu continut mic de carbon (0,10-0,25%) in medii carburante, la temperaturi peste Ac (in domeniul de stabilitate a austenitei), mentinerea un timp relativ indelungat la temperatura de tratament pentru producerea difuziei carbonului pe adancimea precisa si racirea lenta in cuptor.

Nitrurarea

Tratamentul termochimic de nitrurare consta in difuzia atomilor de azot in straturile superficiale ale pieselor din otel. Atomii de azot care difuzeaza , formeaza nitruri foarte dure cum sunt: nitrurarea de aluminiu (NAI), nitrurile de fier (NFe si NFe ), nitrura de crom (NCr), etc. Teoretic toate otelurile pot fi nitrurate. Nitrurarea clasica se aplica otelurilor aliate cu aluminiu (oteluri de nitrurare) si consta din incalzirea pieselor intr-un mediu (lichid sau gazos) bogat in azot.

Carbonitrurarea

Carbonitrurarea este tratamentul termochimic care asigura difuzia simultana a atomilor de carbon si de azot in straturile superficiale ale pieselor din otel. Se supun tratamentului de carbonitrurare oteluri slab aliate cu continut redus de carbon (0,10-0,20%). Temperatura de carbonitrurare este inferioara temperaturii de carburare.

Alitarea

Alitarea sau calorizarea reprezinta o difuziune de aluminiu in otel, in vederea realizarii unei rezistente marite la temperaturi ridicate.

Tratamentele de acoperire a otelului in bai topite de zinc, cositor, etc. sunt procedee bazate pe difuziune, pentru a realiza in special protectii impotriva coroziunii.

1.3 Procedeul de elaborare a semifabricatelor

Semifabricatul (semi. + fabricat) este un produs cu un anumit grad de prelucrare, care se livreaza unei alte sectii sau intreprinderi, pentru a fi prelucrat , in continoare , in vederea obtinerii unui produs finit.

Semifabricatele se folosesc pe scara larga la constructiile de masini, cu scopul de a obtine o economie de material si de timp de executie . In majoritatea cazurilor , semifabricatele care urmeaza a fi introduse in productie , sosesc in uzina cu dimensiunile de fabricatie, care difera de cele ale pieselor care urmeaza sa fie executate din ele. In sectiile prelucratoare , pentru a ajunge produse finite, semifabricate trec printr-o succesiune de operatii, care le modifica forma, dimensiunile si proprietatile mecanice initiale.

TIPURI DE SEMIFABRICATE

Semifabricatele standardizate, care sunt folosite in constructia de masini, pot fi clasificate in functie de natura materialului si modul de eleborare.

1. In functie de natura materialului, semifabricatele pot fi din: otel (otel carbon obisnuit, otel carbon de calitate, otel carbon pentru scule, otel pentru arcuri, otel aliat etc), metale si aliaje grele ( alama, bronz, cupru, plumb si zinc) si metale si aliaje usoare (aluminiu si aliaje ale aluminiului)

2. In functie de modul de elaborare, semifabricatele pot fi: turnate, obtinute prin deformare plastica sau prin metode combinate, sinterizate sau din materiale plastice.

Semifabricate turnate

Turnarea permite obtinerea de semifabricate intr-o gama larga de dimensiuni si greutati. Forma lor este strans legata de forma pieselor finite.

Clasificarea semifabricatelor turnate se poate face dupa mai multe criterii:

a)      dupa greutate - usoare, de greutate medie, grele

b)      dupa complexitatea formei - simple si complexe

c)      dupa tipul formei de turnare - semifabricate executate in forme temporare , semipermanente si permanente

d)      dupa procedeul de turnare - turnare in forme, centrifugala, sub presiune, turnare de precizie in coji de bachelita sau cu modele fuzibile, in vid etc

e)      dupa material - fonta, oteluri, metale si aliaje neferoase.

Semifabricatele obtinute prin turnare sunt:

- lingouri - semifabricate de forme simple, destinate prelucrarii prin deformare plastica sau retopirii pentru elaborare de aliaje

- profile turnate- semifabricate cu sectiune patrata, hexagonala, circulara etc.

Precizia semifabricatelor turnate depinde de procedeu, de calitatea modelului, de modul de formare si de marimiea pieselor. Calitatea suprafetelor depinde de calitatea materialului de vopsire a formelor si de metoda de curatire a semifabricatelor. Marimile adaosurilor de prelucrare si a abaterilor limita, pentru piesele turnate, sunt indicate in standarde.

Semifabricate obtinute prin deformare plastica

Principalele procedee de obtinere a semifabricatelor prin deformare plastica sunt: forjarea, laminarea, trefilarea, tragerea, extrudarea, matritarea si stantarea.

Semifabricate forjate

Se clasifica, dupa dimensiuni, in semifabricate mici, de marime mijlocie si mari, iar dupa greutate in semifabricate usoare, de greutate medie si grele. Dupa importanta lor in exploatare, piesele din otel forjat se impart in 4 categorii:

v     Categoria I - piese fara solicitari deosebite;

v     Categoria II - piese importante sau piese mari;

v     Categoria III - piese foarte importante;

v     Categoria IV - piese cu o importanta deosebita;

Piesele forjate au caracteristici mecanice superioare produselor obtinute prin laminare, dar mai ales pieselor obtinute prin turnare, datorita structurii de forjare, care este omogena si densa. Conditiile tehnice generale pentru piesele forjate din otel carbon, otel de calitate, otel aliat de constructii, aliaje de aluminiu, cupru si magneziu sunt indicate in standarde.

Semifabricatele laminate au forme geometrice regulate , sunt caracterizate printr-o lungime foarte mare in raport cu sectiunea si se clasifica in:

- semifabricate propriu-zise, care sunt: blumuri, sleburi, tagle, platine;

- profile laminate care se impart in:

. profile simple sau bare - patrate, rotunde, hexagonale, triunghiulare, ovale, semirotunde, segment.

. profile fasonate -otel cornier, profil I, profil U, profil T, sina, otel Z, otel pentru stalpi.

table, benzi. Tablele obtinute prin laminare pot fi : groase sau subtiri. O varianta a tablei subtiri este platbanda, caracterizata de lungimea foarte mare in raport cu latimea. O categorie aparte de table subtiri o constituie foitele, caracterizate de grosimi foarte mici (0,15 mm) folosite in industria alimentara usoara, electronica, electrotehnica etc.

tevi laminate - pentru constructii, utilaje sau instalatii

sarme drepte sau colaci - cu sectiune lata, rotunda, trapezoidala. Suprafata lor poate fi neteda sau striata.

produse speciale - discuri, roti, bandaje, axe, palete etc

profile periodice - bile, axe, nituri etc.

Semifabricate trefilate, din oteluri sau metale si aliaje neferoase, se prezinta sub forma de sarma. Ele sunt caracterizate printr-o precizie inalta a dimensiunilor si a formei.

Semifabricatele trase, din oteluri sau metale si aluaje neferoase, sunt sub forma de bare, tevi, sarme sau profile de forme variate. Indeplinesc conditii tehnice similare cu produsele trefilate.

Semifabricatele extrudate, din oteluri, aliaje de aluminiu si de cupru, staniu, plumb etc., sunt sub forma de bare, tevi, profile complicate care nu pot fi realizate prin alte procedee de prelucrare plastica sau sunt mai economic de realizat prin extrudare.

Semifabricatele matritate se clasifica, de asemenea , dupa dimensiuni si greutate, ca si cele forjate. Piesele matritate din otel carbon si otel aliat, cu masa de 0,250-250kg/buc, executate pe toate utilajele de matritat, cu exceptia preselor hidraulice.

Semifabricatele stantate se obtin din table sau benzi de otel din metale si aliaje sub forma de fasii, bucati, discuri cu un contur variat.

. Semifabricate obtinute prin metode combinate. Au forme complexe , care sunt descompuse in parti simple, executate prin metodele obisnuite si asamblate apoi prin sudare. Metoda are avantajul ca rezulta un semifabricat mai usor ca cel turnat, cu calitatile materialelor deformate, usor de executat si mai economic.

.Semifabricate sinterizate. Sunt obtinute prin metoda metalurgiei pulberilor, intr-o productie de serie mare sau de masa. Au dimensiuni mici, precizie ridicata si adaosuri de prelucrare foarte mici sau sunt lipsite complet de aceste adaosuri. Sunt utilizate la o serie de organe de masini ca: bucse, cuzineti, roti dintate, segmenti etc.

.Semifabricate din materiale plastice. Se prezinta sub forma de bare, placi, foi, piese brute, profile tubulare, confectionate prin laminare, extrudare sau turnare.

Bibliografie

MIHAILA IOAN, MIHAILA STEFAN - Tehnologii mecanice, Editura

Univeresitatii din Oradea, 2004   

MUDURA PAVEL - Tratamente termice, Editura Universitatii din Oradea, 2003

PETRU UNGUR, VICTOR CARP - Studiul materialelor, Editura Didactica si Pedagogica, R.A. , Bucuresti, 2003