5. MATERIALE ŞI TRATAMENTE PENTRU GHIDAJE

Ansamblul sanie-ghidaj este un organ de maşină, specific maşinilor-unelte, având o importanţă capitală în asigurarea preciziei dimensionale şi de formă a suprafeţelor pieselor prelucrate pe acestea.

In funcţie de natura frecării, ghidajele pot fi: - ghidaje fără elemente intermediare (cu alunecare); - ghidaje cu elemente intermediare (cu rostogolire).

5.1. Ghidaje cu alunecare Ghidajele cu alunecare ale maşinilor-unelte se construiesc în două forme: - ghidaje dintr-o bucată cu batiul; - ghidaje aplicate Ghidajele dintr-o bucată fac corp comun cu batiul maşinii-unelte sau cu

elementul mobil, ceea ce presupune confecţionarea fiecărui element din acelaşi material cu cel al ghidajelor. Deoarece confecţionarea ghidajelor presupune materiale cu anumite calităţi, întotdeauna superioare celor pentru construcţia batiurilor sau elementelor mobile, rezultă clar dezavantajul acestor tipuri de ghidaje. Dacă se adaugă acestui dezavantaj şi dificultăţile de prelucrare datorate gabaritului şi greutăţii batiului, în special, este justificată tendinţa de folosire a ghidajelor aplicate. Dacă totuşi se adoptă soluţia ghidajelor dintr-o bucată, materialele utilizate, precum şi tratamentele care se pot aplica sunt:

fonte (fontă cenuşie, fontă maleabilă, fontă globulară, fontă modificată, fontă aliată). Tratamentul aplicat: detensionare, pentru înlăturarea totală a tensiunilor interne (pe cale mecanică - prin solicitări variabile, prin vibraţii, prin tensionări mecanice suplimentare - sau pe cale termică - la temperatura mediului ambiant, timp de 6...12 luni - îmbătrânire naturală sau prin încălzire la 400...650 oC, menţinere 2...6 ore, răcire lentă în cuptor - îmbătrânire artificială).

oţeluri carbon nealiate, cu conţinut scăzut de carbon (OL 32, OL 34. OL 37, OL 42, OL 50). Tratamentul aplicat: recoacere de normalizare.

Ghidajele aplicate pe batiu sau pe elementul mobil elimină dezavantajele

prezentate mai sus. Acest lucru se realizează prin construirea batiului sau elementului mobil dintr-un material de calitate inferioară, deci mai ieftin.

Faţă de ghidajele dintr-o bucată, ghidajele aplicate prezintă unele avantaje:

- durabilitate mai mare ca urmare a folosirii calităţilor superioare de materiale;

- prelucrare mai uşoară; - posibilitatea înlocuirii în cazul unei uzuri accentuate. Dezavantajul ghidajelor aplicate constă în faptul că ele necesită efectuarea

unor prelucrări suplimentare pentru fixarea lor, înregistrându-se astfel o scumpire a maşinii.

Materialele folosite în construcţia ghidajelor aplicate sunt: fontele, oţelurile de calitate şi aliate şi materialele plastice.

Dintre fonte, la executarea ghidajelor se utilizează fontele cenuşii, fontele modificate şi fontele aliate.

Fontele cenuşii cele mai folosite sunt cele de calitate superioară, cu structură perlitică. Astfel, fonta Fc35 se poate folosi pentru ghidaje supuse la o presiune de contact până la 20 daN/cm2, iar fonta Fc 25, la o presiune până la 5 daN/cm2.

Fontele modificate au rezistenţa la uzură de circa 3 ori mai mare comparativ cu fontele cenuşii, iar proprietăţile generale se apropie de cele ale oţelurilor.

Fontele aliate au rezistenţă şi mai mare la uzură, însă sunt mult mai scumpe. Se utilizează fonte aliate cu Ni, Cr, Mg, Ti, etc.

Dintre oţeluri sunt recomandate cele de cementare OLC 15 şi OLC 20, călite şi răcite în ulei.

Oţelurile de cementare se utilizează pentru ghidaje cu lungime ce nu depăşeşte 500...700 mm (dacă ghidajele sunt mai lungi se utilizează mai multe bucăţi); aceasta deoarece aceste materiale au tendinţe puternice de deformare în timpul tratamentului termic. După călire şi răcire în apă se supun unei reveniri, în urma căreia duritatea lor ajunge la 52...60 HRC.

Folosirea oţelurilor aliate este justificată numai datorită faptului că ele au o tendinţă de deformare mai mică în timpul tratamentului termic. Din acest motiv, oţelurile aliate cu crom (de exemplu 41C10) se folosesc pentru executarea ghidajelor lungi dintr-o singură bucată. După călire cu răcire în ulei se execută şi la acestea o revenire, în urma căreia duritatea va fi tot de 52...60 HRC.

Ghidajele aplicate din materiale plastice (de exemplu textolit, PTFE, răşini epoxidice etc.) se utilizează în special la maşini-unelte grele, cum sunt strungurile carusel, maşinile de frezat longitudinal, maşinile de rabotat, maşinile de broşat etc., precum şi la maşinile unelte-mijlocii cu viteze mari de alunecare, la care principala formă de uzură a ghidajelor o constituie griparea.

Ghidajele din materiale plastice înlătură pericolul apariţiei fenomenului de “stick-slip”, care face ca mişcările de avans, îndeosebi cele cu viteze foarte mici să se producă sacadat, neuniform.

Ele se aplică în general pe elementul mai scurt, adică pe sanie sau masă, iar fixarea se poate face în mai multe moduri:

- cu şuruburi din alamă şi ştifturi din fontă; - cu şuruburi din oţel, cu dopuri şi ştifturi din textolit (figura 5.1.); - prin lipire cu diverşi adezivi - prin aplicare directă. Fixarea prin ultimele două procedee are avantajul că reduce grosimea

ghidajelor aplicate de la 8...10 mm (la cele fixate cu şuruburi) la numai 2...5 mm.

Pentru ghidajele realizate prin aplicare directă se utilizează cu precădere răşinile epoxidice, principalele avantaje fiind: presiuni statice pe ghidaje până la

750 daN/cm2, temperatură de utilizare până la 80 oC, rezistenţă la atac chimic din partea multor medii agresive (mai puţin acetonă, benzen şi toluen), prelucrare uşoară prin aşchiere (cu scule din carburi metalice).

Fig.5.1.Ghidaje din textolit, fixate cu şuruburi

Un dezavantaj îl constituie faptul că materialele plastice au un coeficient

de conductivitate termică mic (de 100...150 ori mai mic decât al fontei), ceea ce face ca la frecarea uscată acestea să se încălzească foarte mult, până la 120...130 oC, temperatură la care devin fragile şi se rup.

5.2. Ghidaje cu rostogolire Ghidajele cu rostogolire sunt tot mai mult utilizate în construcţia de

maşini, datorită frecării reduse, preciziei de execuţie şi uniformităţii deplasării (figura 5.2.).

1

2

Fig.5.2.Ghidaj cu rostogolire

Corpurile de rulare 1, care pot fi bile, role sau ace, se execută din oţeluri cu duritate ridicată (61...65 HRC), călite, rectificate şi lepuite (RUL 1, RUL 2).

Căile de rulare 2 se execută din oţeluri de calitate (OLC 55, OSC 8, OSC 10), fiind necesare apoi operaţiile de călire şi superfinisare.