Cruce cardanicaCruce cardanica

CAPITOLUL 1

STABILREA ROLULUI FUNCŢIONAL AL PIESEI FOLOSIND ANALIZA MORFAFUNCŢIONALĂ A

SUPRAFEŢELOR

Cunoaşterea rolului funcţional al piesei este prima etapă în proiectarea oricărui proces tehnologic de realizare a piesei respective rolul funcţional al piesei este dat de rolul funcţional al oricărei suprafeţe ce delimitează piesa in spaţiu de aceea in primul rând se stabileşte rolul funcţional al fiecărei suprafeţe din punct de vedere al rolului lor funcţional suprafeţele se clasifică în:

- suprafeţele de asamblare –caracterizate prin:- o anumită configuraţie geometrică;- precizie dimensională ridicată;- rugozitate mică;

- prescripţii referitoare la forma geometrică;- prescripţii referitoare al poziţia suprafeţei in raport cu alte

suprafeţe;- eventuale prescripţii referitoare la duritatea suprafeţei.- suprafeţe funcţionale – caracterizate prin:- precizie dimensională ridicată(depinde de rolul funcţional in

ansamblul din care face parte);- rugozitate mică(uneori este mare , depinde de rolul funcţional);- prescripţii referitoare la poziţia suprafeţei in corespondenţă cu alte

suprafeţe;- eventuale prescripţii referitore la configuraţia geometrică;- eventuale prescripţii referitoare la proprietăţile mecanice, aspectul

suprafeţelor.- suprafeţe tehnologice – apar în timpul prelucrări şi ajută la

poziţionarea piesei în vederea prelucrări ele pot rămâne după terminarea prelucrări sau pot dispare, in funcţie de configuraţia geometrică finală a piesei . Se caracterizează prin:

- precizie dimensională corespunzătoare(neprecizată, de cele mai multe ori cote libere);

- rugozitatea suprafeţei corespunzătoare cu procedeul tehnologic de realizare a suprafeţei;

- fără prescripţii sau eventuale prescripţii referitoare la forma geometrică;

- eventuale prescripţii referitoare la poziţia suprafeţei in raport cu suprafeţele ce urmează a fi prelucrate.

- suprafeţe auxiliare (de legătură) – fac legătura intre suprafeţele funcţionale şi cele de asamblare. Se caracterizează prin:

- precizia dimensională mică (neprecizată);- rugozitatea suprafeţei mare (cea care rezulta din procedeul de

obţinere a semifabricatului);- fără prescripţii referitoare la precizia de forma;- fără prescripţii referitoare la precizia de poziţii.Cunoscând aceste elemente referitoare al tipurile de suprafeţe

ce delimitează o piesă în spaţiu se poate stabili rolul funcţional al unei piese fără a cunoaşte ansamblul din care face parte piesa sau se poate proiecta o piesă care să îndeplinească un anumit rol funcţional impus.

Metoda folosită pentru stabilirea rolului funcţional posibil sau pentru proiectarea unei piese care să îndeplinească un anumit rol funcţional impus poarta numele de metoda de analiză morfofuncţională a suprafeţelor.

Acesta metodă presupune parcurgerea intr-o succesiune logică a următoarelor etape:

- descompunerea piesei în suprafeţe cât mai simple (plane, cilindrice, conice, evolventice, elicoidale etc.);

– notarea tuturor suprafeţelor ce delimitează piesa in spaţiu ;– analizarea fiecărei suprafeţe în parte din următoarele puncte de

vedere: forma geometrică a suprafeţei, dimensiuni de gabarit, precizie dimensională, precizie de formă, precizie de poziţie, rugozitate şi duritate;

– întocmirea uni graf ” suprafeţe – caracteristici “ – stabilirea rolului funcţional al piesei , se face în urma analizei

de corelaţie a diferitelor tipuri de suprafeţe obţinute in graful suprafeţe – caracteristici . Rolul funcţional impus unei pese se obţine presupunând pentru suprafeţele ce delimitează piesa in spaţiu caracteristicile corespunzătoare tipurilor de suprafeţe (de asamblare, funcţionale, tehnologice, sau auxiliare).

Ţinând cont de rolul funcţional al fiecărei suprafeţe în parte si analizând forma şi dimensiunile piesei, ne rezultă că aceasta va fi folosită la transmiterea mişcării pentru o transmisie auto ca cruce cardanică .

Graful „Suprafeţe – Caracteristici“Nr. Crt.

Suprafaţa nr.

Forma geometrica a

suprafeţei

Dimensiunea de gabarit

Caracteristici Tipul si rolul

suprafeţei

Procedee tehnologice de obţinere Obs.Precizia

dimensionalaPrecizia de

formaPrecizia de

poziţieRugozita-

tea Duritatea

1S1 Circulară R10 ________ ________ ________ 1,6 În funcţie de

materialAuxiliară

-turnare-defornare-aşchiere

2S2 Tronconică 2X45 ________ ________ ________ 1,6 În funcţie de

materialAuxiliară


3S3 Cilindrică 24 _________ _________ | 0,03 | A 0,8 În funcţie de

materialFuncţională



materialAuxiliară


5S5 Cilindrică 28 ________ ________ ________ 1,6 În funcţie de

materialDe

asamblare


6S6 Rază de

racordareR 10 ________ ________ ________ 1,6 În funcţie de

materialTehnologică

-turnare-defornare

7S7 Elicoidală M 10 ________ ________ ________ 1,6 În funcţie de

material

De asamblare



material

De asamblare


9S9 Plană 1 ________ ________ ________ 1,6 În funcţie de

material

De asamblare



material

De asamblare


11S11 Plană 14,5 ________ ________ ________ 1,6 În funcţie de

material

De asamblare


12S12 Circulară 39 ________ ________ ________ 1,6 În funcţie de

material

De asamblare



materialAuxiliară


14S14 Plană 37 ________ ________ ________ 1,6 În funcţie de

materialAuxiliară


Capitolul 2Alegerea materialului optim folosind metoda

valorilor optimeDupă stabilirea rolului funcţional se alege materialul optim ce va fi folosit

la obţinerea piesei. Rolul funcţional ne arată şi proprietăţile pe care trebuie să le îndeplinească piesa . O alegere optimă a unui material pentru o anumită destinaţie , este o problemă foarte complexă ce trebuie rezolvată de proiectant.

Concluzia este că dacă se doresc anumite proprietăţi se face o proiectare a materialului cu o astfel de structură care să implice cerinţele cerute de rolul funcţional . Adică se alege acel material care să îndeplinească cerinţele minime de rezistenţă şi durabilitate ale piesei în condiţiile unui preţ de cost minim şi al unei fiabilităţi sporite. Proprietăţile unui material trebuie considerate ca o sumă de relaţii între material şi mediul înconjurător în care va lucra.

Prezentăm o clasificare a proprietăţilor din punct de vedere al alegerii materialului optim şi a caracteristicilor acestuia :

Proprietăţi

Funcţionale

Fizice Greutate specifică , temperatura de topire , condiţii termice

Chimice Rezistenţa la coroziune

Mecanice Rezistenţa la rupere , duritatea

Electrice Conductibilitate , impedanţă

Magnetice Permeabilitate magnetică

Optice Opacitate , reflexie

Nucleare Perioada de înjumătăţire , absorbţia , atenuarea

Estetice Culoare , aspect , grad de netezime

Proprietăţi

Tehnologice

Turnabilitate

Deformabilitate

Uzinabilitate

Călibilitate

Sudabilitate

Proprietăţi

Economice

Preţ de cost , consum de resurse şi de energie , coeficient de poluare si coeficient de protecţie a operatorului

Nr. crt.

Proprietatea Game de variate

Nota

Obs.

0 1 2 3 4

1 Densitatea materialului. Ρ in [Kg/dm3]

< 5,0 15,0…10,0 2

>10 32 Conductibilitate termica Cr

in [cal/cm*s*° C]<0,2 1

0,2…0,4 2>0,4 3

3 Rezistenta la coroziune. Rc viteza de coroziune

in[mm/an]

<0,02 3

0.02…0,05 2

>0,05 1

4 Duritatea. HB, in [HB]

<90 190…160 2

>160 35 Modulul de elasticitate. E

in [daN/cm2]<10 6 1

10 6…2,0*10 6 2>2,0*10 6 3

6 Rezistenta la curgere a materialului Rp 0,2

In [N/mm2]

<700 1700…1500 2

>1500 37 Rezistenta la rupere. Rm ,

in [daN/mm2]<35,0 1

35,0…60,0 2>60,0 3

8 Rezistenta la oboseala. σ1

In [N/m2]<300 1

300…1000 2>1000 3

9 Alungirea relativa At[%]

<20% 120%…40% 2

>40% 310 Rezilienţa KCU 30/2

in [J/cm2]<50 1

50…100 2>100 3

11 Rezistenţa la fluaj in [N/mm2]

<100 1 Se ţine cont şi de

temperatura100…300 2

>300 312 Proprietăţile tehnologice

(turnabilitatea ,deformabilitatea , uzinabilitatea , sudabilitatea ,

călibilitatea)

Satisfăcătoare 1 Notarea se face cu

calificativeBună 2

Foarte bună 3

13 Preţul de cost , PC in [lei/kg]

<500 3500…1000 2

>1000 1

Obs

.

23

opti

m

10

Σ

t kd k

k=1 22 2,35

2,05

2,20

1,85

2,25

2,40

2,30

2,10

2,30

2,20

2,20

1,95

2,05

2,15

1,70

Pro

pri

etă

ţi

econ

omic

e

Pre

ţul d

e co

st

[lei

/kg] T

10 21 3 2 3 2 3 3 3 3 3 2 1 3 2 3 1

V 20

500

1000

300

900

450

475

400

425

750

750

1300

350

625

390

1200

Pro

pri

etăţ

i teh

nol

ogic

e

Uzi

nab

ilit

atea

T9 19 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2 3 3 3 3

Cal

fica

tiv

18 FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB B B FB

FB

FB

FB

Def

orm

abil

itat

ea T8 17 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 2 0 1

Cal

ifi

cati

v

16 FB S S S S S S S S S S N B N S

Tu

rnab

ilit

atea

T7 15 3 3 3 3 2 2 3 3 3 3 2 3 3 3 3

Cal

ific

ati

14 FB

FB

FB

FB B B FB

FB

FB

FB B FB

FB

FB

FB

Pro

pri

etăţ

i Fu

ncţ

ion

ale

Mec

anic

e

(E*1

0 p

6)[d

aN/m

m2 ]

T6 13 1 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 2 1 2 2

V 12 0.74 1.2

1.6

1.5

1.7

2.1

2.1

2.1

2.1

2.1

2.1

1.3

0.8

1.6

1.2

Rez

iste

n-

ţa la

ru

per

e[d

aN/

mm

2 ] T5 11 1 3 3 1 2 2 2 1 2 3 2 1 1 3 1

V 10 30 64 70 60 45 58 54 40 60 95 60 40 20 65 30

Du

rita

tea

[HB

] T4 9 1 1 3 1 3 3 3 2 3 3 3 3 1 3 1

V 8 50 60 280

20 120

164

187

110

169

217

187

260

90 250

65

Ch

imic

e

Rez

iste

n-ţ

a la

co

rozi

un

e[m

m/a

n] T3 7 3 2 1 2 2 2 2 2 2 2 3 1 3 1 2

V 6

<.0

5

>.0

5

>.0

5

>.0

5

<.0

5

<.0

5

<.0

5

<.0

5

<.0

5

<.0

5

<.0

2

>.0

5

<.0

1

>.0

5

<.0

3

Fiz

ice Con

du

ctib

ili

tate

a te

rmic

ă[c

al/

cm*s

*°C

]

T2 5 2 2 1 2 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 2

V 4

0.25 0.3

0.01

0.25 0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.3

0.14

0.20

0.14 0.2

Den

sita

-tea

[Kg/

dm

3 ] T1 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 2 2

V 2 2.8

8.8

7.32 8.8

7.3

7.3

7.7

7.4

7.4

7.5

7.5

7.3

2.6

7.36 8.4

Mat

eria

-lu

l 1

Dur

alum

iniu

CuZ

n15

Fgn

-700

-2

CuS

n10

OL

37

OL

50

OL

C45

OT

40

OT

60

41M

oCr1

1

12C

r130

Fc3

00

AT

Si5

Cu

Fm

320p

CuZ

n39P

b2

Nr.

cr

t. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Obs

.

23

10

Σ t

kdk

k=1 22 2,

30

2,20

2,20

1,85

2,30

2,35

2,30

2,30

2,20

2,30

2,30

2,35

2,30

2,30

2,30 1

Pro

pri

e-tă

ţi

econ

omic

e

Pre

ţul d

e co

st [

lei/

kg]

T10 21 2 1 1 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2

0,15

V 20 1000

2100

2000

1500

500

200

200

200

210

300

310

310

310

310

320

Pro

pri

etăţ

i teh

nol

ogic

e

Uzi

nab

ili

tate

a T9 19 3 3 3 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

0,10

Cal

fica

tiv

18 FB

FB

FB B FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

Def

orm

ab

ilit

atea T

8 17 2 3 3 3 1 2 1 1 1 1 1 2 1 2 2

0,05

Cal

ifi

cati

v

16 B FB

FB

FB S B S S S S S B S B B

Tu

rnab

ili

tate

a T7 15 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

0,05

Cal

ific

ati

14 FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

FB

Pro

pri

etăţ

i Fu

ncţ

ion

ale

Mec

anic

e

(E*1

0 p

6)[d

aN/m

m2 ]

T6 13 3 2 2 1 3 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2

0,05

V 12 2,2

1,9

1,8

1,4

2,2

0,9

1,05 1,2

1,3

1,9

1,9 2 2,1

2,1

2,1

Rez

iste

n-ţ

a la

ru

per

e[d

aN/m

m2 ]

T5 11 3 3 3 3 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

0,1

V 10 79 89 117

98 50 74,5

88 98 113

76 75 230

115

120

180

Du

rita

tea

[HB

] T4 9 3 3 3 1 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 3

0,15

V 8 174

207

208

217

190

195

300

380

385

180

180

170

240

260

280

Ch

imic

e

Rez

iste

n-

ţa la

co

rozi

un

e[m

m/a

n] T3 7 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

0,20

V 6

<.0

5

<.0

5

<.0

5

<.0

5

<0,

5

<0,

5

<0,

5

<0,

5

<0,

1

<0,

1

<0,

1

<0,

1

<0,

1

<0,

1

<0,

1

Fiz

ice Con

du

cti

bil

itat

ea

term

ică

[cal

/cm

*s*°

C]

T2 5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0,10

V 4

0,22

0,19

0,20

0,10

0,20

0,01

0,01

0,01

0,07

0,01

0,01

0,02

0,01

0,01

0,03

Den

sita

-te

a[K

g/d

m3 ]

T1 3 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

0,05V 2 7,9

8,0

6,5

7,2

7,4

7,1

7,1

7,2

7,1

7,4

7,3

7,1

7,2

7,2

7,3

Mat

eria

-lu

l 1

15C

r08

18M

gCr1

0

20M

oNi3

5

40C

r10

OL

C 6

0

FcX

200

FcX

250

FcX

300

FcX

350

Fc1

00

Fc1

50

Fc2

00

Fc2

50

Fc3

00

Fc3

50

Pon

der

ea

Nr

crt.

0 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Optimizarea alegerii materialului se bazează pe experienţa proiectantului şi pentru o alegere rapidă a materialului se pleacă de la câteva date referitoare

la : solicitările din timpul exploatării , condiţiile de exploatare , clasa din care face parte piesa şi condiţiile de execuţie . În continuare se va prezenta o metodă de alegere a materialului optim numită metoda de analiză a valorilor optime .

Metoda presupune rezolvarea următoarelor etape : 1. stabilirea rolului funcţional al piesei , a tehnologicităţii construcţiei şi a condiţiilor economice de funcţionare ale acesteia ;2. determinarea şi stabilirea factorilor analitici ai problemei alegerii materialului optim ;3. descompunerea factorilor analitici în elemente primare ;4. aprecierea cantitativă a factorilor analitici se face folosind un sistem de notare , în funcţie de valoare fiecărei proprietăţi k acordându-i-se o notă tk;5. stabilirea ponderii importanţei fiecărui factor primar se face ţinând cont de datele rezultate din etapele 1 şi 3 acordând fiecărei proprietăţi k o pondere dk în

stabilirea ponderi trebuie îndeplinita condiţia : ;

6. alegerea soluţiei optime la momentul dat se face aplicând criteriul :

7. analiza soluţiilor din punct de vedere al utilităţii lor şi stabilirea condiţiilor de înlocuire economică a unui material cu alt material .

Ţinând cont de proprietăţile funcţionale (rezistenţa la coroziune, şocuri mecanice şi rezistenţa la rupere) şi de cele tehnologice(turnabilitatea şi uzinabilitatea) la care se adaugă cele economice materialul ales pentru realizarea piesei este OL 50 .

CAPITOLUL 3Studiul proceselor de obţinere a semifabricatului

Obţinerea piesei semifabricat printr-un procedeu tehnologic de turnare

Turnarea, ca procedeu tehnologic este una din cele mai vechi metode de obţinere a pieselor prin punere in forma, dezvoltate de om. Turnarea intervine întotdeauna ca metoda tehnologica distinctă la materialele care sunt elaborate in stare lichida sau vâscoasa. Împreună cu prelucrările prin matriţare si cu cele de formare prin sintetizare sunt utilizate in mod nemijlocit la realizarea formei pieselor – spre deosebire de alte prelucrări, unde forma rezulta prin mijlocirea unor procese tehnologice preliminare distincte ( laminare, tragere, forjare libera, aşchiere si microaşchiere).

Prin turnare se pot realiza forme practic nelimitate, piese cu mase diverse, de la fracţiuni de gram si pana la sute de tone, care îşi găsesc utilizări in toate domeniile de activitate.

Procesele de execuţie a pieselor prin turnare se remarca prin următoarele avantaje:

- permit realizarea de piese cu configuraţii diverse, in clasele de precizie 6..16, cu suprafeţe de rugozitate Ra=1,6...200 μm;

permit realizarea de piese cu proprietăţi diferite in secţiune (unimaterial, polimaterial);

creează posibilitatea obţinerii de adaosuri de prelucrare minime ( fata de forjarea libera, sau prelucrările prin aşchiere);

creează posibilitatea de automatizare complexa a procesului tehnologic, fapt ce permite repetabilitatea preciziei si a caracteristicilor mecanice, la toate loturile de piese de acelaşi tip;

- permit obţinerea unei structuri uniforme a materialului piesei, fapt ce îi conferă acesteia o rezistenţă multidirecţională. In general, compactitatea, structura i rezistenta mecanica a pieselor turnate sunt inferioare pieselor similare realizate prin deformare plastica (deoarece acestea poseda o rezistenta unidirecţională, după direcţii preferenţiale).

Dintre dezavantajele procedeelor de realizare a pieselor prin turnare se pot enumera:

- consum mare de manopera, îndeosebi la turnarea in forme temporare; - costuri ridicate pentru materialele auxiliare;- consum mare de energie pentru elaborarea si menţinerea materialelor in

stare lichida la temperatura de turnare;

- necesită măsuri eficiente contra poluării mediului si pentru îmbunătăţirea condiţiilor de muncă.

Se pot prelucra prin turnare materiale metalice si nemetalice , in producţie de serie sau de unicate.

De menţionat că , prin turnare se pot realiza atât piese/semifabricate dintr-un material unic, sau din cel puţin doua materiale ( acoperiri prin turnare statica sau centrifugala, utilizarea turnării cu inserţii, obţinerea prin turnare a materialelor compozite etc.).

Tendinţa actuală este de a eficientiza procesele de producţie prin reducerea adaosurilor de prelucrare si a operaţiilor de prelucrare dimensionala ulterioare. Din acest motiv, procedeele de punere in forma, între care şi turnarea, capătă o atenţie deosebită, cunoscând un grad mai ridicat de perfecţiune şi inovare faţă de alte procedee.

In funcţie de domeniul de aplicare al procesului de turnare ( tehnologii mecanice, metalurgice, de mecanica fina, de tehnica dentara, de prelucrări de industria chimica, de construcţii etc.), pot exista denumiri specifice, care sunt sinonime.

Principalele denumiri cu care se prezintă in continuare.Amestecul de formare este materialul din care e realizează interiorul

formei de turnare ( la turnare in forme temporare), fiind compus din doua elemente: un material granulat, care are rolul de a se modela după configuraţia modelului si de a umple rama de formare, si un liant, care conferă rezistenta si stabilitate formei de turnare, permiţând ulterior dezbaterea formei pentru extragerea piesei. Amestecul de formare trebuie sa aibă o bună refractaritate, pentru a rezista la contactul cu topitura, precum si o granulaţie corespunzătoare, pentru a asigura etanşeitatea pereţilor cavitaţii formei.

Forma de turnare este scula specifica procesului tehnologic de turnare care conţine cavitatea de turnare reţeaua de turnare si canalele de evacuare a gazelor. Cu ajutorul ei se realizează configuraţia ,gabaritul si calitatea suprafeţei piesei.

Formarea este denumirea generica a operaţiilor prin care se realizează forma de turnare; acest termen se refera numai la realizarea formelor temporare şi semitemporare, confecţionate din amestecuri de formare. Formele permanente , de tipul matriţelor si al cochilelor se realizează prin turnare sau forjare, urmate de prelucrări mecanice, tratamente termice şi de suprafaţă .

Extragerea piesei denumeşte operaţia de scoatere a piesei solidificate din forma de turnare.

Miezul este o parte distincta a formei de turnare, cu ajutorul căruia se obţin golurile interioare ale piese turnate. Miezurile pot fi permanente(la turnare in matriţe sau cochile) sau temporare ( la turnarea in cochile sau in forme temporare).Formarea miezurilor se fa ce cu ajutorul cutiilor de miez.

Modelul de turnatorie este o macheta tridimensionala care reproduce aproape identic piesa, mărită corespunzător in funcţie de caracteristica de

contracţie ala solidificare a materialului piesei si serveşte in operaţiile de formare.

Mulajul este un model intermediar (negativul formei piesei reale); serveşte la realizarea modelului de turnatorie(pozitivul formei piesei).

Reţeaua de turnare este partea tehnologica a cavitaţii formei de turnare, care conţine pâlnia d turnare, totalitatea canalelor de conducere a materialului lichid spre cavitatea piesei, precum si maselotele. Pentru formarea reţelei de turnare se realizează modele corespunzătoare.

Turnabilitatea este proprietatea tehnologica a unui material ce defineşte capacitatea acestuia de a capătă după solidificare configuraţia geometrica si dimensiunile unei forme geometrice in care se introduce in stare lichida sau lichido-vâscoasă. Este o proprietate tehnologica complexa, care determina posibilităţile unui material de a fi prelucrat prin turnare; ea este influenţată de mărimi fizice precum: fuzibilitatea, fluiditatea, contracţia de solidificare etc.

Turnarea este denumirea generica a unor grupe de procese tehnologice de realizare a pieselor semifabricat şi/sau finite .Proprietăţi de turnare ale metalelor şi aliajelor

1. Turnabilitatea : proprietatea tehnologică globală , care reflectă comportarea materialelor în raport cu procedeele tehnologice din grupa turnării . Ea se exprimă prin calificative : foarte bună , bună , satisfăcătoare , slabă , nesatisfăcătoare .

2. Fuzibilitatea : este proprietatea materialului de a trece în stare topită . 3. Fluiditatea: este proprietatea materialului aflat în stare lichidă sau

vâscoasă de a curge şi umple toate detaliile cavitaţii formei de turnare .4. Contracţia: este proprietatea materialului metalic de a-şi micşora

volumul în timpul solidificării .5. Segregarea: este separarea constituenţilor unui amestec eterogen astfel

încât distribuţia acestora nu mai este uniformă .6. Absorbţia gazelor: exprimă proprietatea de a dizolva gaze .

La proiectarea modelelor şi a cutiilor de miez trebuie parcurse următoarele etape:1. –stabilirea rolului funcţional al piesei – se face pe baza metodei de analiză morfofuncţională a suprafeţelor;2. –alegerea materialului optim pentru confecţionarea piesei - se foloseşte metoda de analiză a valorilor optime;3. – întocmirea desenului piesei brut turnate – se face pornind de la desenul piesei finite, pe care se adaugă: -Ap - adaosuri de prelucrare, pe toate suprafeţele a căror precizii dimensionale şi rugozităţi nu pot rezulta direct din turnare; -At - adaosuri tehnologice, pentru toate suprafeţele a căror configuraţie sau poziţie nu poate fi obişnuită direct prin turnare sau în vederea simplificării formei tehnologice a piesei;

-Aî - adaosuri de înclinare, care facilitează scoaterea modelului din formă şi a piesei din formă. Valoarea adaosurilor de înclinare depinde de poziţia planului de separaţie; -Rc - adaosuri sub forma razelor de racordare constructive, în scopul de a evita apariţia defectelor de tipul fisurilor şi crăpăturilor; -Ac - adaosuri de contracţie. Stabilirea acestuia se face în funcţie de natura materialului de turnat;4. –întocmirea desenului modelului – se face pornind de la desenul piesei brut turnate ţinându-se seama de valorile adaosurilor de contracţie şi de numărul şi forma mărcilor;5. –întocmirea desenului cutiilor de miez – se face ţinând cont de configuraţia interiorului piesei brut turnate care indică numărul şi forma miezurilor. Alegerea planului de separaţie se face ţinând cont de următoarele recomandări:- să fie, pe cât posibil, plan de simetrie;- să fie, pe cât posibil, un plan drept;- să fie situat în poziţie orizontală;- să conţină suprafaţa cea mai mare a piesei.Stabilirea adaosului de contracţie, se face utilizând formula:

(mm)

unde: dm – dimensiunea modelului; dp – dimensiunea piesei; k – contracţia liniară

Pentru piesa în discuţie am ales ca procedeu de turnare , turnarea în forme permanente statice . Acest procedeu permite obţinerea de piese cu configuraţie simplă sau complexă , în serie mare sau masă , o precizie dimensională mm sau mm; o calitate a suprafeţei bună ( Ra m ) , permite obţinerea de piese cu grosimea peretelui de 0,75 – 1 mm cu găuri interioare mm filetate sau nefiletate . La acest procedeu metalul sau aliajul lichid se introduce prin cădere liberă . Forma permanentă poartă uzual numele de cochilă şi este confecţionată din aliaje de Al , rezistând până la 70.000 turnări sau fonte aliate 150.000 turnări .

În pereţii semicochilelor (1) şi (1’) se prelucrează cavitatea (2) şi elementele reţelei de turnare : pâlnia (3) , piciorul pâlniei (4) , canalele de alimentare (5) şi răsuflătorile (6) prin care se elimină gazele (7) . Metalul sau aliajul lichid se introduce prin reţeaua de turnare în cavitatea de turnare (10) . Pentru scoaterea piesei din cochilă se acţionează dispozitivele (12) prin rotaţie sau prin translaţie . Deoarece se formează o cantitate mare de gaze la contactul dintre metalul sau aliajul lichid şi pereţii reci ai cochilei în planul de separaţie X-X pot fi prevăzute orificii de felul celor prevăzute în figură sau în pereţii cochilei pot fi prevăzute orificii (13) înfundate cu dopuri rotunjite (14) .

Obţinerea piesei semifabricat printr-un procedeu de deformare plastică

Plasticitatea este proprietatea tehnologică a unui material de a suferi deformaţii permanente sub acţiunea unor forţe exterioare .

Ca urmare , obţinerea unei piese care să corespundă unui anumit rol funcţional se face prin redistribuirea de material în stare solidă ( nu prin îndepărtarea de material ) în concordanţă cu sistemul de forţe care acţionează asupra materialului .

Cel mai vechi procedeu de deformare plastică este forjarea .

Forjarea este procesul de prelucrare prin deformare plastică ce constă în introducerea în volumul de material a unor stări tensionale care să producă curgerea sa (a materialului ) . Aceste forţe se aplică prin lovire şi/sau presare .

Forjarea este de două feluri :

- liberă , când curgerea materialului se face liber sub acţiunea unor forţe de lovire:

- în matriţă (matriţare) , când curgerea materialului este limitată cavitaţional , sub acţiunea unor forţe de lovire şi/sau presare .

Ţinând cont de programa de fabricaţie şi de dimensiunile de gabarit relativ reduse procedeul de deformare plastică ales va fi matriţarea .

Se alege matriţarea , deoarece pentru ca pe lângă obţinerea unor semifabricate cu configuraţii de la cele mai simple la cele mai complexe se mai obţin şi rugozităţi foarte bune (uneori nu mai necesită prelucrări ulterioare prin aşchiere) , procesul de fabricaţie are şi o precizie dimensională foarte bună (

) , pot fi obţinute produse ale căror proprietăţi fizico-mecanice variază pe secţiune .

Însă acest proces de fabricaţie are şi un dezavantaj deosebit : cost foarte mare al matriţei .

Pentru a stabili procedeul tehnologic optim între forjare liberă şi forjare în matriţă trebuie ţinut cont de :

-configuraţia geometrică a piesei;-programa de producţie; -precizia dimensională;-gabarit(greutate).

Semifabricatul iniţial (1) se aşează pe semimatriţa inferioară („) care este montată prin intermediul unui ghidaj „coadă de rândunică“(3) şi a unei pene plan-paralele(4) pe şabota presei sau nicovala ciocanului(5).

Semifabricatul este deformat cu forţa de deformare plastică Pm cu ajutorul semimatriţei superioare prinsă prin intermediul unui ghidaj „coadă de rândunică“(8) şi a unei pene plan-paralele(9) pe culisorul presei sau pe berbecul ciocanului.In semimatriţa inferioară s-a practicat prin aşchiere semicavitatea de matriţare (6) iar în semimatriţa superioară semicavitatea de matriţare(11).

Prin închiderea matriţei rezultă piesa brut matriţată(12) prevăzută cu bavura(13), datorită canalelor de bavură(14).In urma debavurării rezultă piesa matriţată(15).

Tehnologia matriţarii:1. stabilirea rolului funcţional al piesei folosind analiza morfofuncţională a

suprafeţelor(vezi cap.1) ;

2. alegerea materialului pe baza analizei valorilor optime (vezi cap.2);

3. întocmirea desenului piesei brut forjate se face pornind de la desenul piesei finite pe care se adaugă :

adaosurile de prelucrare Ap pe toate suprafeţele a căror precizie dimensională şi calitatea acestora nu se pot obţine direct prin forjare în matriţă:

adaosuri tehnologice At pe toate suprafeţele care nu au rezultat prin forjare liberă şi în scopul simplificării constructive a formei piesei ;

adaosuri de înclinare pentru a uşura extragerea piesei din matriţă;

adaosuri prin raze de racordare Rc pe toate suprafeţele de racordare ;

mărimea acestor adaosuri depinde de dimensiunile piesei finite, iar valorile lor sunt date în STAS - uri.

4. Alegerea planului de separaţie se face astfel încât să se asigure o extragere a piesei din matriţă, o curgere uşoară a materialului şi economii de material;

5. calculul masei semifabricatului iniţial se face împărţind desenul piesei brut matriţate în suprafeţe simple cărora li se calculează volumul şi masa . Masa totală a semifabricatului brut forjat este data de expresia :

MSf=mPf+ma+mAp+mAt+mRc+mAd+mcp+mg

unde :

- mSf : masa totală a semifabricatului brut matriţat ;

- mPf : masa piesei finite ;

- ma : masa pierderilor prin arderea materialului ;

- mAp : masa pierderilor cu adaosurile de prelucrare ;

- mAt : masa pierderilor cu adaosurile tehnologice ;

- mRc : masa pierderilor prin raze de racordare ;

- mcb : masa canalelor de bavură;

mpf = V * = [4*( *122*21+*142*4)+39*34*39]-*2,52*93-2**32*2 – 5**52 mm3 * 7,3 kg/dm3 = 91016,8492 mm3

* 7,3 kg/dm3 = = 0,6644 kg

ma= 1,2 % Mpf

mAp= 0,9 % Mpf

mRc= 3% Mpf

mAt= 4% Mpf

mcb= 15% Mpf

Msf =24,8% Mpf = 0,829 kg deci Vpf = 0,8291 kg / 7,3 kg/dm3 = 0,1135dm3 = 113585,09 mm3

6. Alegerea semifabricatului iniţial:bară laminată de diametru d= 45 mm.7. Debitarea la dimensiuni după legea volumului constant :

bară laminată 45 X 71mm.

Capitolul 4Alegerea procesului tehnologic optim

Oricare tehnologie trebuie să realizeze maximum de eficienţă pentru care a fost proiectată în momentul aplicării ei. Piesa trebuie realizată :

- mai repede ; - mai bine ;- mai ieftin ;- la momentul oportun.Factorii care influenţează eficienţa procedeului tehnologic sunt :- costul;- productivitatea;- fiabilitatea;- consumul de energie;- consumul de material;- protecţia mediului;- protecţia operatorului.Eficienţa presupune optimizarea din punct de vedere al tuturor acestor

factori. Acest lucru este foarte dificil de realizat, întotdeauna existând factori prioritari.

Pentru realizarea analizei tehnico-economice vom lua în considerare procesele tehnologice de turnare şi de matriţare.

Foarte important pentru întocmirea unei tehnologii de realizare a piesei este numărul de bucăţi care trebuie realizate(programa de producţie). Din acest punct de vedere se deosebesc:

-producţie individuală- care se referă la realizarea unui singur produs sau a unui număr foarte mic de produse care nu se mai reia în timp; foloseşte maşini unelte universale, S.D.V.-uri universale, productivitatea este foarte mică, preţul de cost este foarte mare, necesită muncitori cu înaltă calificare;

-producţie de serie - se referă la un număr mare de producţie, foloseşte maşini unelte universale şi specializate, S.D.V.-uri universale şi specializate, productivitatea este medie, preţul de cost este mediu, necesită muncitori calificare medie;

- producţie de masă - număr foarte mare de produse de acelaşi fel care se repetă după o anumită perioadă de timp; foloseşte utilaje speciale şi specializate; S.D.V.-uri speciale şi specializate; muncitori cu calificare redusă (cu excepţia muncitorului reglor); productivitate foarte mare; preţ de cost mic(bunuri de larg consum).

Analiza economică a procedeului de turnare

Se vor folosi următoarele notaţii :- ştiind că un lot are 7.000 de bucăţi :

CT =cost total; CF =cost fix; CV =cost variabil.

CF/buc = 3.000 lei CT/lot=161.000.000 leiCV/buc =20.000 lei CF/lot=21.000.000 lei

CV/ lot=140.000.000 lei

Luând în considerare cheltuielile de stocaj s = 600 lei/buc rezultă şi ştiind că un lot are 7.000 bucăţi:

C = CF/lot /n+CV/lo+sn ;Din formulele anterioare se poate calcula numărul de bucăţi rentabile

pentru procedeul respectiv:nop=( CF/lot /s)1/2=187 buc

Deci costul total pentru 7.000 de bucăţi este :

CT = CF/lot + CV/buc * n = 21.000.000 + 20.000 * 7.000 = 161.000.000. lei

Analiza economică a procedeului de matriţare

CF/buc = 5857 lei CT/lot=111.000.000 leiCV/buc =10.000 lei CF/lot=41.000.000 lei

CV/lot=70.000.000 lei

Luând în considerare cheltuielile de stocaj s= 600 lei/buc rezultă:C = CF/lot /n+CV/lo+sn ;

Din formulele anterioare se poate calcula numărul de bucăţi rentabile pentru procedeul respectiv: nop=( CF/lot /s)1/2=261 buc

Deci costul total pentru 7.000 de bucăţi este :

CT = CF/lot + CV/buc * n = 41.000.000 + 10.000 * 7.000 = 111.000.000. lei

Compararea celor două procedeelortehnologice de obţinere a piesei

Pentru determinarea procedeului de obţinere optim , folosim o metodă grafică .

Numărul de bucăţi pentru care costurile de producţie pentru cele două procedee sunt aceleaşi este :

N = bucăţi

Rezultă că procedeul de obţinere al piesei prin matriţare este mai eficient din punct de vedere economic .

Cruce cardanicaCruce cardanica

Documents

Transcript of Cruce cardanicaCruce cardanica