Curs 1 Legea Tehnologiei

8/2/2019 Curs 1 Legea Tehnologiei

1/20

Cap.1 1.1 Legea tehnologiei

Aceeai tehnologie care face viaa noastr mai simpl,o face pe cea a societaii maicomple-x, cu ct devenim mai eficieni,cu att devenim mai specializai i mai dependeni.

1. Structura proceselor tehnologice.2. Organizarea intreprinderilor.3. Eficiena proceselor de producie i factorii care o determin.4. Sisteme informaionale n tehnologie.5. Proiectarea proceselor tehnologice.6. Principiile tehnologiei.

1.2 Tehnologia ca tiin. Cuvntul tehnic s-a format din cuvintele grecetitehno=art, mesteug i logos= tiin.Astzi tehnologia este tiina carestudiaz transformarea la care este supus substana,materialul n procesele

tehnologice de lucru i le aplic n vederea obinerii pro-duselor necesare societaiin condiiile tehnico-economice optime.Tehnologia este o tiin tehni-c iaplicativ pentu c urmrete un scop practic nemijlocit.

Tehnologia utilizeaz legile fizicii i chimiei,legile unui numr mare de tiine tehnice.Opri-m clasificare a tehnologiei dup natura suferit de substan n timpul procesului defabricaie e urmtoarea:

Tehnologia - Natura transformrii substanelor(N.T.S.) - fizic - fizico-chimic

- chimic- Categoria de produse (C de P) - de elaborare materiale

- de prelucrare a pieselor- de asamblare a asamblelor.

1.3 Obiectivele tehnologiei

Tehnologia materialelor ofer inginerului mecanic cunotine teoretice i practicenecesare att pentru aprofundarea n continuare a studiului ct i pentru alegereamaterialelor i a formei unei piese,a metalelor i proceselor de prelucrare . . . .

Tehnologia avansat nu nseamn numai maini orict de complexe ar fi

acestea.Sistemul actual trebuie considerat nu numai ca o schimbare de metod i areurmtoarele caracteristici:1.Este un concept unitar de gndire tehnica ce face sinteza dintre metoda de munc iechi-pamente necesare aplicrii acestor metode,2.Modific proprietaile proceselor tehnologice,prin transferul efectelor principalelor

metode de creaie de la concepia izolat a elementelor la concepia integral a

20


2/20

sistemului.ntr-un sistem tehnic creat n scopul formrii de bunuri sau de materiale cerutede societate,au loc transferuri calitative i cantitative ale materiilor prime,semifabricatuluipn la obinerea produsului. O importan deosebit o are modul cum e nceput sistemultehnologic.Nimeni nu mai produce azi doar de dragul produciei,ci urmrete s realizezebeneficii care sunt proporionale cu modul de soluionare a problemei respective,altfel

spus,problema nr.1 este eficiena activitii economice. Ea depinde de :1.Scopul: ce producem? rspuns: 1.Din ce?2.Ct producem? rspuns: 2.Cu ce?3.Cnd producem? rspuns: 3.n ce condiii? 3.1.Sisteme convenionale de fabricaie. 3.2.Sisteme flexibile de fabricaie.

Din toate acestea rezult prouse competitive i desfacere sigur.Produsele competitive implic i ele 2 condiii:

1.O form convenional,tehnologic optim.

2.S aiba caracteristici superioare fa de alte produse.

1.4. Principii

1.4.1.Principiul multidimensional

Orice tehnologie este un proces deosebit de complex care depinde de foarte muliparametrii rezultai din interaciunea complet a unor materiale reale de transformare.

proces de producie obinerea deproduse

i=1

n

procese tehnologice=proces de conducere procese de baz procese auxiliare

pro-cese de deschidere a produciei de baz procese de desfacere

i livrareIntrare = materiale n stare normal.

1.Elaborarea materialului.2.Elaborarea semifabricatului.3.Tratament tehnic primar.4.Prelucrarea dimensional.5.Control intermediar.6.Prelucrarea final.

7.Tratament tehnic final.8.Acoperire de producie.9.Control fina.10.Asamblare.

Ieire = produs.

20


3/20

Structura unui produs: Compoziie Proprieti Material Structur

produs (P) = i=1

n

Repere

Form Rolul funcional

Prescripii tehnologice Interaciunea complet amaterialelor

cu mijloace fixentre form i proprieti exist o lege:interaciunea complet a materialului cu mijloace

fixe. Intrrile i ieirile formeaz principiul multidimensional.

1.4.2. Principiul eficieneiOrice tehnologie trebuie s realizeze nivelul maxim de eficien n momentul aplicrii ei

la timpul t.Dac ea nu se aplic la timpul tci la timpul t+t,cu ct teste mai mic cu atttehnolo-gia este mai eficient.

Prognoza tehnologic este evaluarea probabilistic n timp a posibilitilor de transfertehno-logic.

Eficiena repede,mult,bun,ieftin,la momentul oportun.Eficiena depinde de : 1) Cost.

2) Productivitate.3) Fiabilitate.4) Protecia mediului.5) Protecia operatorului.

1) Costul ( C ) C = CM + CR CM cheltuieli cu materialul

CR = ( 2 10 ) Cm cheltuieli cu manoperaCR cheltuieli de regie.Ci cheltuieli indirecte

Ct = CM + Cm + CR +i=1

n

Ci .

Doar la stabilirea tipului de produciei se ine cont de numrul de buci,de formageometri-c,de dimensiuni,de gabarit,de greutate.Cheltuielile cu pregtirea fabricaiei :

Ce = F + nV F cheltuieli fixe (utilaje,cldiri) n numrul de produse

V cheltuielile variabile.Ce Ce PT

20


4/20

PT2

n ( buci ) n-critic n

n = seria fabricaieincr = (F2 - F1) / (V1 V2) 1 producie unicat,Apar 3 tipuri de producie: 2) producie de serie, 3) producie de mas.1. Producia unicat se realizeaz ntr-un singur loc de munc, cu anumite utilaje, cu

scule universale,cu numr mic de muncitori,ntr-un loc foarte mic.2. Producia de serie - se realizeaz la unul sau mai multe locuri de munc , pe mini

unelte universale,cu scule speciale,ntr-un numr mare de buci,producia repetndu-se

dup o anumit perioad de timp.3. Producia de mas - se realizeaz n unul sau mai multe locuri de munc,cu maini

unelte specializate,dispozitive specializate,procese tehnologice specializate,cu muncitoride joas specialitate.

original a) achiere b) turnare

c) matriare d) sudare

20


5/20

Originalul se poate realiza prin 4 metode tehnologiceTrebuie s inem cont de cost i de randamentul de utilizare ( ) a materialului. = (Gpf 100) / GM randamentul

Gpf greutatea piesei finiteGM greutatea materialului

GM = Gpf + GpM GPM greutatea piesei pierdute (pierdute)n a) = 0,4 ; b) = 0,6 ; c) = 0,85 ; d) = 0,9 . este total diferit de la o tehnologie laalta , este n funcie de preul tehnologiei i progra-mul de producie.

Productivitatea este indicatorul principal de calitate al unei economii naionale i esteraportul dintre totalitatea produselor obinute n urma unui raport de munc social.

Energia biologic Energie artificial

Om Unelte Mediu Om Unelte Mediu

Om Calculator Dispozitive automate Instalaii tehnice Mediu

Energie artificiale

1.4.1.Principiul informaiein orice proces tehnologic trebuie cunoscut fluxul de intrare i iesire cu o rezonan

minim n condiiile unei autonomatizri maxime.Intrri

Materiale de elaborare Produse

de tratament termicFore de munc Deeuri Procese tehnologice reparaiiEnergie Energie

control asamblareCunotine Cunotine

noiProcesul tehnologic este

i=1

n

OPERAII = i=1

n

m

j 1

FAZE =

n

i 1

m

j 1

k=1

l

MNUIRI .

Tehnologia are la baz o lege i cel puin 3 principii,plus alte legi de la alte materii.

1.5. Proprietile materialelor metalice

20


6/20

Valorificarea superioar a materialelor metalice corelat cu alegerea raional a lor nfunciede scopul urmrit impune cunoaterea proprietilor,structurii,compoziiei lor i relaia

tiinificdintre acetia.

Criteriul fundamental n alegerea i utilizarea materialelor metalice e cel alproprietilor lor.materialele metalice se deosebesc ntre ele prin proprietile imprimate de naturalor,compoziia chimic,structura i modul de prelucrare. Materialele metalice sunt corpuri cristaline iar la nivel de monocristal prezintamnizotropie,adic valorile proprietilor sunt diferite n funcie de direcia de msurare dar n generalfiind policristaline,caracterul proprietilor lor este cvaziizotop. Proprietile sunt multiple ns se mpart dup 2 criterii: 1.Dup natura lor -intriseci -fizice , -chimice , -mecanice

-de utilizare -tehnologice-de exploatare

2.Dupa sensibilitatea fa de structur pot fi:-insensibile la defecte structurale (conductibilitate electric i termic,temperatur defuziune ifierbere,elasticitate,rigiditate);-sensibile structural (fora coercitiv,rezisten larupere,plasticitate,duritate,fluaj,tenacitate); Proprietile intriseci sunt cele legate direct de materialul metalic i sunt independentede modul i locul de utilizare.

1.5.1. Proprietile fizice sunt: densitatea : Kg/m3 ; temperatura de fuziune : K ; oC ; cldura specific : cal/oC ; J/KgK ; conductibilitatea termic : cal/cm0C sau W/mk ; cldura latent de topire : J/kg sau cal/g ; dilatarea termic : grade-1 (inversul contraciei) ; conductibilitatea electric : m/mm2 ; magnetismul permeabilitatea magnetic : gauss/oersted (Gs/Oe) ; - susceptibilitatea magnetic ; fora termo-electro-motoare (transform energia caloric n energie termic) ; coloraia ; luciu metalic .

20


7/20

1.5.2.Proprietile chimice : rezistena la coroziune se preciaz prin viteza de corolare sau penetraie

mm/s ; refractaritatea (stabilitatea chimic) .

1.5.3.Proprietile mecanice :

rezistena mecanic deca Newton/mm2 ; elasticitatea ; plasticitatea se caracterizeaz prin alungire ; tenacitatea proprietatea materialelor de a absorbi materiale plastice ; fragilitatea - proprietatea materialelor metalice de a se rupe brusc asupra

solicitrilor rezistena J/cm2 ; curgerea plastic ; fluajul (curgere lent) ; rezistena la oboseal ; duritatea ; epuizarea ; relaxarea plastic ; revenirea elastic .

1.6.Proprietile tehnologice1.6.1.Deformabilitatea plastic este proprietatea materialelor metalice de a-i modifi-

ca uor i reme-nent forma i dimensiunile ; la volum constant sufer o fisurare sub aci-unea solicitrilor exterioare la rece i la cald . Aceast proprietate se caracterizeaz prin :- maleabilitate ;- ductilitate ;- forjabilitate ;

Maleabilitatea este proprietatea materialelor metalice de a putea fi uor transforma-ten foi subiri , depinde reeaua cristalin , rezena impuritilor a elementului de aliere .Maleabilitatea se apreciaz dup valoarea alungirii specifice . Foarte maleabile sunt : sta-niu , aurul , aluminiul , cuprul , plumbul , argintul , alama , oelul moale .

Ductibilitatea este nsuirea materialelor metalice de a putea fi uor trase n fire i

este condiionat de coexistena tenacitii i a maleabilitii .Forjabilitatea - este proprietatea materialelor metalice de a se transforma plastic cuuurin prin lovire sau presare la temperaturi mai sczute sau mai ridicate fr a se rupe .

1.6.2.Turnabilitatea este proprietatea complex a materialului metalic de a se puteaturna i solicita n form i este determinat de 3 caracteristici : - fluiditatea ;

- contracia ;

20


8/20

- segregaia .Fluiditatea este capacitatea materialelor metalice topite de a se umple ct mai bine

forma de turnare i ea depinde de compoziia chimic a materialului i temperatura deturnare .

Contracia este nsuirea materialelor metalice cu excepia galiului i bismului de

a-i micora volumul la salidificare i la rcirea ulterioar . Influeneaz starea de tensiu-nedup solidificri i rciri putnd duce la fisurare sau deformare . Contracia de solidifi-caree cauza formrii retourilor. Ea depinde de temperatura de turnare i viteza de rcire.

Segregaia reprezint tendina impuritilor sau elementelor de aliere de a se aglo-mera n unele pri ale materialelor metalice . Segregaia poate fi macroscopic (directsau indirect) i microscopic (dendritic sau intracristalin) .

1.6.3.Sudabilitatea este opiunea materialelor metalice de a se mbina nedemontabilprin topire pn la starea plastic sau topit i cu sau fr presiune mecanic . Sudabili-tatea comport 2 aspecte : - comportarea la sudare ;

-sigurana sudurii la exploatare .

Sudabilitatea este influenat de compoziia chimic , plasticitate , viteza de rcire prinsudare , conductivitate termic a materialelor i sigurana sudrii n exploatare.

1.6.4.Achiabilitatea este capacitatea materialelor metalice de a putea fi prelucratprin achi-ere cu consum ct mai limitat de scule i energie;depinde de tipul de material, asculelor achiate, de condiia de achiere , de tipul de maini unelte .

1.6.5. Clibilitatea este proprietatea materialelor metalice (oel + font) de a realiza oduritate minim pentru o adncime mai mare sau mai mic . Ea caracterizeaz adncimeade ptrundere a clirii i depinde de : compoziia chimic , temperatura de rcire , mrimeagruntelui . n mod curent clibiliatea unui material metalic se determin prin metoda cliriifrontale proba Jomeny .

1.6.6. Susceptibilitatea la prenclzire este proprietatea materialelor metalice de a-icrete gra-nulaia prin nclzire . Pentru oeluri este exprimat prin granulaia austeniticformat n condiii specifice de austenitizare .

1.6.7. Susceptibilitatea la deformare i fisurare se manifest n special n timpulrcirii i ncl-zirii materialelor metalice pentru tratamente termice i este cauzat deaciunea tensiunilor termi-ce de natur termic i structural .

1.7.Proprieti de exploatare1.7.1. Rezistena la uzare este proprietatea materialelor metalice de a rezista la

aciunea de dis-trugere prin frecare sau eroziune la suprefaa acestora exprimate n uniti

specifice de mas , de volum , de lungime sau care sunt : intensitatea uzurii [mg/Kg]sau viteya uyurii [mg/h].Uzu- ra organelor de maini aflat n contact continu poate fidirect (metal-metal) , abraziv )prezen- a unor particule abrazive ntre suprafee decontact ) sau aderent i prin gripare sau coroziv .

1.7.2.Fiabilitatea organelor de maini i a sistemelor Produsele ( organele demaini i siste-mele) trebuie s satisfac din punct de vedere calitativ att proiectantul ct

20


9/20

i beneficiarul , de aceea calitatea produselor trebuie s respecte criteriile generale aleproiectrii :

-funcionalitate ;-fiabilitate ;-posibilitatea de execuie i ntreinere ;

-obinerea de indicaii economice ;-estetica i comoditatea exploatrii .

1.7.3.Durabilitateaeste durata de via a sculelor prelucrtoare ; succesive la diferitescule .

1.7.4. Designul produselor reprezint totalitatea nsuirilor estetice care fac produsulplcut i posibil ncadrat ambiental .

20


10/20

Temperatura de tranziie ductil+fragil nu este o constant; n realitate,tranziia are loc ntr-un interval de temperaturi cuprins ntre T100 (temperatura lacare ruperea este 100% fragil) i T50 (temperatura la care ruperea este 50%ductil i 50% fragil).

Trecerea de la ruperea ductil la cea fragil poate fi apreciat i dupcantitatea proncentual a suprafeei fibroase n casura epruvetei derezilien,care este 0% pentru T100 i circa 30% pentru T50 sau dup contracialateral la baza crestturii epruvetei de rezilien.

Ruperile se clasific dup mai multe criterii :-dup tensiunea care produce ruperea, sunt ruperi prin forfecare, produse

de tensiuni tangeniale mari () i ruperi prin clivaj,produse de tensiuni normalemari () ;

- dup aspectul casurii, sunt ruperi cu aspect fibros, n cazul ruperiiductile ; ruperi cu aspect grunos, cazul ruperii fragile i ruperi cu aspect deoboseal. Casurile rezultate prin oboseal sunt caracterizate prin prezena adou zone, una neted lucioas de propagare a fisurii n timp i una grunoasde rupere brusc ;

- dup deformarea plastic ce precede ruperea, sunt ruperi tenace,(ductile) produse prin forfecare (cu casura fibroas) i fragile (casante) produseprin smulgere (cu casura grunoasa strlucitoare) ;

- dup propagarea fisurii sunt ruperi intracristaline (tenace) iintercristaline (fragile).

Ruperea prin forfecare are un aspect mat, fibros, este transcristalin i ntotdeauna ductil. Ruperea prin smulgere nu este precedat de deformaii

Fig.3.7. Curba de tranziie ductil-fragil


11/20

vizibile, se produce brusc prin clivaj, dup un plan normal pe direcia solicitrii.Poate fi intra i intercristalin, are aspect grunos, strlucitor n cazul oelurilorsau mat n cazul fontelor cenuii.

Ruperea se desfoara n dou faze: nucleaia microfisurilor prin

intermediul dislocaiilor i dezvoltarea microfisurilor n fisuri sau cavitimacroscopice, prin propagare sau coalescen.

1.8. Proprieti tehnologice

Indic capacitatea de prelucrare i modul de comportare a materialelormetalice la diferite procese tehnologice de fabricaie la rece sau la cald, cumsunt : deformarea plastic, turnarea, achierea, sudarea clirea etc. Cele maiimportante proprieti tehnologice sunt: deformabilitatea plastic, turnabilitatea,sudabilitatea, achiabilitatea, susceptibilitatea la deformare i fisurare.

2 Deformabilitate plascticeste proprietatea dmaterialelor metalice dea-i modifica uor i remanent forma i dimensiunile la volum constant fr a sefisura sub aciunea solicitrilor exterioare la rece i la cald. Se caracterizeazprin: maleabilitate, ductibilitate i forjabilitate.

Maleabilitatea este nsuirea materialelor metalice de a putea fi uortransformate n foi subiri; depinde de reeaua cristalin, prezena mpuritilor, aelementelor de aliere etc. Se apreciaz dup valoarea alungirii specifice. Foartemaleabile sunt: staniul, aurul, aluminiul, cuprul, plumbul, argintul, alama, oelulmoale etc.

Ductibilitatea este nsuirea materialelor metalice de a putea fi uor trase

n fire i este condiionat de coexistena tenacitii i maleabilitii (oelul cliteste tenace, dar nu este maleabil i nici ductibil, staniul i plumbul sunt foartemaleabile, darnu sunt tenace i nici ductibile). Att maleabilitetea ct iductibilitatea sunt proprieti intraseci ale materialelor metalice strns corelate cuproprietile mecanice ale acestora.

Forjabilitatea este proprietatea materialelor metalice de a se deformaplastic cu uurin prin lovire sau presare la temperaturi ct mai sczute, fr ase rupe. La oeluri, forjabilitatea depinde de coninutul de carburi i de incluziuni.Cu ct acestea sunt n cantiti mai mari, cu att forjabilitatea aste mai redus.Se determin prin refulare, operaii de lire, alungire i gurire sau lrgire cu

dornul i prin refulare.Deformabilitatea la cald ( Tdel > Trec = (0,2...0,6)* Tf [K]) este superioar

celei la rece (cu excepia alamelor monofazice ), deoarece limita de curgere amaterialelor metalice scade cu creterea temperaturii. Pentru a evita ruperea, ncazul majoritii materialelor metalice, n timpul deformrii plastice, acestea sesupun n prealabil unor tratamente de recoacere.


12/20

b) Turnabilitatea este proprietatea complex a materialelor metalice de ase putea turna i solidifica n forme. Cuprinde caracteristicile : fluiditate,contracie i segregaie.

Fluiditatea este capacitatea materialelor metalice topite de a umple ctmai bine forma de turnare. Depinde de compoziia chimic a materialului i de

temperatura de turnare.Contracia este nsuirea materialelor metalice (cu excepia galiului i

bismutului) de a-i micora volumul la solidificare i la rcirea ulterioar.Contracia influieneaz starea de tensiuni dup solidificare i rcire, putnd ducela deformare i chiar la fisurare.

Contracia de solidificare este cauza formrii retasurilor. Ea depinde detemperatura de turnare,de viteza de rcire i de compoziia chimic amaterialelor metalice.

Tendina de segregaie reprezint tendina impuritilor sau elementelorde aliere de a se aglomera n anumite pri ale materialelor metalice. Segregatia

poate fi macroscopic (direct sau indirect, superioar sau inferioar) imicroscopic (dendritic sau intracristalin i intercristalin).

Fiecare element de aliere sau impuritate are un anumit coeficient desegregaie, care, cu ct este mai mic, cu att elementul respectiv se va aglomeramai puternic (C=0,95; Al=0,92; Ni=0,8; Cu=0,56 etc).

c) Sudabilitatea este aptitudinea materialelor metalice de a se mbinanedemontabil prin nclzire local pn la stare plastic sau topit, cu sau fradaos de alte materiale i cu sau fr presiune mecanic.

Sudabilitatea comport dou aspecte :comportarea la sudare (posibilitateaobinerii de mbinri sudate fr defecte) i sigurana sudurii n exploatare

(capacitatea unui material care a fost sudat de a-i pstra caracteristicile tehnicen prezena unor eforturi).

Sudabilitatea este influienat de compoziia chimic, de plasticitate, deconductibilitatea termic a materialelor, de viteza de rcire dup sudare, desoluiile constructive adoptate etc. Dup calificativ, sudabilitatea poate fi : bunanecondiionata, bun condiionat, posibil i necorespunttoare, cum rezult dinfigura 3.8 i este n funcie de coninutul de carbon echivalent (Ce = C +Mn/6 +(Cr+Mo+V)/5 + (Cu+Ni)/5 + (Cu+Ni)/15 sau Ce = C + (Mn+Si)/4 ) i de grosimeaoelului.

Comportarea bun la sudare a unor materiale se realizeaz prin

prenclziri sau tratamente termice preliminare, iar sigurana n exploatare a unorcusturi sudate se asigur prin tratamente ulterioare sudrii.d) Achiabilitatea este capacitatea materialelor metalice de aputea fi

prelucrate prin achiere, cu consum ct mai redus de scule i energie.Normele ISO DIS 3685 apreciaz i definesc achiabilitatea prin indicatorul deprelucrabilitate a unui material, care este considerat ca fiind viteza de achierecorespunztoare unei durabiliti de 60 min.a sculei achietoare folosite.


13/20

Fig.3.8. Grade de sudabilitate n funcie de coninutul

de carbon i de grosimea materialului.

Achiabilitatea este o proprietate complexa. Un material este cu att maiprelucrabil prin achiere, cu ct : durabilitatea sculei este mai mare, timpul deachiere a aceleeai cantiti de achii mai mic, calitatea suprafeei mai bun,

Fig. 3.9. Achiabilitatea comparativ a unormateriale metalice fa de oelul 12Cr130.


14/20

solicitarea mecanic i energetic a mainii-unelte mai mic, precizia deprelucrare mai mare i achiile cu form ct mai convenabil.Achiabilitatea depinde de :natura i tratamentul materialului de prelucrat, detipul i materialul sculei achietoare, de condiiile de achiere (degroare,finisare, strujire, frezare, rabotare, alezare etc.), de tipul mainii-unelte i natura

lichidului de rcire. Prelucrabilitatea prin achiere a unor materiale metalice largutilizate industrial,comparativ cu a oelului aliat 12Cr130, este dat n figura 3.9.

e) Clibilitatea este proprietatea materialelor metalice (n special aoelurilor i fontelor) de a realiza o duritate minim pe o adncime mai mare saumai mic : ea caracterizeaz adncimea de ptrundere a clirii. Depinde decompoziia chimic, de temperatura de nclzire n vederea clirii, de mrimeagruntelui, de prezena unor faze insolubile n soluia insolubil omogen care seva transforma n martensit, de viteza de rcire etc. Se apreciaz prin viteza

critic de calire, prin indicele de clibilitate sau prin diametrul critic de clire(diametrul maxim al unei probe cilindrice clite integral). n mod curent,clibilitatea unui material metalic se determin prin metoda clirii frontale(Jominy). Clibilitatea se deosebete de capacitatea de clire care reprezint

nsuirea materialelor metalice de a se durifica prin nclzire i rcire brusc(clire). Aceasta din urm este dat de duritatea maxim obinut dup clire.

f) Susceptibilitatea la supranclzire este proprietatea materialelor de a-i crete granulaia prin nclzire. Pentru oeluri, este exprimat prin granulaiaaustenitic format n condiii concrete de austenitizare. Otelurile aliate cuelemente care se opun creterii grunilor de austenit (cromul. Wolframul,

molibdenul, vanadiul, niobiul, titanul, tantalul), precum i cele care au un grunteereditar fin prezint susceptibilitate sczut la supranclzire.

g) Susceptibilitatea la deformare i fisurare se manifest n special ntimpul inclzirii i rcirii materialelor metalice pentru tratamente termice i estecauzat de aciunea tensiunilor interne de natur termic i structural. Oelurile,cu ct au coninutul de carbon i de elemente de aliere mai mare, cu att maimare este susceptibilitate la deformare i in special la fisurare.

3.6. Proprieti de exploatare

Proprietile de exploatare indic comportarea materialelor metalicentimpul expoatrii organelr la maini, a elementelor metalice i a sculelor. Acesteproprieti sunt: rezistena la uzare, fiabilitatea organelor la maini, durabilitateasculelor i designul.

a) Rezistena la uzare este proprietatea materialelor metalice de a rezistala aciunea de distrugere prin frecare sau eroziune a suprafeelor acestora


15/20

exprimat n uniti absolute de mas, volum, lungime sau relative: intensitateauzurii [mg/km] sau viteza uzurii[mg/h].

Uzura organelor de maini aflate n contact i n micare relativ poate fi:mecanic (contact direct metal-metal); abraziv (prezena unor particuleabrazive

ntre suprafeele de contact); de aderen prin gripare (determinat de viteze i

presiuni de contact mari) i corosiv.Rezistena la uzare crete o dat cu: creterea duritii, creterea calitii

suprafeei, mbuntpirea condiiilor de ungere, micorarea vitezei micriirelative i a presiunii de contactetc. Rezistena la uzare a materialelor metalicedepinde de: compoziia chimic, structur metalografic, calitatea suprafeelor,duritate viteza relativ, presiunea de contact, calitatea ungerii, condiiile deexploatare (temperatur, mediul de lucru etc.).

Rezistena la uzare se poate mbunti prin aliere cu elemente care sformeze constitueni eterogeni cu duritate mare, prin tratamente termice,termochmice, termomecanice, acoperiri superficiale etc. corelaia dintrerezistena relativ la uzare abraziv i duritatea pentru diverse materiale metaliceeste dat n figura 3.10.

Fig. 3.10. Rezistenarelativla uzare abraziv nfuncie de duritate

Fig. 3.11. Evoluia uzurii n timp.


16/20

Rezistena relativ la uzare este dat de raportul dintre uzura materialuluimetalic considerat i uzura aliajului etalon Sn-Pb- Sb (Babitt). Uzura aderentminim prezint cuplele de frecare cu materialele antagoniste care nu formeazsoluii solide, compui inteermetalici i sunt practic insolubile reciproc : Fe-Pb;Fe-Sn; Al-Sn; Cu-Pb; Cr-Cu; Cr-Sn; oel-bronz; oel-Cu; Oel aliat- aliaj

antifriciune; font-oel; font-font; font-bronz etc. Nu corespund: Fe.Cu; Fe-Cr;Cu-Al; oel- Al; oel-oel. Oelurile supuse la uzare trebuie s aib structura ctmai fin i eterogen format din perlit, martensit, bainit, troostit, sorbit; nuse admit straturile feritice, austenitice sau cu exces de cementit globular sau nreea. Cantitile mici de austenit rezidual, pe lng martensit sau bainit noelurile clite au ntotdeauna un efect pozitiv asupra rezistenei la uzare.

n funcie de condiiile de exploatare ale organelor de maini, uzuramecanic i abraziv poate fi: hidroabraziv, gazoabraziv, eroziv, de oboseali de cavitaie. Frecvent, se ntilnete uzura prin oboseal sau uzura Pitting(ciupire) la cuplele defrecare cu contact liniar sau punctiform (rulmeni, roi

dinate etc. ).Aceasta este puternic influienat de tensiunile interne produse la

prelucrarea mecanic sau termic a suprafeelor, de gradul de finisare asuprafeelor, viteza relativ, temperatura de lucru, prezena i calitatea ungeriietc.

Indiferent de natura uzurii, ea evolueaz n timp dup o curb cu treipante distincte: tg1 K n perioada de rodaj sau de uzur iniial (I); tg2 =K nperioada funcionrii normale sau de uzur normal (II), i tg3 K n perioadacritic sau de uzur final, distructiv (III), conform figurii 3.11.Alegerea i utilizarea unui material corespunztor din punct de vedere alrezistenei la un anumit timp de uzare este o problem economic complex,care va ine seama de importana piesei, de condiiile concrete de exploatare, deposibilitile de mbuntire a rezistenei la uzare prin tratamente termice,termochimice, ecruisare, metalizare, scnteiere etc.

b) Fiabilitatea organelor de maini i a sistemelor. Produsele(organele de maini i sistemele) trebuie s satisfac din punct de vederecalitativ att proiectantul i executantul, ct i beneficiarul. Calitatea produselor(ansamblul caracteristicilor care fac ca un produs s corespund scopuluifuncional) trebuie s respecte criteriile generale ale proiectii: funcionalitate;fiabilitate, posibilitate de execuie i ntreinere, obinerea unor indicatori tehnico-

economici superiori, estetic i comoditatea exploatrii. Dintre aceste criterii,fiabilitatea sau sigurana n exploatare are un rol determinant n proiectarea irealizarea produselor.

Fiabilitatea reprezint totalitatea nsuirilor care asigur buna funcionarea unui produs (organ de main, mecanism, main, echipament, instalaie etc.)

n conformitate cu normele prescrise, chiar dincolo de termenul de garanie. Eaeste asigurat n bun parte de calitatea materialelor metalice.


17/20

n prezent, conceptul de siguran absolut n exploatare (durat infinit)este depit, cauzele fiind legate de supradimensionar, consumul mare demateriale i energie, uzura moral rapid etc. Proiectarea actual, pe bazeprobabilistice, trebuie s asigure funcionarea fr defecte o durat de timpcorelat cu uzura moral a produsului.

Fiabilitatea este corelat i definitiv de urmtoarele noiuni:1. defectarea, adic ncetarea aptitudinii unui produs de a-i ndeplini

funcia;2. rata de defectare, adic raportul dintre numrul total de defectri din

eantion (numr de produse luate n calcul) i durata cumulat pe eantion;3. timpul mediu pn la defectare, care este inversul ratei de defectare

ntr-o perioad dat;4. timpul mediu ntre defectri, adic valoarea medie a timpurilor ntre

dou defectri consecutive, calculat ca fiind raportul dintre durata cumulat inumrul de defectri din eantion n condiiidate pentru o perioad dat;

5. durata medie de via adic valoarea medie a timpurilor pn ladefectare pentru toate produsele unui eantion n condiii date.

Fiabilitatea depinde de: condiiile de lucru, continuitatea ciclului defuncionare i durata de funcionare.

Exprimarea cantitativ a fiabilitii (R) se face printr-un numr cuprins ntrezero i unu, adic prin relaia:

R=n /no

n care n0 este numrul total (eantionul) de produse (sisteme, maini,echipamente, elemente) considerat, care lucreaz dup un anumit ciclu, nanumite condiii, iarn este numrul de produse care pot lucra n continuare dup

thde funcionare cu o anumit precizie, restul n0-n produse fiind consideratedefecte.

Fiebilitatea se poate exprima n funcie de rata de defectare , dac dupth mai funcioneaz corect i precis nc n produse, iar n timpul dt se maidefecteaz dn produse:

=dn

dt

1

n=ft

Rezolvndu-se ecuaia diferenial, izolndu-se variabilele i integrndu-se, se obine:

dt= dnn i

R=n /n0=e dt

Pe durata de funcionare a unui produs, defectrile care au cauze distinctesunt situate diferit n timp, pe perioade: perioada defectrilor timpurii- I I (10...300


18/20

h); perioada defectrilor cu rat constant II i perioada defectrilor trzii III.Aceste perioade sunt evideniate de curbele de evoluie a ratei defectrilor ntimp(fig.3.12).

Defectele din perioada I, care evolueaz dup o curb lognormal,evideniaz starea tehnic necorespunztoare a produsului (materilae, execuiei montaj de slab calitate). Perioada a II-a corespunde perioadei de exploatare,indic o rat a defeciunilor mic i constant n timp cnd fiabilitatea este ofuncie exponenial de timp ( R=et ), iar dac t


19/20

exploatrii de durat ntr-un regim dat, frecvena defectrilor va fi mare iniial, iarn timp ea va scdea dup curba 1 din figura3.13.

Probabilitatea de defectare a unui produs din eantion este cu att maimare cu ct timpul de exploatare crete, ea variaz n timp dup curba 2 dinfigura 3.13, fiind zero iniial i tinznd spre unu n final. Probabilitatea de

funcionare corect (nedefectare), curba 3 din figura 3.13, se obine sczndu-sedin unitate n oricemoment valorile curbei 2; ea reprezint nsi fiabilitatea, care este maxim la

nce-putul exploatrii i scade asimtotic spre zero

n timp. Raportnd valorile curbelor 1 i 3, se obine curba procentajuluidefeciunilor, curba 4 din fig.3.13.iniial, procentul defeciunilor este mare(datorit calitii necorespunztore a materialelor metalice, nerespectriiprocesului tehnologic proiectat etc.), apoi dup nlocuire pieselor defecte,

procentul de defectri scade, stabilizndu-se la un minimum timp ndelungat, ca, n final, datorit mbatrnirii, oboselii materialelor metalice, uzurii pieselor, screasc vertiginos.

Fiabilitatea se mai poate exprima prin probabilitatea de a nu apreadefeciumi n exploatarea produsului un anumit timp (1 000 h sau 10 000 h defuncionare) sau prin durata de funcionare fr defeciuni la performaneleimpuse i chiar prin timpul mediu ntre dou defectri.

Fiabilitatea nalt a sistemelor tehnice, la ora actual, se realizeaz, nprincipal, prin asigurarea fiabilitii ct mai mari a fiecrui element component(peste 99,999%), lucru posibil prin reducerea la maximum a numrului de

elemente; prin rezervare (existena unor rezerve de pai din sistem care snlocuiasc pe cele avariate) i prin rezonan (existena unor pri de sistem nmultiple exemlpare a cror defectare s nu ntrerup funcionarea sistemului, cidoar solicitarea mai intens a celor rmase).

mbuntirea calitii i, n special, a fiabilitii produselor se relizeaznumai prin aplicarea unor msuri riguroase n toate etapele procesului deproducie, de la proiectare pn la vnzare.

c) Durabilitatea se refer la durata de via a sculelor prelucrtoare,definit ca fiind timpul de lucru efectivntre dou recondiionri (ascuiri)succesive ale unei scule. Ca i fiabilitatea, durabilitatea este o caracteristic de

exploatare complex care depinde de: natura materialului sculei, naturamaterialului de prelucrat, tratamentele termice i termochimice aplicate sculelor,condiiile concrete de lucru etc. Se apreciaz prin diverse criterii: al uzurii critice asculelor, al forelor de prelucrare, consumului energetic, cantitatea de pieseprelucrate etc. Frecvent, se folosete criteriul uzurii critice, cnd durabilitatea seexprim n minute scurse pn la apariia uzurii catastrofale i scoaterea din uz asculei.


20/20

d) Designul produselorreprezint totalitatea nsuirilor estetice care facprodusul plcut i pasabil de a fi ncadrat perfect ambiental. Are importandeosebit n special pentru prodesele destinate consumului ( automobile,vehicule, aparatur de uz casnic, aparatur electronic audio-video ect.). St labaza uzurii morale a produselor i este determinatde linia modei la un moment

dat. Are o importan foarte mare din punct de vedere economic n special pentrurile dezvoltate i n societile de consum. Frecvent, n alegerea materialelormetalice pentru astfel de produse se ine seama de design.

3.7. Influiena prelucrrilor metalurgice asupra proprietilor

Alegerea materialelor metalice este inseparabil de alegerea prelucrrilormetalurgice care asigur n ultim instan proprietile lor.

Proprietile materialelor metalice, indiferent de natura lor, depind directde compoziia chimic i de structur, care, la rndul lor, depind de modul de

obinere i prelucrare a semifabricatelor i produselor: elaborare, aliere,deformare plastic, tratament termic, sudare, achiere, sinterizare etc.

3.7.1. Modul de elaborare

Determin compoziia chimic, structura primar i ereditatea grunilordin materialele metalice. Se tie c elaborarea prin solidificare este influienatde un mare numr de factori, ceea ce determin c dou arje diferite din una iaceeai marc de material metalic s prezinte proprieti diferite. La aceeaicompoziie chimic de baz (aceeai marc de material), proprietile ulterioare

prelucrrilor depind de: tipul agregatului de elaborare, conducerea etapelor detopire, natura materiilor prime i auxiliare folosite, gradul de carburare,dezoxidare, aliere evacuare, turnare, tipul formei etc.

Curs 1 Legea Tehnologiei

Documents

Transcript of Curs 1 Legea Tehnologiei