Curs 4 maa

33
DEFEC|IUNI. UZARE. DURABILITATE Date introductive Uzura utilajelor, echipamentelor ]i instala\iilor industriale precum ]i a elementelor acestora constituie o modificare treptat[ a dimensiunilor acestora @n timpul exploat[rii, datorit[ frec[rii suprafe\elor de contact. Uzura normal[ de func\ionare Uzura normal[ de func\ionare reprezint[ un fenomen fizic inevitabil datorat mai multor fac tori: mecanici, termici, oxidare, oboseal[, etc. #n func\ie de factorii men\iona\i, uzura normal[ de func\ionare poate fi: uzur[ mecanic[ (prin eroziune, prin abraziune), uzur[ termic[, uzur[ prin oxidare, uzur[ prin oboseal[ (fretare, exfoliere, cavita\ie), uzur[ prin coroziune (chimic[, electrochimic[). Uzura mecanic[ . Acest tip de uzur[ este rezultatul direct al frec[rii suprafe\elor a dou[ piese. Ea duce la schimbarea formei, volumului ]i greut[\ii pieselor, f[r[ s[ produc[ vreo modificare a propriet[\ilor fizico-chimice ale materialului pieselor aflate @n frecare. Dup[ modul de producere, uzura mecanic[ este de dou[ feluri: uzur[ mecanic[ prin eroziune ]i uzur[ mecanic[ prin abraziune.

Transcript of Curs 4 maa

Page 1: Curs 4 maa

DEFEC|IUNI. UZARE. DURABILITATE Date introductiveUzura utilajelor, echipamentelor ]i instala\iilor industriale precum ]i a elementelor acestora constituie o modificare treptat[ a dimensiunilor acestora @n timpul exploat[rii, datorit[ frec[rii suprafe\elor de contact.

Uzura normal[ de func\ionare

Uzura normal[ de func\ionare reprezint[ un fenomen fizic inevitabil datorat mai multor fac tori: mecanici, termici, oxidare, oboseal[, etc.

#n func\ie de factorii men\iona\i, uzura normal[ de func\ionare poate fi: uzur[ mecanic[ (prin eroziune, prin abraziune), uzur[ termic[, uzur[ prin oxidare, uzur[ prin oboseal[ (fretare, exfoliere, cavita\ie), uzur[ prin coroziune (chimic[, electrochimic[).

Uzura mecanic[. Acest tip de uzur[ este rezultatul direct al frec[rii suprafe\elor a dou[ piese. Ea duce la schimbarea formei, volumului ]i greut[\ii pieselor, f[r[ s[ produc[ vreo modificare a propriet[\ilor fizico-chimice ale materialului pieselor aflate @n frecare. Dup[ modul de producere, uzura mecanic[ este de dou[ feluri: uzur[ mecanic[ prin eroziune ]i uzur[ mecanic[ prin abraziune.

Page 2: Curs 4 maa

Uzura prin eroziune se produce datorit[ contactului direct al suprafe\elor @n frecare, adic[ atunci c`nd pelicula de lubrifiant este @ntrerupt[ sau nu s-a format deloc. #ntreruperea peliculei de lubrifiant devine posibil[ din cauza neregularit[\ilor suprafe\elor aflate @n frecare, produc`ndu-se astfel contacte locale @n care cre]te mult presiunea ]i temperatura, ceea ce conduce la suduri locale ]i apoi la ruperea lor. Pelicula de ulei este @ntrerupt[ (nu se formeaz[) la pornirea unui utilaj, c`nd din cauza greut[\ii proprii a uleiului, acesta a fost @ndep[rtat dintre piese sau c`nd, fiind prea v`scos, nu poate fi @mpins de dispozitivul de ungere la suprafe\ele de frecare. Uzura prin abraziune se caracterizeaz[ prin apari\ia unor deform[ri microplastice ]i prin t[ierea unor straturi sub\iri metalice, de c[tre particule dure, abrazive, care sunt situate @ntre suprafe\ele de frecare. Din punct de vedere al intensit[\ii, uzura prin abraziune depinde de propriet[\ile fizico-chimice ale materialelor din care sunt fabricate piesele, de viteza de alunecare ]i de presiunea @n timpul frec[rii.Uzura termic[. #n cazul vitezelor ]i presiunilor mari, suprafe\ele aflate @n frecare se @nc[lzesc foarte mult. Datorit[ @nc[lzirii excesive, @n straturile superficiale ale pieselor, are loc o modificare microstructural[ care modific[ propriet[\ile mecanice ale metalelor, provoc`nd @nmuierea, strivirea sau griparea suprafe\elor.#n func\ie de temperatura produs[ prin frecare, @n p[iesele situate @n contact au loc fenomene de: recristalizare, revenire, c[lire sau chiar topire.

Page 3: Curs 4 maa

Uzura prin oxidare. Acest gen de uzur[ este determinat de p[trunderea oxigenului @n stratul superficial al metalului, de formarea @n metal a unei solu\ii solide de oxigen ]i a unor combina\ii de oxizi. Particulele solide de oxizi se desprind de pe metal sub form[ de pulbere care erodeaz[ continuu straturile fragile ale metalului.

Uzura prin oboseal[. Aceast[ uzur[ este provocat[ de ac\iunea sarcinilor variabile asupra pieselor ]i apare sub trei forme: fretare, exfolierea suprafe\elor ]i cavita\ie.

Uzura prin fretare este determinat[ de distrugerea suprafe\elor metalice datorit[ suprapunerii efectelor de alunecare ]i oxidare.

Uzura prin exfoliere se minifest[ prin desprinderea unor straturi superficiale foarte sub\iri, de ordinul milimicronilor, de pe suprafe\ele metalelor, care prezint[ tensiuni remanente sau sunt friabile.

Uzura prin cavita\ie este provocat[ de sarcini ciclice care ac\ioneaz[ @n medii lichide (pompe, turbine,etc.).

Uzura prin coroziune. Corozinea este un proces de degradare a suprafe\elor metalice sub ac\iunea mediului ambiant ]i poate fi de: natur[ chimic[ sau electrochimic[.

Page 4: Curs 4 maa

Coroziunea chimic[ este provocat[ de procesele chimice care au loc la suprafa\a pieselor sub ac\iunea gazelor sau a lichidelor (ap[, solu\ii apoase de s[ruri, substan\e acide sau alcaline, etc.). #n urma reac\iei chimice, pe suprafa\a metalului se formeaz[ o pelicul[. #n cazul aluminiului, cuprului, bronzului ]i a metalelor neferoase, @n general, astfel de pelicule sunt f[r[ pori ]i protejeaz[ metalul, @mpiedic`nd p[trunderea reac\iei chimice ]i coroziunii spre interior. Din contr[, la metalele feroase (o\eluri) peliculele formate sunt poroase ]i permit p[trunderea treptat[ a reac\iei chimice spre interior.

Coroziunea electrochimic[ este determinat[ de formarea de pile electrice locale care iau na]tere la suprafa\a metalului @n prezen\a unei solu\ii apoase din s[ruri bune conduc[toare de electricitate (electroli\i). Intensitatea coroziunii este favorizat[, de asemenea, de temperaturi @nalte ]i de calitatea suprafe\elor metalice.

Combaterea coroziunii chimice ]i electrochimice se realizeaz[ prin depunerea de oxizi (oxizi de aluminiu), fosfa\i (tretarea suprafe\ei o\elului cu solu\ii apoase pe baz[ de acid fosfatic), depunerea de pelicule organice (lacuri, vopsele), depunerea de pelicule metalice rezistente la coroziuni (nichel, crom).

Page 5: Curs 4 maa

METODE DE REPARARE.

RECONDI|IONAREA PIESELOR UZATE

Uzura accidental[. Factori care favorizeaz[ uzura.

Uzura accidental[, cunoscut[ ]i sub denumirea de uzur[ de avarie, constituie o cre]tere intensiv[ a uzurii normale de func\ionare datorit[ deregl[rii unui utilaj sau instala\ii, a nerespect[rii regimului de exploatare, de @ntre\inere sau a unei repara\ii necorespunz[toare. Acest gen de uzur[ se caracterizeaz[ prin pierderea condi\iilor func\ionale ale utilajelor ]i apare @n dou[ faze: @n prima perioad[ apare un proces de deteriorare, iar @n perioada urm[toare apar deforma\ii pemanente sau chiar distrugerea pieselor @n frecare.

Factorii care favorizeaz[ uzura

Uzura pieselor ]i elementelor componente ale utilajelor industriale depinde de: calitatea suprafe\elor prelucrate, a materialelor utilizate ]i a lubrifian\ilor, de viteza ]i presiunea specific[ a pieselor aflate @n frecare ]i de regimul de func\ionare.

Page 6: Curs 4 maa

Calitatea suprafe\elor prelucrate. Calitatea acestor suprafe\e (realizate prin strunjire, rectificare, lustruire, etc.) are o influen\[ deosebit[ asupra uzurii, @n sensul c[, oric`t de precis[ ar fi metoda de prelucrare folosit[, suprafe\ele ob\inute vor prezenta unele asperit[\i. #n[l\imea asperit[\ilor suprafe\elor (rugozitatea) se mic]oreaz[ prin rodaj. Dup[ rodaj, se realizeaz[ o rugozitate optim[ care nu depinde de rugozitatea ini\ial[ dup[ prelucrare. S-a constatat c[, @n condi\ii normale de frecare (presiune mic[ ]i ungere corespunz[toare), este indicat ca urmele de prelucrare s[ coincid[ cu direc\ia mi]c[rii pieselor. De aceea, se va alege metoda de prelucrare care s[ asigure aceast[ cerin\[.

La presiune mare ]i ungere necorespunz[toare, fine\ea prelucr[rii are un rol negativ, suprafe\ele uz`ndu-se mai repede.

Calitatea materialelor utilizate, a tratamentului termic ]i a lubrifian\ilor. Uzura depinde @ntr-o mare m[sur[ de calitatea materialelor utilizate, a tratamentului termic ]i a lubrifian\ilor. Cre]terea calit[\ii suprafe\elor se ob\ine prin tratamente termice (cementare, nitrurare, cianurare, c[lire superficial[ cu curen\i de @nalt[ frecven\[), acoperiri galvanice ]i lubrifiere corespunz[toare.

Page 7: Curs 4 maa

Metode de apreciere a uzurii

M[surarea ]i verificarea uzurii se pot efectua prin metode continue ]i metode discontinue.

Metode continue. Se cunosc 3 metode continue de apreciere a uzurii: metode indicilor func\ionali, metoda determin[rii cantit[\ii de impurit[\i metalice din ulei ]i metoda izotopilor radioactivi.

Metoda indicilor func\ionali. Const[ @n aprecierea uzurii diverselor elemente @n timpul func\ion[rii unui utilaj, pe baza indicilor de lucru (de exemplu puterea de la motoarele termice). Aplicarea acestei metode d[ rezultate satisf[c[toare numai @n cazul unor utilaje de complexitate redus[. #n cazul unor utilaje de complexitate ridicat[, rezultatele aplic[rii acestei metode sunt aproximative.

Metoda m[sur[rii cantit[\ii de impurit[\i din ulei. Metoda se bazeaz[ pe ipoteza c[, @n timpul func\ion[rii, din totalul metalului, o parte este preluat[ de c[tre ulei datorit[ uzurii pieselor @n contact. Procedeul const[ @n determinarea con\inutului de fier rezultat @n urma uzurii @n mediu de ungere, probele de ulei fiind analizate pe cale chimic[, stabilindu-se astfel con\inutul de fier. Este un procedeu nesatisf[c[tor datorit[ efectu[rii unor lucr[ri costisitoare ]i de lung[ durat[. Metoda are caracter comparativ.

Page 8: Curs 4 maa

Metoda izotopilor radioactivi. Aplicarea acestei metode se bazeaz[ pe proprietatea izotopilor radioactivi de a emite radia\ii. Acest procedeu modern de determinare a uzurii nu exclude vechile procedee de cercetare a acesteia, combinarea @n unele cazuri cu acestea duc`nd la rezultate deosebite. Organelor de ma]ini radioactivate li se desprind particule mici @n timpul procesului de uzare, care pot fi reg[site @n materialul de ungere. Detectarea se face cu ajutorul unui contor Geiger-Muller care, dup[ num[rul de impulsuri ce le d[ pe minut indic[ gradul de uzur[ @n timpul func\ion[rii ma]inii. #n cazul ma]inilor ]i agregatelor cu sistemul de ungere prin circula\ie, aparatul de m[surat se poate a]eza favorabil @n sistemul de ungere prin circula\ie sau @n apropierea conductei de ulei, put`ndu-se trasa direct diagramele uzurii, dup[ varia\ia radioactivit[\ii @nregistrat[ de contor. Cantitatea de izotop radioactiv g[sit[ @n lubrifiant este propor\ional[ cu uzura. Cu aceast[ metod[ se poate efectua o selec\ie a materialelor corespunz[toare unor condi\ii func\ionale precum ]i de gradul lor de uzur[. Metoda permite, de asemenea, localizarea gradului de uzur[ a unor piese sau a unui utilaj.

Metode discontinue. Printre metodele discontinue de apreciere a uzurii, enumer[m: metoda m[sur[rii dimensiunilor, metoda c`nt[ririi, metoda profilografierii.

Page 9: Curs 4 maa

Metoda m[sur[rii dimensiunilor. #n acest caz, m[sur[torile se pot face cu micrometre sau comparatoare cu cadran, av`nd precizia de 2-10 μm.

Metoda c`nt[ririi. Const[ @n stabilirea diferen\ei dintre greutatea ini\ial[ ]i ce a final[ (dup[ un anumit timp de func\ionare) a piesei considerate, determin`ndu-se uzura global[ @n greutate ]i uzura relativ[ @n procente. Utilizarea acestei metode duce la opriri neproductive ale ma]inilor, la cheltuieli generate de demontarea ]i montarea lor la loc, @n varia\ii ale uzurii ca urmare a demont[rii pieselor, de unde rezult[ concluzii eronate, fiind necesar[ ]i o aparatur[ de m[surat costisitoare. Prin urmare, aceast[ metoda, ca ]i precedenta, are un caracter aproximativ.

Metoda profilografierii. Aceast[ metod[ const[ @n ridicarea profilogramei suprafe\ei de lucru a uneia sau mai multor sec\iuni dintr-o pies[ cu ajutorul unui profilograf mecanic sau electric. Metoda poate fi aplicat[ @n dou[ moduri:

-Prin ridicarea unei singure profilograme (cu aceea]i sec\iune) @n cazul @n care baza de m[surare este reprezentat[ de o suprafa\[ neuzat[ a piesei;

-Prin ridicarea a dou[ profilograme (pentru aceea]i sec\iune) @n cazul @n care se traseaz[ un riz transversal fa\[ de sec\iunea profilografic[ ]i a c[rei ad`ncime maxim[ formeaz[ baza de m[surare.

Uzura este determinat[ de distan\a dintre cele dou[ profilograme ridicate @nainte ]i dup[ func\ionarea piesei considerate.

Page 10: Curs 4 maa

Procedee de reparare a pieselor uzate.

Generalit[\i.

Procedeele de reparare a pieselor uzate constau @n: demontarea utilajelor, repararea @mbin[rilor, repararea fisurilor ]i sp[rturilor, @ndreptarea pieselor, repararea ro\ilor din\ate, repararea lag[relor, recondi\ionarea unor piese uzate prin refacerea formei lor geometrice, a caracteristicilor fizico-mecanice ]i realizarea de ajustaje la nivelul celor ini\iale.

Demontarea pieselor uzate @n vederea repar[rii

Nu este permis[ demontarea pieselor prin lovituri de ciocan sau cu dalta ]i ciocanul, @ntruc`t se produce distrugerea sau fisurarea lor, f[c`ndu-le inutilizabile. #n cazul prezoanelor rupte se vor aplica metode de scoatere a acestora prin de]urubare cu tije auxiliare sau burghie speciale. Niturile se scot, de regul[, prin t[ierea capului cu dal\i speciale, dup[ care sunt eliminate afar[ din alezaj.

Pentru demontarea pieselor montate prin presare se utilizeaz[ prese speciale de demontare. Piesele fixate pe arbori ]i pe axe (]aibă, ro\i din\ate, rulmen\i) se extrag cu acelea]i prese. Depresarea nu trebuie f[cut[ prin lovituri de ciocan, interpun`ndu-se @ntre pies[ ]i ciocan buc[\i de lemn sau cupru.

Page 11: Curs 4 maa

Repararea @mbin[rilor

#mbin[rile prin nituri ale unui utilaj industrial se verific[ prin cioc[nire. Dac[ sunetul nu este sonor ]i clar, ci @nfundat ]i cu z[ng[nit, niturile respective trebuie @nlocuite. Verificarea etan]eit[\ii unei @mbin[ri cu nituri se face prin realizarea unei suprapresiuni cu o pomp[, @n urma c[reia trebuie s[ nu apar[ prelingeri de ap[.

Dac[ se constat[ o slab[ etan]eitate a @mbin[rilor nituite, se execut[ ]temuirea niturilor ]i a marginilor tablelor. Pentru punctele neetan]e ale @mbin[rii, ]temuirea se @ncepe ]i se termin[ la o distan\[ de 120-200 mm de la locul la care s-a constatat scurgerea.

#nainte de baterea niturilor, se verific[ alezajele respective, se alezeaz[ ]i se introduc alte nituri cu diametrul mai mare.

#mbin[ri cu ]uruburi. Acestea se repar[ prin @nlocuirea lor cu altele noi. Str`ngerea unei piese cu mai multe ]uruburi se face astfel @nc`t s[ fie perpendicular[ pe suprafa\a care se @n]urubeaz[. Nu este permis[ corectarea prin @ndoire deoarece se pot rupe ]uruburile @n timpul func\ion[rii. Filetul ]urubului nu trebuie uns prea mult deoarece uleiul se colecteaz[ @n partea de jos a alezajului ]i @mpiedic[ str`ngerea complet[ a ]urubului. Pentru a @mpiedica de]urubarea piuli\ei, se utilizeaz[ ca siguran\e ]aibă de diferite forme, contrapiuli\e ]i cuie spintecate. Fe\ele ]aibelor trebuie s[ fie paralele, f[r[ rizuri sau asperit[\i.

Page 12: Curs 4 maa

#mbin[ri sudate. La aceste @mbin[ri, piesele care s-au desf[cut se cur[\[ de sudura veche ]i apoi se resudeaz[. Dac[ apar cr[p[turi pe diferite por\iuni ale leg[turilor, trebuie @n prealabil s[ se stabileasc[ p`n[ unde se @ntinde cr[p[tura. #n acest scop, se cur[\[ mai bine marginile @mbin[rii cu petrol lampant, se ]terg cu o c`rp[ ]i apoi se acoper[ @ntreaga por\iune cu praf de cret[ deoarece petrolul @nnegre]te creta exact dup[ conturul cr[p[turilor. #ntreaga por\iune a marginii cu cr[p[turi se @ndep[rteaz[ cu dalta, se cur[\[ apoi cu pila, apoi @ntreaga por\iune se sudeaz[ din nou, cu electrozi corespunz[tori.

Repararea fisurilor ]i a cr[p[turilor. #ndreptarea pieselor.

Fisurile ]i cr[p[turile se pot repara prin sudare de pl[ci peste zona fisurat[ sau r[pat[. #n unele cazuri, pl[cile se pot fixa ]i cu nituri de cupru, aluminiu sau o\el moale.

#ndreptarea pieselor

Pentru @ndreptarea pieselor deformate, se aplic[ 2 procedee: @ndreptarea la rece ]i @ndreptarea la cald.

#ndreptarea la rece se face manual cu ajutorul ]uruburilor de str`ngere ]i se utilizeaz[ atunci c`nd demontarea pieselor trebuie evitat[. Piesele demontate se pot @ndrepta la rece cu prese de m`n[ sau hidraulice.

Piesele care nu pot fi @ndreptate la rece se @nc[lzesc ]i se @ndreapt[ apoi cu unelte corespunz[toare.

Page 13: Curs 4 maa

Repararea ro\ilor din\ate, a arborilor, axelor ]i lag[relor.

Repararea ro\ilor din\ate. Ro\ile din\ate de o\el pot fi recondi\ionate, @n mod provizoriu, p`n[ la @nlocuire, prin @nc[rcare cu sudur[ electric[ ]i apoi prin ajustarea din\ilor la profilul corespunz[tor. Din\ii rup\i se pot repara prin executarea unui ]an\ @n form[ de coad[ de r`ndunic[ @n obada ro\ii din\ate, @n care se introduce un dinte ajustat. Din\ii rup\i se mai pot executa prin fixarea unor din\i ajusta\i implanta\i prin @n]urubare @n obada ro\ii din\ate. Ro\ile din\ate de o\el care au spi\ele, obada sau butucul cr[pate se pot recondi\iona prin sudare. Butucii cr[pa\i se str`ng cu inele montate la cald.

Repararea arborilor ]i a axelor. #nl[turarea reziduurilor de pe fusurile arborilor ]i axelor se realizeaz[ prin procedee mecanice. Reziduurile mai mari se pilesc ]i apoi se ]lefuiesc cu h`rtie abraziv[ ]i past[ de ]lefuit. La repararea arborilor mai mari se utilizeaz[ cle]ti speciali. Dimensiunile fusurilor ]lefuite trebuie m[surate cu micrometrul @n cel pu\in trei locuri pe lungimea fusurilor ]i pe diametre perpendiculare pentru a se verifica conicitatea ]i ovalitatea lor.

Repararea lag[relor. Pentru repararea unui lag[r se scoate capacul, se verific[ suprafa\a de lucru ]i apoi se controleaz[ aderen\a compozi\iei la corpul lag[rului. Dezlipirea compozi\iei se poate constata prin sunetul @nfundat care se aude c`nd se cioc[ne]te lag[rul. C`nd compozi\ia nu prezint[ cr[p[turi prea mari, lag[rul se repar[ prin aplicarea de compozi\ie cu un ciocan de lipit. Suprafa\a de lucru a lag[rului, c`nd acesta prezint[ cr[p[turi ]i neregularit[\i, se spal[ ]i se prelucreaz[ apoi cu un r[zuitor. R[zuirea trebuie realizat[ cu o precizie de prelucrare de 0,01-0,05 mm. Dup[ r[zuire, lag[rul se ]terge cu benzin[.

Page 14: Curs 4 maa

Procedee de recondi\ionare a pieselor uzate.

Generalit[\i

Recondi\ionarea pieselor uzate presupune refacerea formei lor geometrice, a caracteristicilor fizico-micanice ]i realizarea de ajustaje la nivelul celor ini\iale. Din experien\[, s-a constatat c[ 40-45% din costul unei repara\ii @l reprezint[ valoarea pieselor de schimb, iar reducerea acestei ponderi se realizeaz[, @n principal, prin recondi\ionarea ]i reutilizarea pieselor uzate. La recondi\ionarea pieselor uzate trebuie s[ se aib[ @n vedere urm[toarele principii: costul unei piese recondi\ionate trebuie s[ fie mai mic dec`t cel al unei piese noi, calitatea materialului de adaos s[ fie cel pu\in echivalent[ cu cel al unei piese noi, tehnologia de recondi\ionare s[ fie c`t mai simpl[.

Astfel, @n practica industrial[, se aplic[ mai multe procedee de recondi\ionare, ]i anume: utilizarea compensatoarelor; @nlocuirea unei p[r\i din pies[; aducerea piesei la dimensiunile ini\iale prin @nc[rcare sau depuneri metalice; sudare oxiacetilenic[ sau sudare electric[; lipire cu aliaje de adaos; deformare plastic[; depunere prin galvanizare, cromare, @nc[rcare cu fier, cuprare; metalizare cu pulberi metalice; lipiri speciale; @nc[rc[ri cu materiale plastice.

Page 15: Curs 4 maa

Recondi\ionarea prin utilizarea compensatoarelor.

Aceast[ metod[ const[ @n introducerea unei piese noi care trebuie s[ compenseze at`t uzura rezultat[ @n timpul func\ion[rii, c`t ]i materialul @nl[turat prin prelucr[ri mecanice necesare restabilirii formei geometrice cu care aceasta func\ioneaz[ @n cadrul mecanismului considerat.

Compensatoarele se utilizeaz[ la repararea cilindrilor de motor, fusurilor lag[relor, axelor ]i arborilor, alezajelor filetate, etc., de obicei, compensatorul se realizeaz[ din acela]i material ca ]i piesa de baz[. #n anumite cazuri, se pot utiliza ]i alte materiale, cu condi\ia ca acestea s[ nu pericliteze buna func\ionare a asambl[rii.

Compensatoarele se monteaz[ de obicei prin str`ngere, for\a de str`ngere (presare), determin`ndu-se cu rela\ia:

( ) ( )1NpldFs ×××ε=ε - coeficientul de frecare dintre cele dou[ piese;

d- diametrul pieselor aflate @n contact, @n mm;

l- lungimea de presare, @n mm;

p- presiunea de strivire de pe suprafe\ele @n contact, @n N/mm2

Page 16: Curs 4 maa

Presiunea de strivire se calculeaz[ cu rela\ia:

( ) )2(MPa10

dE

C

E

C

Sp 3

2

2

1

1

−××

+

=

@n care:

;dd

ddC 12

120

21

20

1 µ−−+

= ;dd

ddC 22

122

21

22

2 µ+−+

=

C1 – contrac\ia compensatorului;

C2- contrac\ia piesei;

S- str`ngerea, @n µm;

E1, E2- modul de elasticitate al compensatorului, respectiv materialului

piesei, @n N/mm2;

d0- diametrul exterior al compensatorului, @n mm;

d1- diametrul interior al compensatorului, @n mm;

d2- diametrul exterior al piesei, @n mm;

µ1, µ2- coeficien\ii lui Poisson, al compensatorului ]i al piesei.

Page 17: Curs 4 maa

Pentru ob\inerea unei @mbin[ri sigure ]i durabile, uneori se prev[d ]tifturi de fixare sau puncte de sudur[, @n func\ie de condi\iile de func\ionare ale pieselor. #n general, pentru realizarea unei str`ngeri corespunz[toare, presarea compensatorului trebuie f[cut[ la cald. La buc]area cilindrilor, ace]tia se @nc[lzesc, la buc]area axelor se @nc[lzesc buc]ele de compensare. Temperatura de @nc[lzire a pieselor p`n[ la 100-150 0C se ob\ine @n b[i de ulei, iar peste 400 0C @n cuptoare electrice.

Temperatura de @nc[lzire a piesei se calculeaz[ cu formula:

m3

jsp 10d

θ+⋅⋅βδ+δ

unde:

θp- temperatura piesei, @n 0C;

θm- temperatura mediului ambiant, @n 0C;

δs- str`ngerea maxim[ a ajustajelor; @n mm;

δj – jocul minim necesar la montaj, @n mm;

β- coeficient de dilatare al piesei prin @nc[lzire, @n ;

d- diametrul articula\iei, @n mm.

Cmm

m0⋅

µ

Page 18: Curs 4 maa

Recondi\ion[ri ale pieselor uzate (f[r[ utilizarea compensatoarelor).

Recondi\ionarea prin @nlocuirea unei p[r\i din pies[. Datorit[ condi\iilor de func\ionare, unele piese se uzeaz[ neuniform ( de exemplu: la o cutie de viteze, se uzeaz[ de obicei pinionul cel mai solicitat, celelalte pinioane fiind @n stare de func\ionare). Un astfel de subansamblu poate fi recondi\ionat prin @nlocuirea piesei uzate (a pinionului uzat).

Recondi\ionarea prin aducerea piesei la dimensiunile ini\iale prin @nc[rcare sau depuneri metalice. Printre metodele de recondi\ionare a pieselor uzate aplicate @n acest caz, se men\ioneaz[ @nc[rcarea prin metalizare sau sc`ntei electrice.

Procedeul de metalizare const[ @n depunerea pe suprafa\a piesei a unui strat format din particule de metal topit, antrenate de un curent de aer comprimat sau gaz inert comprimat. Stratul de metal depus ader[ mecanic pe suprafa\a piesei prin fixarea @n rugozit[\ile suprafe\ei a unor particule metalice foarte fine (0,001-0,015 mm) @n stare fierbinte, care se depun ]i se deformeaz[, ader`nd pe suprafa\a piesei ]i alc[tuind un strat de acoperire metalic[.

Metalizarea se utilizeaz[ la recondi\ionarea pieselor uzate ca: arbori, fusuri, came, cilindri, loca]uri de rulmen\i; remediere defecte de turnare; acoperire cu un strat de metal dur a pieselor de mare uzur[; acoperiri cu aliaje antifric\iune la lag[re, etc.

Recondi\ionarea prin sudare oxiacetilenic[ sau sudare electric[. Metoda se aplic[, @n general, pentru diferite tipuri de piese, constituite din o\el, bronz, etc., folosindu-se tehnologii de sudare corespunz[toare.

Page 19: Curs 4 maa

Recondi\ionarea prin lipire cu aliaje de adaos. Prin lipire se pot repara unele elemente componente ale utilajelor: conducte, radiatoare, piese electrice, etc. lipirea pieselor const[ @n @mbinarea lor solid[ cu ajutorul unui aliaj de adaos. Avantajele pe care le prezint[ acest procedeu constau @n simplitatea ]i costul redus al opera\iilor, rezisten\a satisf[c[toare a @mbin[rii, precum ]i faptul c[ @n zona de influen\[ termic[ tensiunile interne sunt ne@nsemnate. Se utilizeaz[ trei tipuri de lipituri: lipituri cu aliaje moi, care au temperatura de fuziune sub 300 0C; lipituri cu aliaje tari, care au temperatura de fuziune de peste 500 0C; lipituri cu materiale plastice poliesterice.

Recondi\ionarea prin deformare plastic[. Acest procedeu se bazeaz[ pe utilizarea plasticit[\ii metalelor ]i aliajelor. Pentru repararea pieselor uzate se aplic[ mai multe procedee de deformare plastic[: refularea, mandrinarea, str`ngerea, @ntinderea ]i @ndreptarea. Aceste procedee se bazeaz[ pe principiul deplas[rii materialului piesei @n p[r\ile uzate ]i apoi prelucrarea piesei la dimensiunile necesare.

Refularea este procedeul prin care se mareste diametrul exterior al pieselor pline si se micsoreaza diametrul interior al pieselor tubulare. Prin refulare se recondi\ioneaz[ supapele motoarelor ]i compresoarelor ]i buc]ele de bronz.

Mandrinarea constituie procedeul prin care se m[resc dimensiunile exterioare ale pieselor men\in`ndu-se @n[l\imea pieselor sau modific`ndu-se foarte pu\in. Prin mandrinare se pot recondi\iona bol\urile de piston ale motoarelor sau compresoarelor.

Str`ngerea reprezint[ o mic]orare a diametrului interior al unei piese tubulare, ca in cazul buc]elor de bronz uzate ale diverselor lag[re.

Page 20: Curs 4 maa

#ntinderea este un procedeu de @ngustare local[ a sec\iunii unei piese.

#ndreptarea pieselor @ncovoiate sau r[sucite const[ @n eliminarea deforma\iilor remanente, readuc`ndu-se piesele la forma lor ini\ial[. Ea se face fie la rece, fie la cald. Prin @ndreptare se recondi\ioneaz[ arcurile, tiran\ii, etc.

Recondi\ionarea prin procedee de acoperiri metalice. Printre aceste procedee se enumer[: cromarea, o\elirea, cuprarea.

Cromarea. Constituie procedeul de acoperire cu crom a suprafe\elor metalice pe cale electrolitic[. Ea poate fi aplicat[ pieselor din o\el, alam[ ]i aliajelor de aluminiu @n straturi de 0,005 - 0,008 mm. Duritatea este de ordinul 600 - 1100 HB.

O\elirea este un procedeu de depunere a fierului pe cale electrolitic[, prin care se ob\ine durificarea sensibila a o\elului de baz[. #n acest caz se utilizeaz[ ca electroli\i sulfatul feros sau clorura feroas[.

Cuprarea este utilizat[ ca mijloc de izolare a p[r\ilor pieselor de o\el @n timpul cement[rii. Ca electrolit se folose]te sulfatul de cupru ]i acid sulfuric la temperatura de 18 - 24 0C, catodul constituindu-l piesele de recondi\ionat, iar anodul cuprul electrolitic cu grosimea de 5 - 8 mm.

Recondi\ionarea prin @nc[rc[ri cu materiale plastice. #n acest scop se utilizeaz[ pulberi de poliamide, care se pulverizeaz[ pe piesele de recondi\ionat prin procedee electrostatice.

Page 21: Curs 4 maa

Alegerea variantei optime a procedeului de reparare sau recondi\ionare.

La alegerea optim[ a procedeului de reparare sau recondi\ionare se aplic[ rela\ia:

P = S + Cm + Cr ;

unde:

P- costul piesei reparate sau recondi\ionate;

S- retribu\ia lucr[torilor productivi;

Cm- costul materialelor consumate pentru reparare;

Cr- costuri de regie.

Eficien\a repara\iei sau recondi\ion[rii depinde de num[rul N de piese supuse repara\iei sau recondi\ion[rii, cu rela\ia:

Nr

m

C C S P ++=

Page 22: Curs 4 maa

Consider`nd 2 procedee de repara\ii sau recondi\ionare, se pot scrie:

N1

1

rm11

C C S P ++=

N2r

m22

C C S P

2++=

Repararea sau recondi\ionarea dup[ primul procedeu va fi mai avantajoas[ dac[:

P1 < P2,

adic[:

NN2r

m2r

m1

C C S

C C S

2

1

1++<++

Deci, num[rul optim al pieselor reparate sau recondi\ionate Nopt rezult[:

( ) ( )12

21

m1m2

rropt CSCS

CCN

+−+−

>

Page 23: Curs 4 maa

FIABILITATE. MENTENABILITATE. MENTENAN|{. DISPONIBILITATE

No\iuni generale.

No\iunea de fiabilitate a intrat @n tehnic[ @n jurul anului 1960, av`nd sensul de siguran\[ @n func\onare.

#n limba englez[, fiabilitatea este denumit[ reliability, @nsemn`nd demn de @ncredere, sigur, pe care te po\i bizui, solid, trainic.

#n limba rus[ se nume]te nadejnosti ceea ce @nseamn[ tot soliditate, siguran\[, iar @n limba franceza se nume]te fiabilité, cu no\iunea de siguran\[ @n func\ionare a unui mecanism.

Fiabilitatea poate fi proiectat[, c`nd se refer[ la un produs ce este conceput, experimental[, c`nd se refer[ la un produs executat, care se cerceteaz[ @n laboratoare, @n ]tanduri, ]i opera\ional[, c`nd este urm[rit produsul @n func\ionarea real[ la beneficiar.

Fiabilitatea mai poate fi nominal[, adic[ sub forma unor norme, tabele, contracte, etc., ]i estimat[ c`nd se refer[ la rezultatele ob\inute concret pe baza m[sur[rilor din exploatare.

#n figura 1 se prezint[ o diagram[ foarte sugestiv[ privind evolu\ia fiabilit[\ii unui produs, de la nivelul de fiabilitate ideal, la cel acceptat de pia\[, la cel proiectat, la cel realizat, p`n[ la exploatarea final[, c`nd produsul este depreciat ]i trebuie s[ se fac[ @nlocuirea sa.

Page 24: Curs 4 maa

Se observ[ @n diagram[, pe abscis[, sectoarele din unitatea economic[ ce stabilesc fiabilitatea la diferite nivele: marketing, crea\ie, fabrica\ie, exploatare. Se mai observ[ cum, @n cazul unei @ntre\ineri corespunz[toare, fiabilitatea oscileaz[ @n jurul unor valori liniare, curba DMN, iar @n cazul repara\iilor necorespunz[toare, se remarc[ o depreciere accentuat[, curba DEFGH.

Page 25: Curs 4 maa

Se nume]te dispozitiv un element component, un bloc, un ansamblu, un echipament, un sistem sau un subsistem ce poate fi considerat de sine-st[t[tor ]i care poate fi @ncercat individual

Defini\ii. Clasific[ri. Defect[ri.

Fiabilitatea este definit[ ca aptitudinea unui dispozitiv de a-]i @ndeplini func\ia specificat[ @n condi\ii date ]i de-a lungul unei durate date.

Func\ia de fiabilitate este o rela\ie @ntre probabilitatea de func\ionare f[r[ defectare a unui dispozitiv ]i timpul @n care acesta func\ioneaz[.

Prin defectare se @n\elege procesul de @ncetare a func\iei impuse unui produs, iar defectul reprezint[ consecin\a acestui proces.

Defectele se pot clasifica dup[ urm[toarele criterii:

@n raport cu cauzele lor, defectele pot fi:

•utilizarea necorespunz[toare (au fost dep[]ite posibilit[\ile stabilite pentru acel dispozitiv;

•defectarea inerent[ (vicii din proiectare, execu\ie, montaj sau c`nd au ap[rut suprasolicit[ri);

•defectarea primar[, c`nd dispozitivul s-a defectat f[r[ a fi influen\at de un dispozitiv vecin cu care se afl[ @n contact;

•defectarea secundar[, @n cazul @n care influen\a defectului unui dispozitiv cu care acesta este cuplat, a determinat ]i defectarea sa;

•defectarea datorit[ uz[rii este datorat[ exploat[rii @n timp;

Page 26: Curs 4 maa

@n func\ie de viteza de apari\ie a defectelor, acestea se pot @mp[r\i astfel:

•defectare brusc[ ce apare surprinz[toare, f[r[ a fi prev[zut[;

•defectare progresiv[, este la cea care ne puteam a]tepta, datorit[ evolu\iei @n timp a defectului;

@n raport cu nivelul de defectare:

defectare par\ial[ care nu blocheaz[ func\onarea complet[ a dispozitivului;

defectarea total[, c`nd provoac[ dispari\ia total[ a func\iei acelui dispozitiv;

defectare intermitent[, care apare pe anumite subintervale ale ciclului, dup[ care dispozitivul @]i continu[ activitatea sau ac\iunea;]

@n raport cu viteza de apari\ie ]i nivelul de defectare:

defectare catastrofal[, care este o defectare brusc[ ]i total[;

defectare prin degradare, care este progresiv[ ]i par\ial[ (@n timp poate deveni o defectare total[);

@n raport cu criteriul admis:

defectare considerat[, care se ia @n considerare la @ncerc[rile de fiabilitate;

defectare neconsiderat[, care nu se ia @n calculul vreunui indicator de fiabilitate;

Page 27: Curs 4 maa

@n raport cu efectele provocate:

•defectare critic[, c`nd sunt posibile accident[ri de utilaje sau de persoane;

•defectare major[, care de]i nu este critic[, poate s[ reduc[ aptitudinea dispozitivului mai complex din care acesta face parte;

•defectare minor[ care f[r[ s[ fie critic[, nu perturb[ func\ionarea complexului din care face parte dispozitivul.

Referitor la manifestarea @n timp a defect[rilor, se constat[ urm[toarele perioade:

-perioada defect[rilor precoce sau timpurii (perioada de rodaj), c`nd dispozitivul se defecteaz[ la @nceputul activit[\ii sale;

-perioada defect[rii de rat[ constant[, acea perioad[ de-a lungul c[reia rata de defectare este sensibil constant[;

-perioada defect[rilor t`rzii, perioada @n care rata de defectare cre]te rapid @n compara\ie cu perioada precedent[ datorit[ uzurii, oboselii, @mb[tr`nirii, etc.

Page 28: Curs 4 maa

#n figura 2, se observ[ rata de defectare @n func\ie de timp, disting`ndu-se pe abscis[ perioadele men\ionate mai sus.

Page 29: Curs 4 maa

Fiabilitate. Mentenabilitate. Mentenan\[. Disponibilitate.

Dac[ pentru un set de dispozitive aflate @n studiu, se constat[ la sf`r]itul intervalului c[ un num[r dintre acestea ]i-au @ndeplinit sarcinile f[r[ a se defecta, atunci se poate stabili c[ fiabilitatea observat[ este raportul dintre num[rul dispozitivelor nedefecte pentru acel interval ]i num[rul total de dispozitive care au fost luate @n studiu.

Fiabilitate estimat[ este valoarea limit[ a intervalului de @ncredere asociat unui nivel de @ncredere dat ]i este bazat[ pe acelea]i date ca ]i fiabilitatea observat[ a dispozitivelor nominal identice.

Se poate calcula ]i o fiabilitate extrapolat[ pentru condi\ii diferite de cele ale fiabilit[\ii observate sau estimate.

De asemenea, exist[ o fiabilitate prev[zut[, care porne]te de la fiabilitatea observat[ sau estimat[ ]i se iau @n considerare condi\ii de utilizare ]i aspecte func\ionale ]i constructive, stabilindu-se care ar fi aceast[ fiabilitate pentru dispozitivul respectiv.

Exist[ ]i o fiabilitate preliminat[ care se stabile]te pe baza unor analogii generaliz[ri sau particulariz[ri.

Page 30: Curs 4 maa

Durata medie de via\[ reprezint[ valoarea medie a duratelor p`n[ la defectare, pentru toate dispozitivele unui e]antion, @n anumite condi\ii precizate. Exist[ o durat[ medie estimat[, una extrapolat[, una prev[zut[ ]i una preliminat[, prin analogie cu variantele de fiabilitate definite anterior.

Se mai define]te rata de defectare observat[ ca raportul dintre num[rul total de defect[ri dintr-un e]antion ]i durata cumulat[, observat[ pe acest e]antion pentru o perioad[ dat[ din via\a unui dispozitiv.

Se definesc similar, ca mai sus, rat[ de defectare estimat[, prev[zut[, extrapolat[ ]i preliminat[.

Timpul mediu de defect[ri observat este valoarea medie a timpilor dintre dou[ defect[ri consecutive, calculat[ ca raport dintre durata de via\[ cumulat[/observat[ ]i num[rul de defect[ri pentru o perioad[ impus[.

Pentru determinarea unui indicator de fiabilitate se fac @ncerc[ri care pot fi @ncerc[ri @n laborator, @n exploatare sau de solicitare @n trepte ]i @ncercare accelerat[.

#ncercarea de fiabilitate a echipamentelor este prescris[ ]i @n standarde rom`ne]ti de tip IRS, standarde aliniate la unitatea european[, ]i anume, @n SR CEI 60605-1+A1, SR CEI 60605-2.

Page 31: Curs 4 maa

#ncerc[rile de fiabilitate au scopul de a se estima parametri de fiabiltate pentru anumite produse pentru care se studiaz[ comportarea @n exploatare.

#ncerc[rile se pot face direct, @n exploatare sau prin urm[rirea cu ajutorul beneficiarului sau cu ajutorul service-urilor.

La fabricant se pot face @ncerc[ri de fiabilitate pe loturi de produse, pe standuri de prob[ sau @n anumite laboratoare.

Se urm[resc momentele apari\iei defec\iunilor, deci intervalele de timp la care acestea se manifest[, gradul de complexitate al repara\iilor necesare. Se pot face ]i @ncerc[ri accelerate pe unele produse prin for\area regimului de lucru.

De exemplu, pentru unele produse care lucreaz[ @n medii tropicale, se simuleaz[ influen\a umidit[\ii, a c[ldurii, prin utilizarea unor aparate speciale, @n care se fac probe accelerate.

#n caz contrar, ar trebui ca produsul s[ fie @n exploatare o perioad[ foarte mare de timp, undeva, @ntr-un mediu de acest gen, mediu care nu este la dispozi\ia societ[\ii comerciale produc[toare.

#n conformitate cu STAS 8174/2-77 se nume]te mentenabilitate, aptitudinea unui dispozitiv care, @n condi\ii date de utilizare, poate fi men\inut sau restabilit @n starea de a-]i @ndeplini func\ia specificat[ atunci c`nd mentenan\a se efectueaz[ @n condi\ii date, cu procedee ]i remedii prescrise.

Page 32: Curs 4 maa

Mentenan\a este ansamblul tuturor ac\iunilor tehnice ]i organizatorice efectuate @n scopul men\inerii sau restabilirii unui dispozitiv @n starea de a-]i @ndeplini func\ia specificat[.

Exist[ mentenan\[ preventiv[, care se efectueaz[ la intervale de timp predeterminate @n scopul evit[rii defect[rilor ]i o mentenan\[ corectiv[ care se efectueaz[ dup[ apari\ia unor defect[ri, pentru a se aduce dispozitivul la starea de func\ionare.

#n mod similar ca la fiabilitate se define]te func\ia de mentenabilitate ca fiind timpul de reparare sau reparare sau de restabilire a unui produs @n caz de defectare.

Mentenan\a este activitatea desf[]urat[ pentru a se restabili capacitatea de func\ionare corect[ a produsului, dup[ ce s-a produs o defec\iune.

Exist[ o mentenan\[ preventiv[, const`nd @n supravegherea bunei func\ion[ri ]i @n realizarea reviziilor planificate, ]i o mentenan\[ corectiv[, care const[ @n @nlocuirea anumitor piese defecte ]i realizarea repara\iilor mijlocii ]i mari.

Mentenabilitatea reprezint[ probabilitatea ca utilajul s[ fie adus la parametrii func\ionali, dup[ o c[dere, @ntr-un anumit interval de timp, adic[, mai concret, @n ce m[sur[ este capabil[ echipa de @ntre\inere de a repara @n timp util acea ma]in[.

Page 33: Curs 4 maa

Disponibilitatea este probabilitatea ca ma]ina s[ fie @n stare de func\ionare, dup[ o durat[ de timp consumat[, pentru repara\ii impuse de defec\iunea produs[ dup[ un timp de exploatare.

Cu alte cuvinte, disponibilitatea cuprinde probabilitatea func\ion[rii f[r[ defec\iuni, @ntr-un anumit interval de timp ]i probabilitatea c[derii ]i restabilirii capacit[\ii de func\ionare, @n alt interval de timp.

#n conformitate cu STAS 8174/3-77 se nume]te disponibilitate aptitudinea unui dispozitiv sub aspectele combinate de fiabilitate, mentenabilitate ]i de organizare a ac\iunilor de mentenan\[ de a-]i @ndeplini func\ia specificat[ la un moment dat sau @ntr-un interval de timp dat.