Curs stiinta si ingineria materialelor

8/18/2019 Curs stiinta si ingineria materialelor

1/44

CLASIFICAREA TEHNOLOGIILOR NECONVENTIONALE

DE OBTINERE A SEMIFABRICATELOR

DIN INDUSTRIA AEROSPATIALA

SI APLICABILITATEA LOR

Marin Andrei Lucian

947 IMA


2/44

Conventional – stabilit prin conventie, acceptat prin traditie.

Neconventional – nu se supune conventiilor, original.

Tehnologiile conventionale sunt acele tehnologii care sunt cunoscute practic pe tot globul pamantesc si sunt tehnologii care se aplica in practica industriala

in toate intreprinderile.

Tehnologiile neconventionale sunt acele tehnologii mai putin cunoscute si

care se aplica pe o scara mai redusa, acolo unde ele sunt cunoscute, avand o

eicienta !"#e$ioa$a Tehnologiilo$ Conventionale

Noti"ni Int$o%"ctive


3/44

Stiind ca un proces tehnologic se poate aplica prin metode si procedee tehnologice, inseamna ca metodele, respectiv procedeele pot fi

conventionale !i neconventionale.

In prelucrarea dimensionala a materialelor s-au conturat pana in prezent cinci &eto%e: t"$na$ea' %eo$&a$ea #la!tica' ag$ega$ea %e#"l(e$i &etalice !i e$o)i"nea. Primele trei metode sunt conventionaleiar ultimele doua sunt neconventionale.

Se constata insa, ca, si in cadrul &eto%elo$ conventionale s-auinventat #$oce%ee noi, mai eficiente in unele situatii, procedee care au

caracter neconventional.

Tinand seama de aceste aspecte, aria de cuprindere a Tehnologiilo$Neconventionale c$e!te.


4/44

În conditiile dezvoltarii tehnologice actuale, criza de materii prime si energie la nivel mondial, precum si cresterea agresiunii

oamenilor fata de mediul ncon!urator, au condus la elaborareaunor materiale noi si a unor tehnologii neconventionale.

"viatia, precum si industria aeronautica n general, ca si

ma!oritatea mi!loacelor de transport e#ercita un impact negativasupra mediului, gener$nd poluare fonica si emisii de gaze,impact care trebuie drastic redus.

%aterialele compozite reprezinta, fara ndoiala, un teritoriufascinant. &omeniul aerospatial a impulsionat activitatea decercetare, proiectare si productie, impun$nd performante e#tremde nalte.


5/44

%aterialele compozite dispun de atuuri importante nraport cu materialele traditionale si aduc numeroase

avanta!e functionale: greutate scazuta, rezistenta mecanicasi chimica, costuri de ntretinere reduse, libertatea sidinamica design-ului.

Paleta foarte larga de procese de fabricatie, aplicatiile cutotul inedite, problemele ridicate de optimizarea procesuluide fabricatie si reducerea poluarii, constituie factori care facdin materialele compozite un domeniu de v$rf al stiintei si

tehnicii actuale.


6/44

T"$na$ea, ca procedeu tehnologic, este una din cele mai vechimetode de ob'inere a pieselor prin punere in forma, dezvoltate de om.

T"$na$ea reprezinta metoda tehnologica de fabricatie a unei piese prin solidificarea unei cantitati determinate de metallichid, introdus intr-o cavitate de configuratie corespunzatoare.

T"$na$ea asigur( realizarea unei game foarte variate de piese, cugreutate de la c$teva grame p$n( la sute de tone. )a se bazeaz( pec$teva propriet('i importante ale metalelor *i alia!elor, precum:contractia, turnabilitatea, tensiunea superficial( *i fluiditatea

Tehnologii neconven*ionale %e #"ne$e in

o$&a #$in t"$na$e


7/44

Împreun( cu prelucr(rile prin matri'are si cu cele deformare prin sintetizare sunt utilizate in mod nemi!locit larealizarea formei pieselor – spre deosebire de alte prelucr(ri,unde forma rezulta prin mi!locirea unor procese tehnologice preliminare distincte +laminare, tragere, for!are libera,a*chiere si microa*chiere.

Prin turnare se pot realiza forme practic piese nelimitate, piese cu mase diverse, de la frac'iuni de gram si pana la sute

de tone, care *i g(sesc utiliz(ri in toate domeniile deactivitate


8/44

T"$na$ea !"( vi% este o tehnic( modern( de fabrica'ie rapid(

a matri'elor care utilizeaz( modele ale pieselor comple#e, si este o

tehnica ce *i dovede*te eficien'a n etapa de dezvoltare a produselor noi.

"ceasta tehnologie are multiple avanta+e precum simplitatea

procesului de fabricatie a matritelor din cauciuc siliconic, timpul

scurt de fabricare, precizie foarte ridicata, pot fi obtinute piese

comple#e cu grosimea minima a peretului de . mm.

Tehnologia T"na$ii !"( Vi%

c" ca"ci"c !iliconic


9/44

"ceast( metod( de fabrica'ie reproduce cu fidelitate detaliile de form(*i calitatea suprafe'elor modelului.

În functie de comple#itatea, finetea detaliilor *i sortimentul de cauciucsiliconic, durabilitatea matri'elor din cauciuc siliconic variaz( ntre / *i0 de turn(ri n func'ie de comple#itatea geometric( a piesei.

În general, productivitatea este limitat( la apro#imativ 1 turn(ri pe zi.

)ste folosita pentru cresterea calitatii pieselor turnate sub presiune dinalia!e neferoase, precum structura, densitatea si suprafata, si pentruoptimizarea procesului.


10/44

%aterialele utilizate la turnarea sub vid sunt diferite tipuri der(*ini, materiale plastice *i cauciuc.

Propriet('ile mecanice ale pieselor de plastic fabricate prin turnaresub vid, sunt comparabile cu cele ale pieselor fabricate prin in!ec'ie demase plastic

&upa finisarea si verificarea modelului 2P utilizat ca master,tehnologia %e o$&a$e !"( vi% se realizeaza in , eta#e:

-. Fo$&a$ea &at$itelo$ %in ca"ci"c !iliconic/

,. T"$na$ea #ie!elo$ in &at$itele %in ca"ci"c !iliconic.


11/44

1. 3egarea celor dou( semimatri'e cu band( adeziv( *imontarea p$lniei de turnare

. %(surarea precis( a cantit('ilor necesare alecomponen'ilor " *i 4, din care se compune r(*ina care seutilizeaz( la turnarea pieselor.

/. 5dat( programat, ciclul se desf(*oara automat. "re locamestecarea celor doi componen'i *i apoi turnarea automat(.

T"$na$ea !"( vi% a #ie!elo$ %in $a!ina 0n &at$i*a %in ca"ci"c

!iliconic a$e "$&atoa$ele eta#e1


12/44

6. Prin p$lnia fle#ibil( amestecul format se toarn( n matri'a dincauciuc siliconic p$na c$nd se observ( c( r(*ina iese prin toate canalelede aerisire. 7rmeaz( introducerea pachetului matri'ei n cuptorul de

polimerizare unde are loc solidificarea piesei turnate, prin polimerizaretermal( la temperatura de 89, timp de p$na la ; minute.


13/44


14/44


15/44

De)avanta+e 1

osturile la tehnologia de prototipizarea rapida sunt mult mai maridecat la tehnologia clasica=

Turnarea sub vid necesita un numar mare de pasi ceea ce duce un

timp de fabricare mai mare=

Se pot fabrica numai -


16/44

2eprezinta un #$oce%e" %e t"$na$e neconventional care secaracterizeaza prin particularitatea ca alia!ul lichid este introdus inamprenta piesei din forma de turnare prin in!ectare sub actiuneaunei suprapresiuni mari, realizate mecanic.

"lia!ul lichid este dozat volumetric si este introdus intr-uncilindru +camera de presare, de unde este in!ectat in forma deturnare cu a!utorul unui piston actionat mecanic.

)ste posibil ca in!ectarea sa se realizeze si prin intermediulunui gaz sub presiune ridicata. >orma este o matrita metalica si areo constructie speciala, de cele mai multe ori fiind racita fortat.

T"$na$ea la #$e!i"ne $i%icata


17/44

&atorita presiunii ridicate alia!ul intra in amprenta piesei din

forma cu viteza foarte mare, iar timpul de umplere este foartescurt. >orma metalica determina o solidificare foarte rapida a

piesei.

&upa solidificare, matrita se deschide, iar piesa si alia!ulsolidificat in reteaua de turnare sunt e#trase.


18/44

Cla!iica$ea #$oce%eelo$ %e t"$na$e

la #$e!i"ne $i%icata

Procedeele si instalatiile de turnare la presiune ridicata se clasifica dupamai multe criterii:

dupa temperatura camerei de presare=

dupa directia de deplasare a pistonului de presare=

dupa pozitia suprafetei de separatie a matritelor=

dupa tipul de alia! turnat, etc.


19/44

A#lica(ilitate

Turnarea la presiune ridicata permite sa se obtina piese cu dimensini foarte precise

si cu o netezime a suprafetelor foarte ridicata, ceea ce face ca piesele turnate prin acest procedeu sa poata fi utilizate direct fara operatii ulterioare de finisare.

Procedeul de turnare este limitat la turnarea pieselor din alia!e neferoase cutemperatura mica de turnare +alia!e pe baza de "luminiu, Staniu, ?inc si de maserelativ mici si mi!locii +pana la 1


20/44


21/44


22/44

a si alte procedee tehnologice de turnare, specificitatea acestui procedeu consta in modul de obtinere a cavitatii formei.

Beometria piesei turnate rezulta concomitent cu eliminareamodelului din polistiren din forma construita din nisip uscat, faraliant.

Sunt utilizate modele din polistiren e#pandat, vopsite, astfel

incat crusta refractara sub actiunea presiunii gazelor rezultate latermodistructia modelului sa mentina rigiditatea formei si sa pastreaze configuratia cavitatii amprenta, evitand surpareanisipului.

T"$na$ea %e #$eci)ie c" &o%ele

ga)eia(ile %in #oli!ti$en


23/44

Stratul de vopsea trebuie sa aiba si o oarecare permeabilitate astfel incat sa asigure atat evacuareacorespunzatoare a gazelor rezultate prin descompunerea polistirenului, cat si evitarea formarii de sulfuri e#ogene.

Cu e#ista un contact direct intre alia!ul lichid si nisipsi nici intre metal si polistiren. Spatiul poarta denumirea

de Dvolum de control Dsi are o marime de apro#imativ 1mm.


24/44

Pentru cresterea vitezei de gazefiere, in compozitia polistirenului e#pandat se introduc diferiti compusi carecontribuie la :

1. resterea vitezei de topire si de gazefiere al polistirenului. 2uperea completa si rapida a legaturilor din lantul

polistirenului in procesul de termodistructie.

Topirea totala a modelului are loc intr-un interval scurt detimp +intre 1,< - 6 secunde.

2ezistenta la rupere a alia!elor turnate prin acest procedeu

tehnologic este superioara cu apro#imativ


25/44

%odelele de polistiren se obtin in matrite prin umflareagranulelor de polistiren si sudarea intre ele. &aca modelelesunt foarte comple#e , ele se pot confectiona din bucati si

asambla prin lipire.

O#e$atia %e o$&a$e a$e t$ei eta#e #$inci#ale:

1 "sezarea modelului centrat in cutia de formare = "coperirea modelului cu nisip uscat , fara liant :/ Indesarea nisipului in !urul modelului , pentru a realiza omularea cat mai perfecta a nisipului pe suprafata lui.


26/44

Pentru formare, in locul perechii clasice de rame deformare se utilizeaza cutii metalice de tip container, cilindricesau poligonale, care permit manipularea mecanizata.

&upa umplerea cu nisip a cutiilor se realizeaza indesarea prin scuturare. Se poate marii gradul de indesare al nisipului prin vidare.

&aca piesele turnate au si configuratie interioara se potutiliza miezuri + metalice sau nemetalice, care se incastreazain prealabil in model , la operatia de e#pandare a granulelor de

polistiren.

Se pot utiliza si retele de turnare clasice.


27/44

>ata de procedeele de turnare Dclasice Din forme temporare , acest procedeu de turnare cu modele gazificabile din polistiren prezintaurmatoarele avanta!e :

1 Cu apar bavuri +material r(mas peste profilul normal pesuprafa a pieselor prelucrate sau turnateț ) in special in planul deseparatie , datorita absentei acestuia , modelele fiind monobloc =

3ipsa marcilor de centrare , ceea ce micsoreaza toleranta

dimensionala si de pozitie =/ Se elimina operatia de demulare =

6 )limina lemnul din modelarii , scazand costurile de fabricatie =


28/44

Deo$&a$ea #la!tica este un procedeu tehnologic demodificare a formei *i dimensiunilor semifabricatelor, f(r(

a nl(tura material, prin ac'iunea unor for'e

P$inci#i"l i)ic al &eto%ei"tunci c$nd tensiunile din materialul metalic

depF*esc limita de curgere,n materialul supus acestortensiuni apar deforma'ii permanente.

Tehnologii neconven*ionale %e #"ne$e in

o$&a #$in %eo$&a$e #la!tic2.


29/44

"ceasta metoda se poate folosi la imbinareamaterialelor de natura diferita si a componentelor din

metale usoare.

Sculele folosite la aceasta metoda au o geometriespeciala.

Meto%a #oan!on3&at$ita %e

i&(ina$e


30/44

&oua table metalice sunt pozitionate pe suprafata matritei.Poansonul si matrita sunt fi#ate intr-un dispozitiv, asigurandu-se astfel coa#ialitatea celor doua scule de imbinare.

and poansonul coboara, materialele sunt deformateasemanator cu deformarea prin ambutisare, materialulsuferind o subtiere a grosimii.

avitatea matritei are o forma speciala, astfel ca la sfarsitul procesului de imbinare materialul va avea tendinta sa curga incanalul practicat pe fundul cavitatii matritei.

Meto%a Poan!on3Mat$ita %e i&(ina$e a$e "$&atoa$ele eta#e 1


31/44

Sche&a i&(ina$ii c" #oan!on !i &at$ita


32/44

%aterialul tablei inferioare umple complet cavitateamatritei, iar sub actiunea fortei poansonului materialeletind sa se retraga de-a lungul peretelui matritei, carezultat obtinandu-se o imbinare in forma de GSG.

%aterialul de deasupra este puternic presat, ceea ceface ca atomii de la suprafata de contact a celor douamateriale sa difuzeze unul in altul.


33/44

Sche&a i&(ina$ii c" #oan!on !i &at$ita

Pe (a)a ig"$ii %e &ai !"! #"te& t$age "$&atoa$ele concl")ii 1

- Imbinarea in forma de DsH a fost creata prin deformarea plastica amaterialelor, in functie de geometria speciala a cavitatii matritei.

- u cat este creata mai bine forma DSH , cu atat este mai puternicaimbinarea


34/44

>ortele de imbinare > apar intre cele doua straturi prin forta puternica de generare dintre poanson simatrita.

&eoarece forta de presare este foarte mare lafinalul procesului de imbinare, atomii pot sa difuzezeunul in altul pe suprafata de contact dintre cele douastraturi la partea inferioara a partii imbinate


35/44

>orta de imbinare este ridicata si pot fi imbinate

materiale diferite + spre e#emplu aluminiu cu otel

)conomie de timp +evitarea operatiilorsuplimentare

Avanta+e ale i&(ina$ii c"

#oan!on !i &at$ita


36/44

)ste necesara calcularea parametriloroptimi de proces.

>abricarea matritei de imbinare cu oforma speciala

De)avanta+e


37/44

omprimarea electromagnetica +)% este o tehnica

non-contact, cu o viteza foarte mare, care folosesteenergia campurilor electromagnetice cu impulsuri pentrua aplica forte de deformare plastica pieselor din materialecu o conductibilitate electrica ridicata.

Meto%a %e i&(ina$e #$in co$i&a$e

elect$o&agnetica


38/44

&atorita avanta!elor legate de raportul rezistenta –duritate, alia!ele de magneziu ofera un potential si mairidicat pentru realizarea componentelor fata de alia!ele

din aluminiu.

7tilizarea componentelor din magneziu este incalimitata, motivele fiind legate de problemele de

deformare si imbinare a alia!elor de magneziu care au plasticitatea redusa, in special in procesele de deformarela rece.


39/44

&eformarea electromagnetica este produs( deenergia electric( acumulat( ntr-o baterie decondensatoare, care se descarc( pe nfa*urarea unei bobine.

urentul care parcurge spirele bobinei produce un

c$mp magnetic.

P$ici#i"l &eto%ei %e i&(ina$e #$in

co$i&a$e elect$o&agnetica


40/44

&ac( se plaseaz( n c$mpul magnetic al bobinei o

pies(, din material electroconductor, atunci n acesta seinduce un curent >oucault de sens contrar celui din circuitulinductor.

urentul indus d( na*tere, la r$ndul s(u, unui c$mpmagnetic propriu care se opune c$mpului inductor, conformlegii lui 3entz. >or'ele electromagnetice, care se e#ercit(ntre bobin( *i pies(, dau na*tere unei presiuni care dep(*ind

limita de curgere a materialului produce deformareaacestuia.


41/44

Este necesar ca pătrunderea câmpuluimagnetic în semifabricat să e inferioară ca

!aloare grosimii materialului"

#acă nu apare un efect contrar de deplasarenumit $presă magnetic% care împiedică

deformarea"

&obina folosită la deformarea cu impulsurimagnetice se înfă'oară pe un suport numit

concentrator de câmp din bron( beriliu saualuminiu"


42/44

>orma suportului este determinate de configura'ia piesei *ide locul unde trebuiesc concentrate for'ele de deformare.

apacitatea bateriei de condensatoare se alege n func'ie defor'ele de deformare necesare.

2andamentul magnetoform(rii este de numai 0E. )leste dependent de conductibilitatea materialelor, parametriiconstructivi ai bobinei *i concentratorului de c$mp,intensitatea *i frecven'a curentului *i temperaturile bobinei *i

semifabricatului.


43/44

Procedeul se poate folosi, cu rezultate remarcabile, nopera'ii de asamblare, etan*are *i deformare a pieselortubulare sau plane.

Întruc$t vitezele de deformare sunt foarte mari, iartimpii de lucru sunt e#treme de redu*i, nu se produce, practic, modificarea grosimii materialului n timpul

deform(rii *i nu apar modific(ri structural sau ecruis(riale straturilor superficial.

Avanta+ele &eto%ei %e i&(ina$e #$in

co$i&a$e elect$o&agnetica


44/44

Imbunatatirea proprietatilor din cauza structurii mai omogenesau mai dense care rezulta in urma acestor prelucrari=

onsumul minim de material2educerea duratei prelucrarii ulterioare prin aschierePosibilitatea de obtinere a unor forme comple#e cu un numar

minim de operatii si manopera simpla

%arirea productivitatii muncii

Avanta+ele &eto%ei %e #$el"c$a$e a

&ate$ialelo$ #$in %eo$&a$e #la!tica

Curs stiinta si ingineria materialelor

Documents

Transcript of Curs stiinta si ingineria materialelor