Mas

CUPRINS

Cap. 1. NOIUNI GENERALE PRIVIND PROCESUL DE PRODUCIE .....

1

1.1. Structura procesului de producie ...... 1 1.2. Procesele tehnologice ................................................................ 1 1.3. Tipuri de producie ................................................................... 4

Cap. 2. REALIZAREA PIESELOR METALICE PRIN TURNARE

5

2.1. Generaliti .................................... 5 2.2. Turnarea n forme temporare ..................................................................... 6 2.3. Turnarea n forme durabile ........................................................................ 9 2.4. Defectele pieselor turnate .......................................................................... 11

Cap. 3. FABRICAREA PIESELOR PRIN METALURGIA PULBERILOR ...

13

3.1. Principiul metodei ........................ 13 3.2. Tehnologia fabricrii pieselor prin agregare de pulberi ............................ 14 3.3. Produse obinute prin agregare de pulberi ................................................ 16

Cap. 4. PRELUCRAREA PRIN DEFORMARE PLASTIC A MATERIALELOR METALICE ..............................................................

17

4.1. Generaliti ............................................................ 17 4.2. Fenomene care nsoesc prelucrarea prin deformare plastic .................... 17 4.3. nclzirea materialelor metalice n scopul deformrii plastice .................. 18 4.4. Principiile prelucrrii prin deformare plastic........................................... 18 4.5. Clasificarea procedeelor de deformare plastic ........................................ 19 4.6. Laminarea .............................................................. 19 4.7. Extrudarea ............................................................. 21 4.8. Tragerea ................................................................. 22 4.9. Forjarea .................................................................. 24 4.10. Prelucrarea prin deformare plastic a tablelor ........................................... 27 4.11. Defectele pieselor realizate prin deformare pastic .................................. 28

Cap. 5. SUDAREA MATERIALELOR METALICE ..........................................

30

5.1. Generaliti ............................................................ 30 5.2. Sudarea prin topire .................................................................................... 31

5.3. Sudarea prin presiune ................................................................................ 43

Cap. 6. PROCEDEE CONEXE SUDRII ............................................................

54

6.1. Tierea termic .......................................................................................... 54 6.2. Asamblarea prin lipire ............................................................................... 55

6.3. ncrcarea prin sudare i metalizare .......................................................... 56

Cap. 7. MATERIALE NEMETALICE .................................................................

58

7.1. Materiale lemnoase .............................................................. 58 7.2. Produse finite din industria celulozei i hrtiei ........................................ 59 7.3. Mase plastice ......................................................................... 60 7.4. Sticla .......................................................................................................... 62

7.5. Materiale ceramice .................................................................................... 63

Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.

DGZ/cnt 1

1. NO|IUNI GENERALE PRIVIND

PROCESUL DE PRODUC|IE

1.1. Structura procesului de produc\ie

Crearea oric[rui produs este rezultatul unui proces de produc\ie definit ca un proces tehnico-

economic complex care cuprinde ]ntreaga activitate desf[=urat[ ]ntr-o societate comercial[ sau loc de

munc[.

Componenta de baz[ a unui proces de produc\ie o constituie procesele de baz[ (fig. 1.1), care

contribuie direct la transformarea materiilor prime ]n produse finite, ca de exemplu: ob\inerea de

semifabricate turnate, forjate sau sudate, prelucrarea prin a=chiere a semifabricatelor pentru ob\inerea

de piese finite, tratamente termice sau termochimice, asamblarea pieselor ]n subansambluri =i apoi ]n

ansambluri, rezult`nd produsul finit.

Fig. 1.1. Componentele pocesului de produc\ie.

Procesele auxiliare ajut[ la buna desf[=urare a proceselor de baz[, cuprinz`nd: fabricarea de scule, dispozitive, verificatoare (S.V.D.-uri); ]ntre\inerea =i repararea ma=inilor-unelte =i a utilajelor

]n cadrul proceselor de baz[; transportul pieselor, semifabricatelor =i materialelor etc.

Pentru buna desf[=urare a procesului de produc\ie sunt necesare =i alte activit[\i ca de exemplu,

cele de preg[tire a proceselor de baz[ =i auxiliare, activit[\i de conducere (manageriale) =i activit[\i de

desfacere =i livrare. Practic un proces de produc\ie nu se consider[ ]ncheiat p`n[ c`nd produsele

realizate nu au fost desf[cute pe pia\[.

Pentru buna desf[=urare a procesului de produc\ie, societatea constructoare de ma=ini, ca de

altfel orice societate a unei ramuri economice, trebuie s[ dispun[ de o organizare corespunz[toare

scopului propus. Produsele =i procesele de produc\ie sunt concepute, proiectate, organizate =i conduse

din punct de vedere tehnico-economic, de speciali=ti cu calificare corespunz[toare.

Elementul de baz[ ]n organizarea unei societ[\i comerciale ]l constituie sec\ia.

}n func\ie de profilul lor sec\iile pot fi :

- de preg[tire a fabrica\iei - ]n care se ]ntocme=te toat[ documenta\ia necesar[ procesului de produc\ie;

- de baz[ - ]n care se desf[=oar[ o parte a procesului de produc\ie, ]n scopul ob\inerii unei p[r\i din produs sau a ]ntregului produs ;

- auxiliare - ]n care se desf[=oar[ procesele auxiliare ; - de deservire - ]n care se desf[=oar[ procesele de deservire a sec\iilor de baz[ sau auxiliare.

1.2. Procesele tehnologice

a. Structura procesului tehnologic

Procesul tehnologic este o component[ a procesului de produc\ie ]n decursul c[ruia se

efectueaz[ logic =i treptat, modific[rile =i transform[rile materialelor necesare ob\inerii produsului.

Proces de

produc\ie

Proces

de

conducere

Procese

de

baz[

Procese

auxiliare

Procese de preg[tire

a proceselor de baz[

=i auxiliare

Procese

de desfacere

=i livrare


DGZ/cnt 2

}n cadrul procesului tehnologic, materia prim[ cu propriet[\i neadecvate utiliz[rii directe este

supus[ unui =ir de transform[ri ]n vederea ob\inerii unui produs cu func\ii =i propriet[\i bine stabilite.

}n func\ie de scopul urm[rit, procesele tehnologice utilizate ]n construc\ia de ma=ini =i aparate

permit :

- modificarea propriet[\ilor fizico-mecanice ale materialului f[ra a urm[ri dar nu =i f[r[ a modifica forma =i dimensiunile;

- modificarea formei dimensiunilor, pozi\iei reciproce =i calit[\ii suprafe\elor semifabricatelor =i pieselor f[r[ a urm[ri dar nu =i f[r[ a modifica propriet[\ile.

Se pot deosebi astfel, urm[toarele categorii de procese tehnologice:

- de prelucrare, prin care materiile prime se modific[ treptat, transform`ndu-se ]n semifabricate =i apoi ]n piese finite;

- de asamblare, prin care piesele sunt grupate ordonat ]n subansambluri =i apoi ]n ansambluri, reprezent`nd produse finite;

- de reparare =i recondi\ionare prin care pieselor sau subansamblelor care sau degradat ]n timp ca urmare a func\ion[rii li se restabilesc caracteristicile ini\iale.

Elementul de baz[ al oric[rui proces tehnologic ]l reprezint[ opera\ia tehnologic[, definit[ ca

fiind acea parte a procesului tehnologic efectuat[ de c[tre un muncitor sau o echip[ de muncitori f[r[

]ntrerupere, la un singur loc de munc[, cu uneltele =i utilajele necesare, ]n scopul modific[rii

propriet[\ilor fizico-mecanice, formei =i dimensiunilor, netezirii =i aspectului suprafe\elor materiilor

prime sau semifabricatelor supuse prelucr[rii.

Opera\iile la r`ndul lor se subdivid ]n a=ez[ri, faze (p[r\i ale opera\iei care se realizeaz[ ]ntr-o

singur[ a=ezare =i pozi\ie a piesei de prelucrat, cu acelea=i unelte de lucru =i cu acela=i regim de

lucru).

}n timpul fazelor de lucru se execut[ m`nuiri, reprezent`nd totalitatea mi=c[rilor efectuate de

c[tre muncitori ]n timpul lucrului.

b. Semifabricate =i piese finite

Pentru a ob\ine o pies[ finit[ este necesar s[ se parcurg[ mai multe etape de prelucrare a unui

semifabricat.

Semifabricatul poate fi definit ca o bucat[ de material mai mult sau mai pu\in apropiat[ ca

form[ de piesa ce urmeaz[ a fi ob\inut[, care a suferit o serie de prelucr[ri ]nainte de a se ajunge la

piesa finit[. De regul[ ultimele opera\ii aplicate semifabricatului au ca scop ]ndep[rtarea unui surplus

de material, prin a=chiere.

Masa semifabricatului este mai mare dec`t masa piesei :

psf MM (1.1)

Ideal este ca un semifabricat s[ se apropie c`t mai mult ca form[ =i dimensiuni de piesa finit[

(scad consumul de material =i manopera).

Piesa finit[ poate fi considerat[ ca fiind unitatea de baz[ a unui produs iar ob\inerea pieselor

scopul urmarit al majorit[\ii proceselor tehnologice aplicate ]n construc\ia de ma=ini =i aparate.

Orice pies[ poate fi caracterizat[ prin :

- compozi\ia materialului ; - structura (conferit[ de obicei prin metode de ob\inere a semifabricatului =i prin tratamente

termice) ;

- forma piesei (configura\ia, ]ntinderea suprafe\elor, precizia =i calitatea suprafe\elor).

c. Eficien\a unui proces tehnologic

Orice proces tehnologic trebuie s[ fie eficient. Dintre numero=ii indicatori de efien\[ mai

importan\i sunt: costul, calitatea =i siguran\a ]n func\ionare a produselor, productivitatea, consumul de

material etc.


DGZ/cnt 3

Costul produselor sau al pieselor se poate exprima ]n lei/produs sau lei/lot de piese. Costul unui

lot de produse (piese) identice Cs este dat de rela\ia:

nVFCs , (1.2)

]n care F reprezint[ cheltuieli fixe; V cheltuieli variabile; n num[rul de piese din lot. Cheltuielile fixe se determin[ prin procedee de calcul conven\ionale =i cuprind cheltuieli

efectuate cu utilajul tehnologic (amortizare, func\ionare, ]ntre\inere) =i cheltuieli generale ale sec\iei =i

]ntreprinderii (]ntre\inere cl[diri, retribu\ie pentru muncitori auxiliari =i TESA).

Cheltuielile variabile se determin[ direct pe unitatea de produs =i cuprind cheltuielile cu

materiale consumate, cheltuieli cu manopera (celor care lucreaz[ nemijlocit pentru realizarea

produsului) la care se adaug[ cheltuielile cu regia (ex.: producerea aerului comprimat, procurarea

energiei electrice etc.)

Costul unui produs Cp se poate determina din rela\ia :

n

FV

n

CC sp . (1.3)

}n figurile 1.3 =i 1.4 sunt reprezentate grafic rela\iile 1.2 =i 1.3.

Fig. 1.3. Varia\ia costului unui lot de produse

func\ie de num[rul de piese din lot.

Fig. 1.4. Varia\ia costului unui produs

func\ie de num[rul de piese din lot.

Consumul de material coeficient de utilizare al materialului :

(%).100M

MM

sf

pm (1.4)

}n construc\ia de ma=ini acest coeficient are valori cuprinse ]ntre 40% =i 90%.

Calitatea este o no\iune mai larg[, incluz`nd totalitatea ]nsu=irilor fizico-tehnice =i estetice ale piesei sau produsului finit. O importan\[ deosebit[ (din punct de vedere al prelucr[rilor mecanice)

revine preciziei dimensionale a pieselor, cu referire la precizia dimensiunilor, formei suprafe\elor,

pozi\iei reciproce a suprafe\elor =i calit[\ii acestora. Siguran\a ]n func\ionare fiabilitatea unui produs depinde direct de calitatea sa.

d. Proiectarea proceselor tehnologice

La stabilirea unui proces tehnologic se pleac[ de la ideea c[ el este un proces multidimensional

cu foarte mul\i parametri rezulta\i din interac\iunea concret[ a unor materiale reale cu mijloacele de

transformare a acestora ]n reperele componente ale produsului.


DGZ/cnt 4

Stabilirea procesului tehnologic necesit[ o

serie de informa\ii legate at`t de piesa sau

produsul ce trebuie realizate, c`t =i de cadrul

organizatoric ]n care se va realiza procesul de

produc\ie (tipul de produc\ie, organizarea =i

dotarea societ[\ii comerciale), a=a cum reiese din

schema prezentat[.

Procesul tehnologic trebuie s[ aib[ eficien\[

maxim[. Aceasta presupune stabilirea mai multor

variante optime pe baza indicatorilor de eficien\[. Fig. 1.5. Alegerea variantei optime de proces

tehnologic pe baza indicatorilor de eficien\[.

Proiectarea unui produs cuprinde:

- proiectarea func\ional[ - conceperea produsului astfel ]nc`t s[ corespund[ cerin\elor func\ionale impuse;

- proiectarea tehnologic[ - conceperea produsului astfel ]nc`t el s[ poat[ fi realizat printr-o tehnologie c`t mai convenabil[.

Apare astfel o determinare reciproc[ a proiect[rii produsului =i proiect[rii tehnologiei de

fabrica\ie adic[: nu numai cerin\ele calitative ale produsului impun stabilirea procesului tehnologic, ci

=i tehnologia impune definitivarea construc\iei optime a produsului.

Se introduce no\iunea de tehnologicitate a produsului (piesei). Un produs sau o pies[ sunt

construite tehnologic dac[ permit ob\inerea lor cu pre\ de cost minim asigur`ndu-se prelucrarea,

controlul =i asamblarea prin cele mai simple mijloace.

1.3. Tipuri de produc\ie

Modul ]n care este organizat[ activitatea de produc\ie ]ntr-o societate comercial[ cu profil de

construc\ii ma=ini depinde de volumul produc\iei, de m[rimea (masa) produselor =i de complexitatea

lor.

Se deosebesc :

- produc\ie de unicate sau individual[; - produc\ie de serie caracterizat[ prin executarea produselor ]n loturi sau serii care se

repet[ regulat, la anumite intervale de timp, utilajul folosit are caracter universal sau

specializat, productivitatea muncii este mai mare iar costul produselor este mai mic

dec`t la produc\ia de unicat. Se deosebesc (]n func\ie de m[rimea lotului) trei tipuri

de serii: serie mic[, serie mijlocie =i serie mare.

- produc\ie de mas[. Acest tip de produc\ie se caracterizeaz[ prin: func\ionarea ne`ntrerupt[ o perioad[ mai mare de timp a acelora=i utilaje; utilizarea unor linii de

fabrica\ie; utilaje de mare productivitate; calificare sc[zut[ a muncitorilor.


DGZ/cnt 5

2. REALIZAREA PIESELOR METALICE PRIN TURNARE

2.1. Generalit[\i

Turnarea este o metod[ tehnologic[ de fabricare a pieselor prin solidificarea materialului

metalic topit introdus ]n cavit[\ile de lucru ale unor forme cu configura\ie =i dimensiuni

corespunz[toare numite forme de turnare.

Turnarea este utilizat[ ca procedeu pentru fabricarea:

pieselor cu configura\ie complex[ (carcase de pompe sau turbine, corpuri de robinete);

pieselor cu gabarite =i mase mari (batiuri pentru ma=ini unelte, corpuri de ma=ini);

pieselor din materiale metalice neprelucrabile prin alte metode tehnologice (fonte,

siluminiuri).

}n construc\ia de ma=ini ponderea pieselor turnate este de 20 90% din greutatea ma=inilor.

Prin turnare se pot ob\ine piese cu greutatea de la c`teva grame p`n[ la sute de tone.

Avantajele turn[rii sunt:

complexitatea pieselor ob\inute;

dimensiunile pieselor sunt apropiate de cele ale pieselor finite (prelucr[rile mecanice sunt

simplificate);

echipamentul tehnologic de turnare este relativ simplu =i ieftin;

posibilitatea folosirii unor linii de fabrica\ie mecanizate sau automatizate;

uniformitate relativ crescut[ a structurii.

Dezavantajele turn[rii sunt:

caracteristici de rezisten\[ mai sc[zute dec`t ]n cazul pieselor deformate plastic;

timp de fabricare mai lung etc.

Clasificarea procedeelor de turnare este prezentat[ ]n figura 2.1.

Fig. 2.1. Clasificarea procedeelor de turnare.

Formele temporare sunt alc[tuite din amestec de formare =i sunt utilizate la o singur[ turnare.

Formele semipermanente sunt confec\ionate din amestec de formare =i semifabricate metalice

sau ceramice fiind utilizate la sute de turn[ri (cu remedieri dup[ fiecare turnare).

Formele permanente (cochiliile) sunt confec\ionate din materiale metalice =i sunt utilizate la

nenum[rate turn[ri.

Etapele fabric[rii unei piese turnate sunt prezentate ]n figura 2.2.


DGZ/cnt 6

Fig.2.2. Etapele fabric[rii pieselor turnate.

2.2. Turnarea ]n forme temporare

2.2.1. Structura formelor temporare de turnare

Turnarea ]n forme temporare este indicat[ ]n cazul turn[rii pieselor unicat sau de serie mic[.

a. Planele de separa\ie se prev[d pentru extragerea u=oar[ a modelului din form[ si trebuie s[

fie ]n num[r c`t mai mic (]n scopul folosirii unui num[r minim de miezuri =i p[r\i demontabile ale

modelelor). Partea principal[ din pies[ cu precizia cea mai ridicat[ trebuie s[ se afle ]n zona inferioar[ a

formei.

b. Semiramele de turnare sunt dispozitive metalice folosite pentru sus\inerea amestecului de

formare, turnare =i constituire a pieselor turnate. Se asambleaz[ =i centreaz[ cu ajutorul elementelor de

fixare 11. Pentru piesele cu ]n[l\ime mare formarea se face ]n mai multe rame (suprapuse).

c. Placa de turnare este elementul util pentru sus\inerea =i dirijarea corect[ a formei

temporare.

d. R[sufl[torii sunt orificii realizate ]n vederea cre=terii permeabilit[\ii la gaze a amestecurilor

de formare.

e. Canalul de aerisire se execut[ pentru a permite evacuarea gazelor din cavitatea formei.

f. Cavitatea formei reprezint[ spa\iul determinat ]n interiorul formei ]n vederea realiz[rii piesei

turnate. Cavitatea formei se realizeaz[ cu ajutorul modelelor sau =abloanelor (confec\ionate din lemn,

material u=or fuzibil sau metal).

Pentru realizarea unor piese turnate de calitate superioar[ se au ]n vedere:

- propriet[\ile de turnare ale metalelor =i aliajelor:

- fuzibilitatea - proprietatea unui material metalic de a trece ]n stare topit[ la o

temperatur[ caracteristic[ numit[ temperatur[ de topire;

- fluiditatea - proprietatea materialelor metalice topite de a curge =i a umple toate

detaliile cavit[\ii formei;

- contrac\ia - proprietatea materialelor metalice de a-=i mic=ora dimensiunile ]n

timpul r[cirii =i solidific[rii.


DGZ/cnt 7

- tendin\a de generare a tensiunilor interne (termice, de contrac\ie, structurale);

- tendin\a materialelor metalice de a interac\iona cu gazele (se prev[d canale de aerisire);

- posibilitatea umplerii totale a cavit[\ii (se prev[d maselote, r[citori, se are ]n vedere tipul de

solidificare etc.).

g. Miezurile (interioare sau exterioare, orizontale sau verticale) se utilizeaz[ ]n cazul ]n care

piesele turnate trebuie s[ prezinte goluri. Miezurile sunt executate, prin opera\ia de miezuire, ]n cutiile

de miez =i sunt fixate ]n cavitatea formei prin intermediul m[rcilor. Miezurile pot fi confec\ionate din

materiale u=or fuzibile, amestecuri de formare sau din metal.

h. Maselotele sunt rezervoare de metal lichid care asigur[ umplerea continu[ =i total[ a cavit[\ii

formei. Volumul lor trebuie s[ fie calculat astfel ]nc`t timpul de contrac\ie ]n maselot[ s[ fie mai mare

dec`t timpul de contrac\ie ]n cavitatea formei (dimensionarea corect[ a maselotei).

Dup[ forma pe care o au, maselotele sunt orizontale sau verticale; dup[ modul de deta=are fa\[

de pies[ sunt deta=abile prin =trangulare sau prin forfecare; ]n func\ie de presiunea de lucru sunt

maselote f[r[ presiune sau cu presiune; func\ie de temperatura de lucru pot fi: protejate termic,

neprotejate termic sau ]nc[lzite; ]n func\ie de tipul leg[turii cu cavitatea formei sunt directe sau

indirecte etc.

i. Re\eaua de turnare reprezint[ ansamblul elementelor care servesc la introducerea metalului

topit ]n cavitatea formei. Proiectarea corespunz[toare a re\elei de turnare presupune realizarea unui

debit constant de curgere a aliajului lichid, pe toat[ ]n[l\imea piciorului p`lniei.

Re\elele de turnare se clasific[ ]n: re\ele de turnare directe, re\ele de turnare ]n sifon =i re\ele de

turnare cu atac lateral.

2.2.2. Formarea manual[, folosind amestecuri de formare obi=nuite

Etapele fabric[rii pieselor turnate sunt conforme cu cele din figura 2.2.

1. Prepararea amestecului de formare

Amestecul de formare este compus din nisip, lian\i =i materiale de adaos.

Nisipul (de cuar\, de zirconiu, de cromit) se clasific[ ]n func\ie de: cantitatea componentelor

levigabile, forma granulelor, granula\ia medie etc.

Lian\ii au rol de a lega nisipul =i de a conferi plasticitate amestecului. Lian\ii pot fi organici =i

anorganici (naturali, artificiali). Argila este un liant anorganic natural =i cristalizeaz[ sub form[ de

lamele (men\in ]ntre ele o cantitate relativ mare de ap[).

Lian\ii anorganici artificiali sunt:

- cimentul - un amestec de oxizi (CO2; SiO2; Al2O3) care ]n prezen\a apei cap[t[ plasticitate =i o dat[

cu eliminarea ei se durific[;

- gipsul un silicat de sodiu care are plasticitate ]n prezen\a apei =i se durific[ la pierderea ei. Aceste

componente nu mai pot deveni plastice dup[ durificare. Lian\ii organici sunt uleiurile de in sau floarea

soarelui =i r[=inile (realizeaz[ ]nt[rirea prin polimerizare).

Materiale de adaos confer[ specificitate amestecului de formare =i ]mbun[t[\esc propriet[\ile

acestuia (pleava =i rumegu=ul, prin ardere, duc la formarea golurilor de aer care determin[ cre=terea

permeabilit[\ii; vopsele aplicate pe suprafa\a cavit[\ii formei determin[ cre=terea refractarit[\ii etc.).

Prepararea amestecului de formare se face ]n sec\ii speciale, dup[ o prealabil[ sortare a elementelor,

dup[ re\ete corespunz[toare metodelor de turnare. Amestecurile pot fi folosite pentru formarea

modelelor =i a miezurilor.

2. Executarea cavit[\ilor formelor =i a miezurilor

Pentru executarea cavit[\ilor formelor se folosesc modelele, care au aceea=i configura\ie cu a

pieselor ce urmeaz[ s[ fie turnate, sau =abloanele, care elimin[ amestecul de formare prin intermediul

gener[rii suprafe\elor prin transla\ie =i rota\ie. Formele se realizeaz[ manual sau mecanizat, ]n rame de

formare sau ]n solul turn[toriei. Criteriile de executare a cavit[\ii formei au ca elemente de baz[ desenul

de proiectare =i implicit:


DGZ/cnt 8

a) adaosul de prelucrare (stratul de material, m[surat perpendicular pe suprafa\a de prelucrat, ce

urmeaz[ s[ fie ]ndep[rtat prin prelucr[ri succesive). Adaosurile de prelucrare ofer[ posibilitatea

rigidiz[rii piesei;

b) adaosul tehnologic (stratul de material, care nu se poate ]ndep[rta prin tehnologia de

fabrica\ie =i care urmeaz[ s[ fie eliminat prin prelucr[ri ulterioare);

c) adaosul de contrac\ie (diferen\a dimensional[ dintre model =i piesa turnat[).

}n general, la proiectare, se are ]n vedere existen\a posibilit[\ii de extragere c`t mai u=oar[ a

pieselor din cavitatea formei, prin realizarea ]nclin[rilor corespunz[toare. Suprafe\ele interioare trebuie

s[ permit[ o u=oar[ cur[\ire. Se are ]n vedere solidificarea uniform[ sau dirijat[.

Solidificarea uniform[ o ]nt`lnim ]n cazul suprafe\elor mari. Solidificarea dirijat[ presupune

utilizarea maselotelor cu rolul de a completa volumul retasurii =i de a men\ine temperatura ]nalt[ de

turnare. Cu toate acestea, ]n cadrul solidific[rii pot apare nodurile termice (concentr[ri de volum care se

solidific[ mai greu =i mai t`rziu) =i deci posibilitatea ruperii ]n acea zon[ prin apari\ia fisurilor.

Pentru evitarea nodurilor termice se folosesc r[citori sau se racordeaz[ piesa pentru uniformizarea

sec\iunii. Uneori se folosesc miezuri de fier sau se folose=te metoda sferelor minime (o sfer[ ]nscris[ ]n

orice punct al unei sec\iuni s[ poat[ fi dirijat[ spre exterior.

La proiectare, se calculeaz[ grosimea optim[ a pere\ilor pieselor ]n func\ie de rolul peretelui

piesei, de gabaritul piesei =i de metoda de turnare. Miezurile sunt executate prin opera\ia de miezuire.

3. Uscarea formelor

Uscarea formelor se realizeaz[ prin procedee fizice sau chimice. Procedeele fizice sunt:

a) uscarea cu gaze fierbin\i;

b) uscarea cu infraro=ii (folosind arz[toare naturale);

c) uscarea folosind curen\i de ]nalt[ frecven\[.

Uscarea pe cale chimic[ determin[ distrugerea formelor.

4. Asamblarea formelor

Ansamblarea formelor are ]n vedere asamblarea ramelor de formare, asamblarea miezurilor =i

fixarea contragreut[\ilor la partea superioar[, pentru eliminarea posibilit[\ii de dezasamblare a

elementelor.

5. Turnarea

Turnarea se realizeaz[ pe la partea inferioar[ a oalei de turnare, pentru o\el (datorit[ zgurei lichide

de la suprafa\[) =i pe la partea superioar[ a oalei de turnare, ]n cazul fontelor. Firul de turnare este

continuu =i nu trebuie s[ aib[ o ]n[l\ime mare.

6. Solidificarea

Solidificarea se face, ]n func\ie de materialul turnat, mai repede la o\el datorit[ apari\iilor

contrac\iilor =i tensiunilor interne =i mai ]ncet la fonte. Cu c`t un metal are contrac\ia mai mare, cu at`t

dezbaterea se face mai repede.

7. Dezbaterea

Dezbaterea este opera\ia de extragere a pieselor =i miezurilor folosind traverse sau site

vibratoare, care prin vibra\ii determin[ desprinderea ramelor de turnare, a miezurilor =i pieselor.

Amestecul de formare se recupereaz[ =i este folosit (dac[ corespunde din punct de vedere al cerin\elor

tehnice), dup[ eventuale ]mbun[t[\iri, la executarea formelor =i a miezurilor.

8. Cur[\irea pieselor

Cur[\irea se refer[ ]n general la ]ndep[rtarea maselotelor, a re\elelor de turnare =i a amestecului

de formare de pe suprafe\ele pieselor.Cur[\irea se poate face prin procedee mecanice, termice sau

chimice. Procedeele mecanice se refer[ la spargerea formei, t[ierea cu fier[straie, circulare etc. a

maselotelor =i re\elelor de turnare precum =i la ]ndep[rtarea amestecului de formare prin sablare sau

folosirea tobelor rotative. Procedeele termice se refer[ la ]ndep[rtarea prin oxidare cu flac[r[

oxiacetilenic[, topire cu arcul electric sau pulverizare =i topire cu arc electric sau jet de plasm[.


DGZ/cnt 9

Procedeele termice, datorit[ temperaturilor ridicate, produc modific[ri locale din punct de vedere a

structurii materialului pieselor =i pot duce la apari\ia fisurilor prin dilatare. Procedeele chimice

presupun utilizarea carbona\ilor.

9. Aplicarea tratamentelor termice

Tratamentele termice se aplic[, ]n general, pieselor turnate pentru modificarea structurii =i

eliminarea tensiunilor interne. Tipurile de tratamente termice frecvent aplicate sunt recoacerea de

detensionare, recoacerea complet[, recoacerea incomplet[ =i recoacerea de omogenizare.

10. Controlul tehnic aplicat pieselor turnate

}n general, piesele turnate sunt supuse analizelor defectoscopice (cu lichide penetrante, cu

radia\ii penetrante, cu ultrasunete =i cu pulberi magnetice), controlului dimensional, gabaritic, de

calitate etc. Rebuturile recuperabile sunt recondi\ionate, iar cele irecuperabile sunt topite =i folosite

pentru elaborarea noilor aliaje.

2.2.3. Formarea mecanizat[, folosind amestecuri de formare obi=nuite

Avantajele mecaniz[rii sunt cre=terea productivit[\ii, preciziei =i gradului de compactizare a

amestecului de formare.

Dezavantaje procedeelor de acest tip constau ]n folosirea miezurilor metalice (tensiuni interne

suplimentare) =i faptul c[ formele sunt crude (rezisten\[ sc[zut[). Formarea mecanizat[ se poate face:

prin presiune, folosind ma=ini pneumatice sau hidraulice; prin presare cu membran[ de cauciuc; prin

aruncare; prin insuflare; prin scuturare etc.

2.2.4. Turnarea ]n forme cu pere\i sub\iri, folosind amestecuri de formare speciale

Formele cu pere\i sub\iri (forme coji) sunt forme temporare ob\inute ]n general din nisip cuar\os

=i lian\i speciali. Formele coji se pot ob\ine prin formarea cu modele calde sau cu modele u=or

fuzibile.

a. Executarea formelor coji folosind modele calde

}n aceast[ situa\ie cavitatea formei rezult[ prin asamblarea a dou[ coji sub\iri confec\ionate

dintr-un amestec de formare refractar =i ]nt[rit pe cale termo-chimic[. Amestecul de formare este

alc[tuit din nisip cuar\os de granula\ie fin[ =i o r[=in[ sintetic[ ca liant (novolacul, bachelita). Modelele

sunt confec\onate din font[ cenu=ie, aliaj de aluminiu sau o\el.

Pentru executarea miezurilor se folosesc cutii de miez metalice, ]nc[lzite la 2500C ]n care se

afl[ amestec de formare termoreactiv. Semiformele coji se ]mpacheteaz[ ]n nisip sau alice de font[ cu

scopul de a le m[ri rezisten\a ]n timpul procesului de turnare. Dup[ ]mpachetare, urmeaz[ turnarea

aliajului, dezbaterea prin spargerea formei =i cur[\irea.

b. Executarea formelor coji cu modele u=or fuzibile

Cojile se ob\in prin scufundarea repetat[ a unor modele u=or fuzibile (stearin[ =i parafin[) ]n

vopsele refractare (se ]nt[resc pe cale chimic[). Modelele u=or fuzibile se ob\in prin injectarea ]n

matri\[ a compozi\iei de stearin[ =i parafin[, se prind sub form[ de ciorchine =i se introduc ]n barbotina

refractar[. Modelele se ]nt[resc prin bombardare cu nisip =i calcinare la 910C.

Metalul se toarn[ ]n forma coaj[, anterior fixat[ ]n rame metalice umplute cu amestec de

formare. Metoda se utilizeaz[ pentru ob\inerea pieselor mici de mare precizie (din font[ sau o\el) =i a

unor piese din aliaje dure care nu mai sufer[ modific[ri.

2.3. Turnarea ]n forme durabile


DGZ/cnt 10

Formele durabile sunt confec\ionate din aliaje metalice =i rezist[, teoretic, la un num[r infinit de

turn[ri. Procedeele de turnare ]n forme durabile asigur[ ob\inerea unor avantaje majore, cum ar fi:

- cre=terea calit[\ii pieselor turnate (caracteristicile mecanice, precizia dimensional[, calitatea

suprafe\elor);

- ]mbun[t[\irea indicatorilor tehnico-economici ai produc\iei (cre=terea productivit[\ii,

reducerea consumului de materii prime =i materiale, eliminarea opera\iilor de formare );

- asigurarea unor condi\ii mai bune de munc[.

Datorit[ costului ridicat al formelor metalice =i al utilajelor de turnare, acest procedeu se

justific[ numai ]n cazul produc\iei de serie.

Problemele tehnologice care apar ]n aceste situa\ii sunt:

- asigurarea evacu[rii gazelor din form[ (se prev[d r[sufl[tori =i canale de aerisire,

dimensionate corespunz[tor);

- vitezele mari de r[cire a aliajelor (alegerea corect[ a materialelor metalice din care sunt

confec\ionate formele =i pre`nc[lzirea acestora) care pot duce la ob\inerea unor structuri

necorespunz[-toare ale pieselor turnate prin pierderea rapid[ a fluidit[\ii (font[ alb[ ]n stratul

superficial al fontei cenu=ii, acest lucru cre`nd dificult[\i la prelucrarile mecanice) =i la

umplerea incomplet[ a formei.

Turnarea ]n forme durabile poate fi: gravita\ional[, sub presiune sau centrifugal[.

2.3.1. Turnarea ]n cochile (turnarea gravita\ional[)

Cochiliile sunt forme de turnare permanente ]n care se introduce metalul topit numai sub

ac\iunea for\elor gravita\ionale. Cochiliile pot fi monolit (lingotiera) sau din dou[ buc[\i (cu plan de

separa\ie vertical sau orizontal).

Turnarea ]n cochil[ presupune urm[toarele etape tehnologice:

1) Confec\ionarea cochiliilor =i a miezurilor:

cochiliile sunt metalice (font[, o\el, aluminiu);

miezurile sunt metalice sau din amestec de formare.

2) Preg[tirea cochiliei pentru turnare:

a) acoperirea suprafe\elor interioare ale cochiliei cu un material refractar (grafit, argil[ refractar[

etc.) =i cu o vopsea de protec\ie (pe baz[ de petrol);

b) pre]nc[lzirea =i asamblarea cochiliei.

3) Turnarea metalului topit, care se poate face prin una din metodele:

direct[ (pentru cazul cochiliilor monolit);

]n sifon (pentru cochiliile din dou[ buc[\i);

cu atac lateral: prin re\elele de turnare prelucrate ]n corpul cochiliei sau prin re\elele de

turnare ata=ate cochiliei.

4) Dezbaterea din form[, care se poate face prin ]mpingerea sau extragerea piesei cu elementele

de lucru existente ]n corpul cochiliei, sau prin dezmembrarea cochiliei.

5) }ndep[rtarea re\elelor de turnare, maselotelor =i a bavurilor (prin t[iere sau prin lovire).

Produsele ob\inute prin acest procedeu de turnare sunt: pistoane pentru motoare, buc=e,

segmen\i pentru pistoane, ro\i din\ate, cilindrii de laminor. Folosind miezurile se pot ob\ine piese cu

goluri interioare. Miezurile pot fi confec\ionate din metal sau din amestec de formare. Miezurile

metalice trebuie extrase imediat dup[ turnare pentru a nu ]mpiedica contrac\ia.

2.3.2. Turnarea sub presiune

Turnarea sub presiune este un procedeu de turnare la care introducerea materialului metalic

topit ]n cavitatea formei se face sub ac\iunea unei presiuni exterioare. Prin acest procedeu se toarn[ ]n

special piese din aliaje neferoase (pe baz[ de zinc, aluminiu, cupru etc.), put`ndu-se ob\ine =i piese

bimetalice.


DGZ/cnt 11

}n acest scop se utilizeaz[ ma=inile de turnare (camera de presare plus matri\[), care se

clasific[:

a - dup[ tipul ma=inii folosite:

ma=ini cu camer[ rece cu piston (orizontal sau vertical);

ma=ini cu camer[ cald[ (cu piston sau cu gaz);

b - ]n func\ie de presiunea realizat[:

de joas[ presiune (p < 200 bar);

de ]nalt[ presiune (p > 200 bar; ma=ini cu camer[ rece).

Spre deosebire de procedeul anterior, datorit[ frec[rii dintre materialul metalic topit =i pere\ii

formei, cre=te temperatura de lucru =i odat[ cu aceasta fluiditatea (umplerea total[ a cavit[\ii formei).

Procedeul se aplic[ de obicei pieselor mici cu configura\ii complexe =i pere\i sub\iri.

Matri\ele se confec\ioneaz[ din o\eluri ]nalt aliate (=i miezurile fixe sau mobile), pentru a

rezista la =ocuri termice, sunt tratate termochimic (nitrate, cromate etc) ]n scopul cre=terii durabilit[\ii

=i apoi sunt acoperite cu vopsele de protec\ie. Etapele turn[rii sub presiune cu camer[ rece, cu piston

vertical sunt:

- turnarea metalului lichid ]n cilindrul de lucru;

- comprimarea metalului, ]n camera de presare, cu ajutorul pistonului superior;

- dezbaterea piesei din semicochila mobil[, cu ajutorul extractoarelor ac\ionate de arcuri =i

]ndep[rtarea de=eului la sf`r=itul cursei de ridicare a celor dou[ pistoane.

}n cazul turn[rii sub presiune cu camer[ cald[ precizia de lucru este foarte ridicat[, rezult`nd

piese turnate ale c[ror suprafe\e care nu se mai supun prelucr[rii mecanice ulterioare.

2.3.3. Turnarea centrifugal[

Turnarea centrifugal[ se define=te ca fiind procedeul de turnare ]n forme metalice aflate ]n

mi=care de rota\ie; metalul topit fiind proiectat centrifugal pe peretele formei.

Turnarea centrifugal[ se poate realiza folosind ma=ini cu ax (pentru confec\ionarea pieselor

scurte cu diametru mare) =i cu ax orizontal (pentru confec\ionarea pieselor lungi cu diametru sc[zut).

Avantajele turn[rii centrifugale sunt:

ob\inerea pieselor tubulare f[r[ utilizarea miezurilor;

grad ]nalt de utilizare a materialului (lipsesc maselotele =i re\elele de turnare);

productivitate ridicat[;

structur[ granular[ fin[ a piesei turnate (vitez[ ridicat[ de r[cire);

configura\ie exterioar[ precis[ a piesei (datorat[ for\ei centrifuge);

caracteristici mecanice bune (compactitatea peretelui piesei, separarea incluziunilor

nemetalice spre suprafa\a interioar[ a piesei etc.).

Dezavantajele turn[rii centrifugale sunt:

grosimea neuniform[ a pere\ilor piesei;

configura\ie geometric[ interioar[ imprecis[;

segregarea componen\ilor dup[ greutatea specific[ (la turnarea aliajelor pe baz[ de plumb,

fazele mai grele de plumb segreg[ ]n zonele exterioare ale pieselor).

Parametrii principali a procedeului de turnare centrifugal[ sunt: cantitatea de material turnat,

tura\ia formei =i for\a centrifug[.

Procedeul de turnare centrifugal[ se utilizeaz[ pentru confec\ionarea: conductelor, buc=elor

metalice sau bimetalice, tuburilor, \evilor placate cu aliaje anticorozive etc.

2.4. Defectele pieselor turnate

Putem defini defectele de turnare ca fiind abateri ale pieselor reale de la prescrip\iile tehnice

impuse (de form[, mas[, structur[, aspect exterior,compozi\ie chimic[, propriet[\i fizico-mecanice).

Defectele pieselor turnate se pot ]mp[r\i ]n trei grupe:

1) defecte admisibile f[r[ remanieri;


DGZ/cnt 12

2) defecte admisibile cu remanieri;

3) defecte neadmisibile (determin[ rebutarea pieselor).

Defectele pieselor turnate se simbolizeaz[ printr-o liter[ urmat[ de trei cifre (tab.2.1).

Tabelul 2.1.

Simbolizarea defectelor pieselor turnate

Litera + cele trei cifre

Categoria de baz[ a defectului

(A,B,C,D,E,F,G,H.)

Grupa Subgrupa Tipul specific de defect

Principalele tipuri de defecte sunt:

1. Golurile care pot fi: sulfuri, microsulfuri, retasuri, microretasuri. Cauzele sunt gazele din

metalul topit (insuficienta dezoxidare =i degazare) sau din amestecul de formare (inexisten\a

r[sufl[torilor =i a canalelor de aerisire), sau dimensionarea incorect[ a re\elei de turnare.

2. Incluziunile care la r`ndul lor pot fi metalice, nemetalice, incluziuni de zgur[ sau nisip.Cauzele

care conduc la producerea acestor defecte sunt elaborarea ne]ngrijit[, cur[\area insuficient[ de

zgur[ =i de nisip, re\ele de turnare necorespunz[toare.

3. Fisurile care se produc datorit[ existen\ei tensiunilor de contrac\ie termice =i structurale

(vitez[ de r[cire foarte mare) sau din cauza aplic[rii necorespunz[toare a tratamentelor termice.

4. Defectele de suprafa\[ (crust[, umfl[tur[, asperit[\i) se produc datorit[ refractarit[\ii sc[zute a

amestecului de formare, ]ndes[rii insuficiente =i a permeabilit[\ii sc[zute.

5. Defectele geometrice =i de greutate (bavura, deformarea, dimensiuni =i greutate

necorespunz[toare) se produc datorit[ centr[rii incorecte a ramelor, deplas[rii formelor,

deform[rii miezurilor la uscare =i uzurii cutiei de miez =i a modelelor.

6. Defectele de structur[ (structur[ necorespunz[toare, segrega\ie, zon[ dur[) se produc datorit[

amestec[rii insuficiente a metalului ]nainte de turnare.

7. Abaterile de la compozi\ia chimic[ care se produc din cauza elabor[rii gre=ite.

8. Abateri de la caracteristicile mecanice datorit[ tratamentelor termice necorespuz[toare.

}n acest sens se recomand[ executarea controlului ]n turn[torii:

controlul primar, care se face asupra materiilor prime, combustibililor, fondan\ilor, materialelor de

formare;

controlul intermediar, se face asupra utilajului, amestecului de formare, asambl[rii formelor, asupra

elabor[rii =i turn[rii;

controlul final, se realizeaz[ ]n scopul determin[rii defectelor interioare (raze X =i ultrasunete), a

defectelor exterioare (lichide penetrante, vopsele speciale) =i a caracteristicilor fizico-chimice (pe

epruvete).

}n cazul ]n care piesele intr[ ]n categoria rebuturilor recuperabile, se trece la remedierea

acestora prin:

a - procedee mecanice (cur[\ire, ]ndreptare, buc=are, placare);

b - sudare sau metalizare;

c - procedee chimice (impregnare, chituire);

d - tratamente termice corespunz[toare tipului de material, pentru eliminarea defectelor de

structur[ =i ob\inerea unor propriet[\i fizico-chimice finale dorite.


DGZ/cnt 13

3. FABRICAREA PIESELOR

PRIN METALURGIA PULBERILOR

Metalurgia pulberilor este o metod[ tehnologic[ modern[ de ob\inere a unor produse utilizate

]n domenii foarte variate.

Pulberile metalice (o stare avansat[ de divizare a materialelor) sunt amestecate uneori =i cu

pulberi nemetalice =i/sau lian\i, prin procedee de presare =i ]nc[lzire f[r[ topire (sinterizare).

Metalurgia pulberilor este utilizat[ pe scar[ larg[ pentru:

- producerea pieselor mici =i cu forme complicate a c[ror ob\inere prin turnare este nerentabil[ (consum de materiale, manoper[ mare, nu se asigur[ precizia necesar[);

- realizarea unor produse ce nu pot fi ob\inute prin turnare (metale cu puncte de topire foarte ]nalte, u=or impurificabile);

- ob\inerea unor materiale ai c[ror componen\i nu se aliaz[ ]n mod natural: contacte electrice din W-Ag, W-Cu, Mo-Ag, Mo-Cu, materiale metalice =i grafitat (Cu-grafit,

Fe-grafit, bronz-grafit) =i materiale care asociaz[ ]n structura lor o faz[ metalic[

ductil[ cu o faz[ ceramic[ refractar[ =i dur[;

- producerea pieselor care prin natura lor trebuie s[ aib[ o structur[ poroas[ (filtre, cuzine\i cu autolubrifiere).

Avantajele metodei:

- se pot ob\ine direct piese finite, cu productivitate ridicat[; - pot fi ]nlocuite materialele scumpe =i deficitare; - posibilitatea m[ririi gradului de aliere cu men\inerea capacit[\ii de deformare plastic[

a aliajului;

- se ob\in materiale cu propriet[\i dirijate ]n ceea ce prive=te porozitatea, propriet[\i electrice sau magnetice, rezisten\a la uzur[, conductivitatea termic[, duritatea,

coeficientul de frecare;

- pot fi asociate materiale foarte diferite (metale, nemetale) rezult`nd o mare diversitate de produse (]n continu[ dezvoltare);

- reciclarea unor materiale scumpe ob\inute prin colectarea lor sau tratarea apelor uzate (impuse de protec\ia mediului).

Dezavantajele metodei sunt:

- costul ridicat al pulberilor =i al sculelor cu care se confec\ioneaz[ piesele; - tehnologii preten\ioase: atmosfer[ controlat[, dependen\a de calitatea pulberilor =i

exigen\e privind realizarea parametrilor tehnologici.

3.1. Principiul metodei

Esen\a procesului de ob\inere a produselor din pulberi metalice o constituie opera\iile de

formare (cu sau f[r[ presare) =i de sinterizare, care determin[ apari\ia =i cre=terea suprafe\elor de

contact =i stabilirea leg[turilor interatomice ]ntre particule (fig. 3.1).

Conducerea corect[ a procesului de formare a leg[turilor de consolidare, de care depinde

esen\ial calitatea produselor, implic[ cunoa=terea implicit controlul unor propriet[\i fizico-chimice:

forma particulelor (acicular[, lamelar[, sferoidal[ dendritic[ etc.), structura intern[ (poroas[, compact[,

spongioas[), m[rimea particulelor, rezisten\a la oxidare =i a unor propriet[\i tehnologice: suprafa\a specific[, volumul de umplere, fluiditatea etc.


DGZ/cnt 14

Fig. 3.1. Formarea leg[turilor ]ntre granulele pulberii.

3.2. Tehnologia fabric[rii pieselor prin agregare de pulberi

Fabricarea pieselor prin agregare de pulberi cuprinde urm[toarele etape:

Fig. 3.2. Schema fabric[rii pieselor prin agregare de pulberi.

3.2.1. Elaborarea pulberilor metalice

}n func\ie de specificul lor, metodele de elaborare a pulberilor se ]mpart ]n dou[ grupe:

mecanice (metoda m[cin[rii, metoda pulveriz[rii din faza lichid[) =i fizico-chimice (metoda reducerii

oxizilor, metoda electrolitic[,metoda carbonil, metoda precipit[rii din solu\ii apoase).

Elaborarea pulberilor

Preg[tirea pulberilor sau a amestecului de pulberi pentru formare

(dozare, omogenizare)

Formarea pieselor sau semifabricatelor (cu sau f[r[ presare)

Sinterizarea

Prelucrarea final[


DGZ/cnt 15

3.2.2. Preg[tirea pulberilor pentru formare

Pentru realizarea produselor (pieselor) prin metoda agreg[rii de pulberi se utilizeaz[ o singur[

pulbere sau amestecuri de pulberi.

}nainte de utilizare, pulberile se supun unei opera\ii de sortare dup[ m[rimea particulelor;

opera\ia se realizeaz[ cu ajutorul sitelor vibratoare (]n cazul pulberilor cu m[rimea particulelor mai

mare de 50 m), ]n instala\ii pneumatice de sortare sau ]n instala\ii bazate pe sedimentarea pulberilor ]n mediu lichid (]n cazul pulberilor cu granula\ie foarte fin[).

Amestecurile de pulberi metalice se ob\in prin aplicarea succesiv[ a dou[ opera\ii:

- opera\ia de dozare a pulberilor componente ale amestecului; se realizeaz[ cu ajutorul unor balan\e cu cadran sau a unor balan\e automate;

- opera\ia de omogenizare a amestecului de pulberi; se realizeaz[ cu ajutorul unor omogenizatoare speciale, uneori (]n cazul c`nd raportul cantit[\ilor de pulberi ce intr[ ]n amestec este mare, iar

densit[\ile de umplere ale pulberilor componente sunt mult diferite) ]n prezen\a unui lubrifiant

(alcool, benzin[, ap[ etc.). }n compozi\ia pulberilor se adaug[ uneori lian\i lubrifian\i, activan\i de

sinterizare.

3.2.3. Realizarea semifabricatelor prin formare

Opera\ia de formare are ca scop realizarea din pulberi metalice a unor semifabricate compacte,

care s[ poat[ fi supuse cu u=urin\[ tratamentului de sinterizare. }n practic[, pentru executarea acestei

opera\ii se utilizeaz[ dou[ categorii de procedee: procedee de formare prin presarea pulberilor =i

procedee de formare f[r[ presare. Din categoria formare prin presare fac parte urm[toarele procedee:

prin presare ]n matri\[, prin presare izostatic[ (compresiune uniform[ triaxial[), prin extrudare, prin

laminare. Configura\ia pieselor presate poate fi simpl[ sau complex[ (ro\i din\ate).

Cele mai utilizate procedee de formare f[r[ presare sunt: formarea prin v[rsare simpl[ f[r[

tasare, formarea prin v[rsare simpl[ =i compactizare prin vibrare, formarea prin turnare ]n forme de

ipsos (care absoarbe lichidul suspensiei de pulberi - barbotine).

3.2.4. Sinterizarea semifabricatelor

Sinterizarea este procesul prin care o mas[ de particule, care a suferit etapa de formare, se

consolideaz[ ]ntr-un corp solid sub influen\a c[ldurii (echivaleaz[ cu un tratament termic).

Sinterizarea poate avea loc ]n stare solid[ sau cu faz[ lichid[.

Sinterizarea pulberilor monocomponente se efectueaz[ ]ntotdeauna ]n stare solid[ (temperatura

de sinterizare este inferioar[ temperaturii de topire).

Sinterizarea pulberilor policomponente poate fi ]n stare solid[ sau cu faz[ lichid[ (temperatura

de sinterizare duce la topirea unui component secundar). Umectarea favorizeaz[ realizarea unei re\ele

continue =i uniforme ]n jurul componentului solid (de exemplu, cobaltul leag[ granule de carbur[ de

Wolfram =i titan - dure =i fragile). }n timpul sinteriz[rii mai pot avea loc =i alte fenomene, reac\ii

chimice (reducerea oxizilor pe suprafe\e, formarea de componen\i noi), alierea componen\ilor.

Parametrii tehnologici ai procesului de sinterizare sunt:

- temperatura de sinterizare (Ts) care se determin[ conform rela\iei:

2/3 Tt Ts 4/5 Tt (4.1)

]n care Tt reprezint[ temperatura absolut[ de topire a componentului principal al pulberii sau al

celui component cu temperatura cea mai ]nalt[ de topire.

- viteza de ]nc[lzire =i cea de r[cire: sunt dictate de ra\iuni economice, dar sunt limitate de posibilitatea apari\iei tensiunilor interne (au efecte negative ]n exploatarea produselor);


DGZ/cnt 16

- durata sinteriz[rii influen\eaz[ desf[=urarea proceselor (]n corelare cu Ts =i V]) =i propriet[\ile pieselor (duritatea =i rezisten\a cresc cu durata procesului) variaz[ de la c`teva minute p`n[ la 30 h.

}n durata de sinterizare sunt incluse: timpul de ]nc[lzire, timpul de men\inere =i timpul de r[cire;

- mediul de sinterizare (atmosfera protectoare) influen\eaz[ procesele superficiale (pulberile au suprafa\[ specific[ foarte mare =i porozitate deschis[). Din punct de vedere chimic, mediul

protector poate fi reduc[tor, neutru, oxidant sau carburant. Mediile neutre sunt formate din argon,

azot, heliu =i dioxid de carbon. Mediile reduc[toare cele mai folosite pot fi alc[tuite din hidrogen,

oxid de carbon, amoniac disociat, metan. Ca mediu neutru de sinterizare se prefer[ vidul.

Utilajele pentru sinterizare sunt formate din cuptoare =i instala\ii de preparare a mediilor

protectoare. Ele pot func\iona continuu sau discontinuu. }nc[lzirea poate fi electric[ cu rezisten\[ sau

cu induc\ie.

3.2.5. Prelucrarea final[ a produselor sinterizate

}n majoritatea cazurilor, produsele ob\inute prin metoda agreg[rii pulberii se utilizeaz[ ]n starea

realizat[ prin formare =i sinterizare.

}n unele cazuri, produsele sinterizate se supun unor opera\ii de prelucrare final[: calibrare,

a=chiere, ]n scopul cre=terii preciziei lor dimensionale.

3.3. Produse ob\inute prin agregare de pulberi

Dup[ scopul urm[rit, tehnologiile de ob\inere a produselor din pulberi sunt aplicate pentru:

- realizarea de produse din materiale metalice ce nu pot fi elaborate =i prelucrate prin tehnologiile clasice de topire-turnare;

- realizarea de produse (din materiale care pot fi prelucrate prin topire) care nu mai necesit[ prelucr[ri ulterioare (ro\i din\ate, came, tache\i, pistoane, segmen\i, magne\i).

Dup[ compactitatea lor se pot ob\ine: piese cu porozitate mare =i produse cu densit[\i ridicate.

A. Piesele cu porozitate mare (10 - 40%) au diferite destina\ii: filtre metalice (din o\el inoxidabil), electrozi poro=i (din Ni, Ag), cuzine\i poro=i autoung[tori (din bronz);

B. Produsele cu densit[\i ridicate, cu grad de consolidare ridicat pot fi: a. pseudoaliaje pentru contacte electrice (W-Ag, W-Cu, Mo-Cu) c[rora li se impune o

conductibilitate termic[ =i electric[ ridicate, rezisten\[ la uzur[ =i nu se pot ob\ine prin turnare;

b. cermeturile ob\inute din pulberi metalice =i ceramice (oxizi, carburi) din care se confec\ioneaz[ pl[cu\e pentru scule a=chietoare (WC, TiC, Co) sau contacte electrice (CdO-Ag);

c. materiale mineralo-ceramice dure (din oxizi metalici refractare Al2O3ZrO2) utilizate pentru duze =i pentru armarea sculelor a=chietoare;

d. materiale sinterizate pentru combustibili nucleari (oxizi, carburi, nitruri ai metalelor radioactive: UO2, PuO, UC ThC2, PuN), moderatori sau reflectori de neutroni;

e. materiale magnetice de tip ferit: MeOFe2O3 (metal bivalent: Ni, Ca, Cu, Zn, Ba); f. magne\i sinterizate din fier, aluminiu-nichel-cobalt (Alni, Alnico); g. materiale cu propriet[\i deosebite: pastile pentru termistoare (CuO, Mn, S2Ag) sau varistoare

(CSi);

h. compactele cu diamante (materiale compozite: mas[ metalic[ coarmat[ cobalt, carburi, diamante utilizate la confec\ionarea sapelor de foraj, filierelor etc.);

i. metale =i aliaje refractare (W, Nb, Mo) ]n stare ductil[ (puritate chimic[ imposibil de realizat prin procedeele clasice);

j. materiale de fric\iune care se elaboreaz[ pe baz[ de fier, cupru sau bronz cu p`n[ la 30% componen\i nemetalici. Se folosesc pentru ambreiaje, fr`ne sub form[ de segmente aplicate sau

prin aderen\a rezultat[ ]n timpul sinteriz[rii.


DGZ/cnt 17

4. PRELUCRAREA PRIN DEFORMARE

PLASTIC{ A MATERIALELOR METALICE

4.1. Generalit[\i

Deformarea plastic[ este o metod[ de prelucrare prin care semifabricatele metalice supuse

ac\iunii unor for\e exterioare ]=i modific[ forma (f[r[ fisurare macroscopic[) ]n mod continuu sau

intermitent (f[r[ ]ndep[rtare de material sub form[ de a=chii).

Prelucrarea prin deformare plastic[ este productiv[, permite ob\inerea unor semifabricate cu

adaosuri de prelucrare minime =i a unor piese cu precizie ridicat[, cu propriet[\i mecanice ]mbun[t[\ite

(datorit[ unei structuri mai compacte), cu manoper[ redus[, cu grad ]nalt de mecanizare =i

automatizare.

Se prelucreaz[ prin deformare plastic[: o\eluri carbon, o\eluri aliate, metale =i aliaje neferoase

]ntr-o gam[ dimensional[ foarte larg[ (de la c`teva grame la sute de tone).

Forma geometric[ a produselor este complex[, ponderea lor ]n construc\iile mecanice =i ]n

construc\iile metalice put`nd atinge 60-80% sau chiar mai mult.

Aceast[ metod[ prezint[ dezavantaje legate de aspecte economice: investi\ii ini\iale mari, costul

ridicat al sculelor, ]ntre\inere costisitoare.

Mecanismul deform[rii plastice este complex, depinz`nd de propriet[\ile mecanice (compozi\ia

chimic[, structura cristalin[ a materialelor metalice =i de imperfec\iunile acestora =i de factori

tehnologici: temperatura =i viteza de deformare.

Deformarea unui material metalic poate avea loc:

- la rece, la temperaturi inferioare temperaturii de recristalizare Tr ( Tr 0,4 Tt), ]n care Tt temperatura de topire;

- la cald, la temperaturi peste Tr.

4.2. Fenomene care ]nso\esc prelucrarea prin deformare plastic[

a) Ecruisarea (durificarea), apare la prelucrarea prin deformare plastic[ la rece. Ea determin[

modific[ri importante ale propriet[\ilor mecanice, fizice =i chimice, ale materialului deformat.

Propriet[\ile fizice sunt influen\ate astfel: conductibilitatea electric[, induc\ia remanent[,

induc\ia de satura\ie scad, ]n timp ce rezisten\a electric[ =i c`mpul coercitiv cresc cu cre=terea gradului

de deformare.

Propriet[\ile chimice sunt =i ele influen\ate de m[rimea gradului de deformare. Astfel, are loc o

mic=orare a rezisten\ei la coroziune a metalelor, o dat[ cu cre=terea gradului de deformare, datorit[

num[rului mare de defecte ]n material =i a existen\ei unor eforturi remanente de ]ntindere.

Propriet[\ile mecanice sunt influen\ate ]n sensul c[ indicatorii de plastcitate (alungirea specific[,

contrac\ia specific[, energia de rupere, g`tuirea) scad cu cre=terea gradului de deformare, ]n timp ce

indicatorii de rezisten\[ (limita de propor\ionalitate, limita de elasticitate, limita de curgere, rezisten\a

la rupere, duritatea) cresc cu cre=terea gradului de deformare.

La un anumit grad de deformare plasticitatea scade ]n a=a m[sur[, ]nc`t nu se mai poate realiza

prelucrarea prin deformare plastic[, datorit[ pericolului apari\iei fisurilor.

Pentru restabilirea capacit[\ii de deformare plastic[ a materialului metalic se impune efectuarea

unui tratament termic de recoacere de recristalizare nefazic[, care const[ ]n ]nc[lzirea materialului

ecruisat peste temperatura de recristalizare, men\inerea la aceast[ temperatur[ =i r[cirea ]n aer lini=tit.

b) Recristalizarea ]nso\e=te prelucrarea prin deformare plastic[ la cald =i const[ ]n reorganizarea re\elei deformate =i apari\ia unor noi centre de cristalizare ]n jurul c[rora cresc gr[un\i noi, echiaxiali.

Prin recristalizare se elimin[ complet tensiunile interne =i are loc sc[derea durit[\ii =i a

rezisten\ei la deformare =i cre=terea plasticit[\ii.


DGZ/cnt 18

Raportul dintre viteza de recristalizare =i viteza de deformare determin[ modific[rile de

structur[ =i implicit propriet[\ile piesei sau semifabricatului prelucrat prin deformare plastic[.

c) Apari\ia structurii fibroase are loc ]n urma prelucr[rii prin deformare plastic[ la rece sau la cald.

}n timpul deform[rii plastice la cald, o dat[ cu alungirea gr[un\ilor cristalini pe direc\ia de

curgere a materialului, incluziunile nemetalice aflate ]n structura metalului vor suferi deplas[ri =i

deform[ri asem[n[toare. Prelucrarea efectu`ndu-se la cald, va avea loc fenomenul de recristalizare, ce

nu va afecta ]ns[ incluziunile nemetalice care, fiind deformate =i orientate, vor determina o structur[

fibroas[ a materialului.

Structura fibroas[, ob\inut[ ]n urma prelucr[rii prin deformare plastic[ la cald, nu poate fi

modificat[ prin tratament termic =i determin[ anizotropia propriet[\ilor.

Proiectarea pieselor =i a tehnologiei de execu\ie se face \in`nd cont de structura fibroas[ a

pieselor ob\inute prin deformare plastic[.

4.3. }nc[lzirea materialelor metalice ]n scopul deform[rii plastice

Func\ie de temperatura la care are loc, prelucrarea prin deformare plastic[ poate fi: la rece (TD

Tr) =i la cald (TD Tr). }nc[lzirea semifabricatelor, ]n scopul deform[rii lor plastice, are drept scop: mic=orarea

efortului necesar realiz[rii deform[rii plastice, rezisten\ei la deformare, ob\inerea unor structuri, care s[

asigure o deformare u=oar[, omogenizarea structurii (prin difuzie) =i reducerea tensiunilor interne.

O ]nc[lzire corect[ se asigur[ prin: scurtarea timpului de ]nc[lzire p`n[ la atingerea temperaturii

optime de ]nceput de deformare, asigurarea unei ]nc[lziri uniforme a piesei, reducerea arderilor =i

decarbur[rii pieselor, evitarea structurilor de supra]nc[lzire =i de ardere ]n ad`ncime a pieselor, care

duc la apari\ia ]n timpul deform[rii a micro =i macrofisurilor.

Parametrii regimului de ]nc[lzire sunt: temperatura de ]nc[lzire, viteza de ]nc[lzire =i durata

]nc[lzirii.

4.4. Principiile prelucr[rii prin deformare plastic[

}n timpul deform[rii plastice a materialelor metalice sunt respectate anumite principii a c[ror

cunoa=tere joac[ un important rol economic (cost, consum de materiale, productivitatea muncii).

1. Principiul volumului constant

Volumul se p[streaz[ constant ]n timpul deform[rii. Cu ajutorul acestui principiu se calculeaz[

volumul =i dimensiunile semifabricatului ini\ial, pornindu-se de la volumul piesei finite. Pentru

calculul consumului de metal se fac corec\ii cu pierderile de material rezultate prin debitare, ardere (la

]nc[lzire), pierderi tehnologice.

2. Prezen\a deforma\iilor elastice

Deformarea plastic[ a oric[rui material metalic este ]nso\it[ ]ntotdeauna de o deformare elastic[.

Prezen\a acestora trebuie luat[ ]n considera\ie la proiectarea sculelor utilizate la deformare (pot ap[rea

abateri dimensionale la piese).

3. Principiul rezisten\ei minime (drumului minim).

Punctele corpului deformat situate pe o suprafa\[ perpendicular[ pe direc\ia for\elor exterioare,

se deplaseaz[ ]n direc\ii corespunz[toare celor mai mici distan\e fa\[ de perimetrul sec\iunii. Se poate

astfel prevedea forma pe care o va c[p[ta un semifabricat supus unei anumite solicit[ri, implicit

alegerea semifabricatului optim (economic avantajos).

4. Apari\ia =i echilibrarea tensiunilor interne

}n timpul deform[rii plastice ]n interiorul materialului apar tensiuni ce se opun deform[rii =i

care tind s[ se echilibreze reciproc. Aceste tensiuni datorate frec[rii, neomogenit[\ii propriet[\ilor


DGZ/cnt 19

materialului metalic, mic=oreaz[ plasticitatea =i pot duce la apari\ia fisurilor. Pentru evitarea

tensiunilor interne se iau m[suri tehnologice ca alegerea formei semifabricatului, proiectarea sculelor

(unghiuri, raze de racordare) =i lubrifierea.

5. Principiul similitudinii

Pentru acelea=i condi\ii de deformare, la dou[ corpuri geometrice asemenea, confec\ionate din

acela=i material, presiunile de deformare sunt egale, raportul for\elor de deformare este egal cu

p[tratul raportului m[rimilor liniare caracteristice, iar raportul lucrurilor mecanice necesare pentru

schimbarea formei este egal cu cubul raportului m[rimilor liniare ale corpului deformat. Acest

principiu permite alegerea corect[ a utilajului necesar pentru deformarea unei piese dintr-un anumit

material =i pentru asigurarea unui grad optim de utilizare a utilajelor existente.

4.5. Clasificarea procedeelor de deformare plastic[

Procedeele de prelucrare prin deformare plastic[ se pot clasifica astfel:

1. dup[ temperatura la care are loc deformarea:

- la rece, c`nd Tdef Trecrist (deformare ]nso\it[ de ecruisare),

- la cald, c`nd Tdef Trecrist 2. dup[ viteza de deformare:

- cu viteze mici de deformare (vdef 10 m/s),

- cu viteze mari de deformare (vdef 10 m/s) 3. dup[ natura (precizia) deforma\iei:

- de degro=are, - de prefinisare, - de finisare,

4. dup[ criteriul tehnologic (utilaje, tipul solicit[rilor): - laminarea, - extrudarea, - tragerea, trefilarea, - forjarea (liber[, de profilare, ]n matri\[), - prelucrarea prin deformare plastic[ a tablelor, profilelor, \evilor).

4.6. Laminarea

Laminarea este procedeul de prelucrare prin deformare plastic[, la cald sau la rece, ce const[ ]n

trecerea for\at[ a unui semifabricat metalic prin intervalul dintre doi cilindri ce se rotesc ]n sensuri

contrare (laminarea longitudinal[) sau ]n acela=i sens (laminarea transversal[ =i elicoidal[).

Instala\ia utilizat[ la laminare se nume=te laminor. Utilajul tehnologic de baz[ este linia de

laminare. Aceasta este format[ din: caja de lucru, mecanismele de transmisie =i motoarele de

ac\ionare. Caja de lucru, ]n care are loc deformarea plastic[ a semifabricatului, este alc[tuit[ din

cilindrii de lucru, cadrul de sus\inere a acestora, lag[rele cilindrilor =i dispozitivele de reglare a pozi\iei

reciproce a cilindrilor. Cajele de lucru ale laminoarelor pot fi reversibile (la care cilindrii se pot roti ]n

ambele sensuri) sau ireversibile (la care cilindrii se rotesc ]ntr-un singur sens).

Laminoarele se clasific[ dup[ metalul sau aliajul prelucrat (o\el, cupru, aluminiu), dup[

temperatura de lucru (la cald sau la rece), dup[ pozi\ia cilindrilor ]n caj[ (orizontale, verticale,

orizontale =i verticale, universale), dup[ sensul de rota\ie (reversibile =i ireversibile), dup[ num[rul

cilindrilor (duo, trio, quatro, sexto, cu mai mul\i cilindri).

Ponderea materialelor metalice prelucrate prin laminare o au o\elurile. Produsele ce se ob\in

prin laminarea lor se ]mpart ]n urm[toarele categorii:


DGZ/cnt 20

a) Semifabricate laminate la cald, utilizate la prelucrarea ulterioar[ prin relaminare, forjare, matri\are, sau alte procese de deformare plastic[. Din aceast[ categorie fac parte: blumurile, bramele, \aglele,

platinele, benzile.

Blumurile, cu sec\iune p[trat[ sau dreptunghiular[ cu dimesniuni (150 x 150) ^ (400 x 400) sunt utilizate la ob\inerea \aglelor, platinelor sau profilelor grele =i mijlocii prin relaminare, sau la forjarea

]n piese.

Sleburile sau bramele, cu sec\iune dreptunghiular[ cu grosime minim[ de 80 mm =i l[\ime 300^2

000 mm sunt utilizate la ob\inerea tablelor groase, platbandelor =i benzilor prin relaminare sau la forjarea ]n piese.

|aglele, cu sec\iunea p[trat[, dreptunghiular[ sau rotund[, cu dimensiuni (40 x 40) ^ (140 x 140),

respectiv (140 x 35) ^ (280 x 70) =i 80^350 mm sunt utilizate la ob\inerea s`rmelor, \evilor, profilelor mijlocii sau u=oare prin relaminare sau la forjarea ]n piese.

Platinele, cu sec\iune dreptunghiular[, cu grosime 6^30 mm =i l[\ime 150^400 mm sunt utilizate la ob\inerea tablelor sub\iri prin relaminare ]n pachet.

Benzile, cu sec\iune dreptunghiular[ cu grosime 1^12 mm =i l[\ime 20^1 550 mm sunt utilizate sub form[ de rulouri, pentru ob\inerea benzilor sub\iri sau profilelor, prin relaminare la rece, sau pentru

fabricarea \evilor sudate.

b) Profile laminate, utilizate ca produse finite ]n construc\ii metalice =i mecanice sau ca semifabricate de pornire pentru ob\inerea de piese prin alte procedee (mecanice sau de deformare plastic[).

Din aceast[ categorie fac parte:

Profilele simple cu destina\ie general[, care cuprind: profile rotunde, profile semirotunde, profile p[trate, profile late =i profile hexagonale. Profilele enumerate pot fi grele, mijlocii,

u=oare sau s`rme, func\ie de intervalul de dimensiuni ]n care se ]ncadreaz[ conform

standardelor respective.

Profilele fasonate cu destina\ie general[, care cuprind: corniere cu aripi egale =i cu aripi neegale, profile I normale =i economice, profile U normale =i economice =i profile T normale

=i cu talp[ lat[.

Profile cu destina\ie precis[: pentru construc\ii civile, pentru c[i ferate, pentru construc\ii navale, pentru material rulant, automobile =i tractoare etc.

c) Table =i platbande, ce se realizeaz[ ]n trei clase de grosime: sub\iri, mijlocii =i groase. d) |evi f[r[ sudur[, laminate la cald sau la rece. e) Profile periodice (bile, axe). f) Profile speciale (bandaje, ro\i, palete).

Tehnologia lamin[rii

Laminarea la cald.

Prima opera\ie a procesului tehnologic de laminare const[ ]n alegerea =i preg[tirea

semifabricatului (lingou sau prelaminate - blumuri, \agle, platini).

Lingourilor li se ]nl[tur[ retasurile prin t[ierea cap[tului ce con\ine retasura, iar celelalte

semifabricate se debiteaz[ la dimensiunile necesare ob\inerii produsului dorit.

Dup[ ]nc[lzirea la temperatura de deformare urmeaz[ laminarea propriu-zis[. Calibrele se aleg

astfel ]nc`t semifabricatul s[ se lamineze la forma final[ la o singur[ ]nc[lzire, respect`ndu-se domeniul

optim al temperaturii de deformare. Dup[ faza de calibrare, executat[ la temperaturi mai mici dec`t cea de sf`r=it de deformare, are

loc t[ierea produsului la dimensiunile prescrise.

}n final, sunt executate opera\ii de completare (cur[\are, sortare, depozitare) =i control tehnic

de calitate.

Prin utilizarea unei metode moderne de turnare continu[ a o\elului se elimin[ unele opera\ii ca:

turnarea lingoului, extragerea acestuia din lingotier[, ]nc[lzirea lui =i, ]n unele cazuri, executarea

blumului, bramei sau \aglei. La acest procedeu, metalul este turnat ]ntr-o form[ convenabil[ pentru

laminarea profilului dorit. Se solidific[ apoi ]ntr-un orificiu cristalizator r[cit cu ap[, dup[ care se taie

=i se lamineaz[ ]n continuare dup[ procedeul clasic.


DGZ/cnt 21

Laminarea la rece.

}n acest caz au loc urm[toarele opera\ii: debitarea semifabricatului (ob\inut prin prelaminare la

cald), cur[\area suprafe\ei lui, laminarea propriu-zis[, t[ierea la dimensiuni, tratamentul termic

(recoacere sau revenire), calibrarea, opera\ii de completare =i controlul tehnic.

Aspecte tehnico-economice ale lamin[rii

Datorit[ productivit[\ii ridicate, pre\ului de cost redus =i propriet[\ilor ]mbun[t[\ite ce le confer[

materialelor, laminarea are o larg[ utilizare ]n tehnica prelucr[rii prin deformare plastic[. Se apreciaz[

c[ cca. 75% din produc\ia mondial[ de o\el este prelucrat[ prin laminare. Prin laminare se ob\in produse

finite de forme complicate (ro\i, bandaje, axe), precum =i profile lungi cu sec\iune constant[, ce nu pot

fi realizate prin alte procedee. Necesit[ ]ns[ utilaje cu o complexitate ridicat[, iar precizia dimensional[

=i calitatea suprafe\elor sunt inferioare celor ob\inute prin alte procedee de prelucrare prin deformare

plastic[.

4.7. Extrudarea

Extrudarea este procedeul de prelucrare prin deformare plastic[, ce const[ ]n trecerea for\at[ a

unui semifabricat metalic, sub ac\iunea unei for\e de compresiune, prin orificiul calibrat al unei matri\e

cu sec\iunea mai mic[ dec`t sec\iunea ini\ial[ a semifabricatului.

Metodele de extrudare se pot clasifica dup[ mai multe criterii:

a. Dup[ temperatura de lucru: la rece (pentru Cu, Sn, Al, Zn, Mg, Pb =i aliajele lor, o\eluri cu

0,1^0,4% C) sau la cald (pentru Mo, Zr, W, unele alame, bronzuri =i aliaje de Al sau Ni, o\eluri

austenitice). Extrudarea se execut[ ]n general la rece.

b. Dup[ modul de ac\ionare a for\elor de extrudare: mecanic[, hidraulic[, prin explozie.

c. Dup[ sensul de ac\ionare al for\ei =i sensul de deplasare a materialului: direct[, indirect[,

lateral[ =i combinat[.

Gradul de extrudare, definit ca raport al ariilor sec\iunilor transversale ale semifabricatului =i

piesei, se recomand[ a fi cuprins ]ntre 10 =i 45. Un grad de extrudare peste 45 necesit[ presiuni foarte

mari =i va conduce la distrugerea matri\ei, ]n timp ce grade de extrudare sub 10 nu vor putea distruge

structura de turnare a lingoului, pentru a conferi produsului propriet[\i mecanice superioare. La grade

mari de extrudare se folosesc succesiv mai multe matri\e.

Deformarea plastic[ prin extrudare cuprinde urm[toarele stadii:

- presarea semifabricatului p`n[ la umplerea complet[ a orificiului matri\ei; ]n aceast[ faz[ for\a necesar[ extrud[rii cre=te brusc de la zero la o valoare maxim[ necesar[ curgerii plastice a

materialului;

- ]nceputul =i apoi curgerea metalului prin orificiul matri\ei, timp ]n care for\a se men\ine la ]nceput constant[, dup[ care ]ncepe s[ creasc[ u=or;

- la sfr=itul cursei pistonului semifabricatul este complet deformat, iar for\a se reduce la zero.

}n principal o scul[ pentru extrudare este alc[tuit[ din matri\a ]n care are loc deformarea =i

poansonul care, sub ac\iunea for\ei de compresiune produce deformarea.

Matri\ele pot fi pentru extrudare direct[ =i pentru extrudare indirect[ (invers[). O aten\ie

deosebit[ se acord[ unghiului care este o func\ie de material. Pentru extrudarea pieselor simple din materiale cu plasticitate ridicat[ se folosesc matri\e cu mai multe orificii.

Ca =i matri\ele, =i poansoanele pot fi pentru extrudare direct[ =i pentru extrudare indirect[

(diferen\a const[ ]n forma p[r\ii active).

Pentru confec\ionarea matri\elor =i poansoanelor sunt utilizate o\elurile de scule obi=nuite

(pentru extrudarea materialelor cu plasticitate ridicat[) =i carburile metalice sau o\elurile aliate (pentru

extrudarea materialelor cu plasticitate redus[). Duritatea p[r\ii active a sculei este realizat[ prin

tratamente termice.

Utilajul folosit la extrudare se diferen\iaz[ func\ie de temperatura de lucru. Astfel, extrudarea la

rece se execut[ pe prese mecanice sau hidraulice, ]n timp ce extrudarea la cald, realizat[ de regul[ cu

viteze mari, se execut[ pe prese-ciocan.


DGZ/cnt 22

Prin extrudare se pot prelucra o\elurile, dar mai ales aliajele neferoase.

Produsele ob\inute se clasific[ dup[ cum urmeaz[:

a. Piese pentru construc\ia de ma=ini: piese pline, cu capete diferite =i tij[ neted; piese pline, cu capete diferite =i tij[ ]n trepte; piese tubulare sau ]n form[ de cup[, cu pere\i gro=i sau sub\iri; piese

cave, cu pere\i etaja\i; b. Profile, care pot fi pline, deschise, semideschise, ]nchise =i tubulare. Profilele realizate prin

extrudare sunt utilizate ]n trei mari domenii: la construc\ii metalice, ]n arhitectur[ (cu rol func\ional

sau decorativ) =i ]n construc\ia de ma=ini, pentru realizarea unor piese mici de forme complicate

(prin debitare din bare extrudate).

Tehnologia de realizare a produselor extrudate

Etapele principale ale procesului de realizare a produselor extrudate sunt:

- preg[tirea semifabricatelor (debitarea, cur[\irea, depunerea purt[torului de lubrifiant, lubrifierea cu lubrifian\i solizi sau lichizi);

- prelucrarea propriu-zis[ (este stabilit[ succesiunea opera\iilor, sunt calcula\i parametrii de regim, alese utilajele, dimensionate sculele);

- aplicarea tratamentelor termice (preg[titoare, intermediare, finale); - opera\ii finale (protejare anticoroziv[, prelucrare prin a=chiere).

Extrudarea la rece se execut[ pe prese mecanice construite pe acela=i principiu ca cele pentru

forjare sau hidraulice =i pe utilaje specializate (prin explozie ]n c`mp ultrasonic etc.) destinate exclusiv

proceselor de extrudare.

Aspecte tehnico-economice ale extrud[rii

Datorit[ avantajelor pe care le prezint[ (productivitate ridicat[, pre\ de cost redus, posibilitatea

de ]nlocuire rapid[ a matri\ei), prelucrarea prin extrudare a materialelor metalice a cunoscut o

dezvoltare rapid[. Calitatea suprafe\ei ob\inute este foarte bun[.

Prin extrudare, se ob\in profile lungi de sec\iune uniform[ =i cu aspecte dintre cele mai variate,

care nu pot fi ob\inute prin alte procedee.

Un avantaj esen\ial este acela c[ se pot ]nlocui sec\iunile compuse alc[tuite din mai multe

profile standardizate cu un singur profil extrudat.

Deformarea sub efectul for\elor de compresiune permite prelucrarea unor metale =i aliaje greu

deformabile.

Factorii care pot limita domeniul de aplicare al procedeului sunt: complexitatea formei matri\ei;

rezisten\a materialului matri\ei; compozi\ia chimic[ a aliajului supus prelucr[rii; presiunea necesar[

deform[rii prin extrudare.

4.8. Tragerea Tragerea este procedeul de prelucrare prin deformare plastic[ ce const[ ]n trecerea for\at[ a

unui semifabricat metalic, sub ac\iunea unei for\e de trac\iune, prin orificiul calibrat al unei matri\e cu

sec\iunea mai mic[ dec`t sec\iunea ini\ial[ a semifabricatului.

Dac[ procedeul este aplicat pentru ob\inerea s`rmelor se nume=te trefilare, scula de lucru filier[

iar for\a de lucru este dezvoltat[ de o tob[ (din colac ]n colac).

Tragerea =i trefilarea se execut[ ]n gerenal la rece, din mai multe treceri. Valoarea reducerilor

par\iale de sec\iune este cuprins[ ]ntre 10 =i 45% (func\ie de natura materialului =i dimensiunile

semifabricatului), iar reducerea total[ de sec\iune poate atinge 95%.

Datorit[ ecruis[rii produse prin deformarea la rece, ]ntre trecerile succesive este necesar[

refacerea capacit[\ii de deformare plastic[ a materialului prin aplicarea unor tratamente termice.


DGZ/cnt 23

Pe suprafa\a de lucru a sculei (matri\[ sau filier[) =i pe semifabricat se aplic[ lubrifian\i, ]n

scopul reducerii puterii necesare deform[rii, m[ririi durabilit[\ii sculei =i finis[rii suprafe\ei produsului

ob\inut.

Scula de lucru este filiera, utilizat[ ]n cazul trefil[rii =i matri\a, utilizat[ ]n cazul tragerii.

C`nd diametrul ini\ial al semifabricatului este sub 10 mm, pentru deformare se utilizeaz[ filiera,

iar c`nd diametrul ini\ial dep[=e=te 10 mm, se utilizeaz[ matri\a. Din cauza uzurii foarte intense,

sculele de lucru (filiere, matri\e) trebuie executate din materiale cu mare rezisten\[ la uzur[ (o\eluri

aliate, aliaje dure, materiale extradure sau diamant).

Partea principal[ a unei filiere o constituie conul de deformare =i cilindrul de calibrare. Conul de ie=ire are rolul de a ]mpiedica ruperea materialului la ie=ire din filier[ datorit[ revenirii elastice a

acestuia. Orificiul filierei se execut[ prin simpl[ g[urire (pentru filiere din o\eluri aliate sau aliaje dure)

sau prelucrare cu ultrasunete sau electroeroziune (pentru filiere din materiale extradure sau diamant).

Duritatea suprafe\ei orificiului de tragere trebuie s[ fie mare (cca. 60^65 HRC), durabilitatea

put`ndu-se m[ri prin aplicarea unor tratamente termochimice pe suprafa\a orificiului de tragere

(cementare, cromare) sau prin lustruirea chimic[ a suprafe\ei active.

Produsele rectilinii (bare, \evi, profile), se execut[ prin tragere pe bancuri de tragere lineare.

S`rmele sunt ob\inute ]n urma trefil[rii pe instala\ii de trefilare care pot fi simple (cu o singur[ tob[ de

tragere) sau multiple (cu mai multe filiere =i mai multe tobe de tragere, amplasate ]n serie sau etajate).

Dezavantajul trefil[rii pe o instala\ie simpl[ const[ ]n faptul c[, dup[ fiecare trecere, colacul de

s`rm[ ob\inut pe toba de tragere trebuie extras =i depus pe v`rtelni\[, iar filiera trebuie schimbat[ cu alta

de calibru mai mic.

Prelucrarea prin tragere se aplic[ de preferin\[ metalelor =i aliajelor moi, care au o

deformabilitate mare la rece: o\eluri cu con\inut redus de carbon, metale =i aliaje neferoase (Cu, Al, Zn

=i aliajele lor). Prin tragere poate fi ob\inut[ o gam[ larg[ de produse: bare =i profile, \evi f[r[ sudur[,

s`rme prelucrate prin trefilare din semifabricate laminate la cald (cu diametrul de maxim 5 mm),

produse speciale prelucrate prin tragere (arbori canela\i, pene, ghidaje, \evi de extrac\ie).

Tehnologii de realizare a produselor trase =i trefilate

Sunt parcurse urm[toarele etape:

- preg[tirea semifabricatelor (v`rfuirea, cur[\irea, depunerea purt[torilor de lubrifiant, uscarea, lubrifierea);

- prelucrarea propriu-zis[. Fabricarea s`rmelor se face dup[ principiul din colac ]n colac. Realizarea barelor se face prin

tragere din colac sau prin tragere pe bancuri de tragere cu ac\ionare mecanic[. Fabricarea \evilor prin

tragere se realizeaz[ pe bancuri de tras dup[ metoda sau , pe dop flotant etc.

Aspecte tehnico-economice ale tragerii

Prin tragere se ob\in produse cu sec\iuni ce nu pot fi ob\inute dec`t foarte greu pe alt[ cale. Este

un procedeu economic, care necesit[ utilaje simple =i o calificare redus[. }n urma tragerii, materialul

se ]nt[re=te puternic (se ecruiseaz[). Acest fenomen duce la cre=terea durit[\ii, a rezisten\ei la rupere =i

limitei de curgere =i la sc[derea alungirii =i g`tuirii la rupere.

Comparativ cu laminarea la cald, tragerea are un efect favorabil asupra caracteristicilor

mecanice ale materialului =i a prelucrabilit[\ii prin a=chiere.

Efectele nefavorabile ale tragerii =i trefil[rii sunt: sc[derea sudabilit[\ii, a rezisten\ei la acizi =i

a mic=or[rii permeabilit[\ii magnetice.

Permite realizarea unei precizii dimensionale ]nalte =i a unei bune calit[\i a suprafe\ei. Tragerea

se aplic[ ]n cadrul produc\iei de serie mare sau de mas[ =i are o mare productivitate datorit[ vitezelor

mari de deformare (90^120 m/min, pentru o\el =i 150^300 m/min, pentru cupru). Nu se recomand[ la

prelucrarea materialelor cu tendin\[ de fisurare.


DGZ/cnt 24

4.9. Forjarea

Forjarea este procedeul de prelucrare prin deformare plastic[ ce const[ ]n modificarea formei

unui semifabricat metalic f[r[ fisurare macroscopic[, prin intermediul for\elor statice sau dinamice

exercitate de prese sau ciocane.

Metodele de forjare se pot clasifica dup[ mai multe criterii:

a. Dup[ gradele de libertate ale materialului semifabricatului ]n timpul deform[rii: forjare liber[

(materialul se deformeaz[ nelimitat, sub ac\iunea unor for\e exterioare aplicate unidirec\ional), forjare

de profilare (materialul se deformeaz[ ]ntre scule profilate, sub ac\iunea unor for\e exterioare aplicate

simultan pe mai multe direc\ii) =i forjare ]n matri\[ (numit[ matri\are, c`nd materialul se deformeaz[ ]n

cavitatea unei matri\e).

b. Dup[ temperatura de lucru: la cald sau la rece.

c. Dup[ viteza de deformare: cu viteze mici (pe prese) sau cu viteze mari (pe ciocane).

d. Dup[ modul de aplicare a for\ei de deformare: manual[ sau mecanic[.

Factorul de baz[ ce caracterizeaz[ forjarea este gradul de forjare (numit =i coroiaj), definit ca

raport ]ntre aria sec\iunii semifabricatului =i aria sec\iunii piesei forjate ob\inute. Forjabilitatea, definit[ ca fiind capacitatea materialelor de a se deforma prin forjare, f[r[ a da

na=tere la defecte care s[ le fac[ inutilizabile, depinde de natura materialului (compozi\ia chimic[,

structur[) =i de condi\iile de forjare (temperatur[, starea de tensiuni, vitez[).

Gradul admisibil de deformare plastic[ se stabile=te pentru fiecare aliaj ]n parte, func\ie de

condi\iile de forjare.

Pentru executarea opera\iei de prelucrare prin forjare se folosesc: scule specifice (nicovale,

dornuri, d[l\i, topoare, matri\a), dispozitive pentru manipularea semifabricatelor (cle=ti de forj[, cle=ti

de macara, man=oane de prindere, furci de r[sucire), instrumente de m[sur[ (echere, =abloane,

compase) =i utilaje specifice (ciocane, prese).

a. Ciocanele sunt utilaje ce realizeaz[ deformarea plastic[ a materialelor prin lovituri repetate,

pe direc\ie vertical[ (for\ele de deformare sunt aplicate dinamic). Capacitatea de deformare a

ciocanelor este determinat[ de masa p[r\ii c[z[toare. Parametrii de lucru caracteristici: for\a maxim[,

energia cinetic[ =i cursa. Func\ie de dimensiunile pieselor ce se prelucreaz[ se utilizeaz[ ciocane

ac\ionate: mecanic (pentru piese mici), pneumatic (pentru piese mici =i mijlocii), hidraulic sau cu abur

(pentru piese mijlocii sau mari).

b. Presele realizeaz[ deformarea plastic[ a materialului prin aplicarea lent[, cu vitez[ mic[, a for\elor de

deformare, pe direc\ie vertical[ sau orizontal[. }n sec\iile de forj[ se utilizeaz[ presa ac\ionate hidraulic

(pentru piese mari =i foarte mari) =i mecanic (prese cu fric\iune, pentru piese mici, de serie mic[ =i

prese cu excentric, pentru piese mici, de serie mare). Parametrii de lucru (caracteristici): for\a maxim[,

lucrul mecanic, cursa.

Materialele prelucrate prin forjare sunt o\elurile calmate (]n propor\ie de peste 80%) =i

metalele neferoase (Cu, Al, Mg) =i aliajele lor.

Prin forjare se ob\ine o gam[ larg[ de produse, cu forme =i dimensiuni variate: arbori ]n trepte,

arbori coti\i, discuri, flan=e, furci, ro\i din\ate, arbori coti\i sau ]n trepte, racorduri speciale, reduc\ii de

leg[tur[ ale garniturii de foraj, biele, supape, c`rlige de macara, flan=e, corpuri de pomp[ de mare

presiune, arm[turi etc.

Tehnologia forj[rii

Ca semifabricate ini\iale se utilizeaz[: lingouri (pentru ob\inerea pieselor mari, de p`n[ la 300

t), prelaminate (blumuri, brame, \agle, pentru ob\inerea pieselor mijlocii), profile u=oare (rotunde,

p[trate, late, pentru piese mici). }n vederea forj[rii materialul este supus unor opera\ii preg[titoare:

debitarea =i ]nc[lzirea.

A. Forjarea liber[

Forjarea liber[ const[ din combinarea unor faze simple numite opera\ii elementare (game) de

forjare, care se succed ]ntr-o ordine stabilit[, ]n func\ie de forma =i dimensiunile la care trebuie s[

ajung[ piesa prin forjare. }n continuare vor fi prezentate principalele opera\ii elementare de forjare.


DGZ/cnt 25

a. Refularea const[ ]n m[rirea dimensiunilor sec\iunii transversale a semifabricatului pe seama

mic=or[rii ]n[l\imii sale. Se realizeaz[ prin comprimarea semifabricatului ]n direc\ia axei lui principale.

Se ob\ine ]n final =i ]ndep[rtarea oxizilor de pe suprafa\a exterioar[ a semifabricatului ]nc[lzit.

b. }ntinderea const[ ]n m[rirea lungimii semifabricatului pe seama mic=or[rii sec\iunii sale

transversale. Ea poate fi: ]ntindere simpl[ =i ]ntindere profilat[.

c. G[urirea const[ din perforarea semifabricatului cu ajutorul unui dorn plin sau tubular (pentru

diametre mari). G[urirea se execut[, ]n etape, din ambele p[r\i. Piesele sub\iri se pot g[uri dintr-o

singur[ parte, dac[ sunt a=ezate pe un inel. Dup[ perforare urmeaz[ faza de calibrare a orificiului

realizat.

d. Tragerea (]ntinderea) pe dorn const[ din m[rirea lungimii unui semifabricat inelar sau

tubular, prin mic=orarea grosimii acestuia.

e. L[rgirea pe dorn const[ din m[rirea diametrului interior =i exterior al unui semifabricat

inelar sau tubular, prin mic=orarea grosimii acestuia.

f. T[ierea (debitarea) const[ ]n fragmentarea unui semifabricat cu ajutorul unor d[l\i sau

topoare. C`nd t[ierea este par\ial[ se nume=te crestare (care se efectueaz[ ]n vederea opera\iei de

]ntindere).

g. }ndoirea const[ ]n curbarea unui semifabricat dup[ un contur determinat. Se poate efectua pe

dorn sau ]n matri\[.

h. R[sucirea const[ ]n rotirea unei p[r\i a semifabricatului ]ntr-un plan normal la axa sa. Se

prinde semifabricatul ]ntre dou[ nicovale =i i se aplic[ momentul de torsiune cu ajutorul unei furci de

r[sucire.

i. Sudarea prin forjare, const[ ]n ]mbinarea cap la cap, la cald, a dou[ piese metalice, prin

folosirea for\elor de compresiune (cioc[nire).

B. Forjarea de profilare

Este o opera\ie de forjare ]n care semifabricatele sunt deformate plastic ]ntre scule profilate =i

transformate ]n piese mai precise dec`t cele ob\inute prin forjare liber[. Din acest motiv, forjarea de

profilare se nume=te forjare de precizie.

Cele mai utilizate tehnologii de forjare de profilare sunt: forjarea radial[, forjarea ro\ilor din\ate

=i forjarea arborilor coti\i cu fibraj continuu.

Forjarea radial[ este opera\ia de forjare ce const[ ]n reducerea succesiv[ a sec\iunii unui

semifabricat, for\ele de deformare de m[rimi identice ac\ion`nd simultan dup[ dou[, trei sau mai multe

sensuri diametral opuse. Semifabricatul prime=te o mi=care de avans ]n lungul axei sale =i o mi=care

de rota\ie continu[ sau periodic[. }n toate cazurile prelucrarea se realizeaz[ prin ]ntindere. Sculele

utilizate sunt ciocane profilate =i pot prelucra piese pline sau tubulare, pe ma=ini speciale de forjat

radial.

Prin aceast[ metod[ se ob\in semifabricate forjate de precizie, cu sec\iune constant[ (bare, \evi,

profile), precum =i racordurile speciale =i reduc\iile de leg[tur[ ale garniturii de foraj.

Avantajele forj[rii radiale sunt:

- productivitate ridicat[ datorit[ vitezelor mari de lucru =i a gradelor mari de deformare la o singur[ trecer

Mas

Documents

Transcript of Mas