ADRIAN ALEXANDRU DANIELA CHICET

PROPRIETILE I ALEGEREA

MATERIALELOR

ALEGEREA I UTILIZAREA MATERIALELOR METALICE

NDRUMAR DE LABORATOR

Refereni:

prof.univ.dr.ing. ROMEU CHELARIU

prof.univ.dr.ing. SERGIU STANCIU

CUPRINS pag.

1.Studiu de caz privind alegerea materialelor pentru construcii

metalice portante

7

2. Studiu de caz privind alegerea materialelor pentru caroserii auto 18

3. Studiu de caz privind alegerea materialelor pentru cazane energetice 25

4. Studiu de caz privind alegerea materialelor pentru roi dinate 34

5. Studiu de caz privind alegerea materialelor pentru rulmeni 43

6. Studiu de caz privind alegerea materialelor pentru organe de

asamblare (urub piuli)

51

7. Studiu de caz privind alegerea materialelor pentru elementele

tietoare ale excavatoarelor

57

8. Studiu de caz privind alegerea materialelor pentru supapele

motoarelor cu ardere intern

66

9. Studiu de caz privind alegerea materialelor pentru scule achietoare 75

10. Studiu de caz privind alegerea materialelor pentru ustensile de

buctrie

84

11. Studiu de caz privind alegerea materialelor pentru instrumentarul

medical

94

12. Studiu de caz privind alegerea materialelor pentru aparatele dentare

ortodontice fixe arcurile dentare

103

BIBLIOGRAFIE

7

1.Studiu de caz privind alegerea materialelor pentru

construcii metalice portante

1. Scop.

n cadrul acestei lucrri se vor discuta criteriile care stau la baza

alegerii materialelor metalice utilizate la realizarea construciilor metalice

portante pentru construcii civile, industriale, agrozootehnice, poduri,

instalaii de ridicat i transportat, platforme marine etc.

2. Noiuni introductive.

Majoritatea construciilor metalice se execut prin sudare din oeluri

de construcie obinuite sau cu destinaie precis, pentru funcionarea n aer

liber i n condiiile atmosferice specifice unei anumite zone.

Principalele criterii de alegere pentru materialele pentru construcii

metalice sunt:

- rezistena;

- rigiditatea;

- stabilitatea construciei.

Solicitrile de baz la care sunt supuse structurile portante sunt:

a) de ntindere;

b) de ncovoiere;

c) de compresiune;

d) solicitri variabile.

Pentru cazul solicitrilor de ncovoiere i de compresiune trebuie inut

cont de stabilitatea la flambaj i la voalare asigurate de coeficientul de

zveltee, care n cazul materialelor rigide este mai mic dect 10. Din aceste

motive sunt necesare pentru construciile metalice materiale cu caracteristici

superioare de rezisten i utilizarea unor profile de tip L, U, I, C, Z, omega,

cruce sau evi cu seciune circular ptrat sau dreptunghiular n locul celor

cu seciune circular plin.

Prezena solicitrilor la oboseal la construciile sudate presupune

proiectarea construciilor pentru durate de via limitate, alegerea materialelor

n acest caz fiind diferit i n funcie de temperatura de exploatare: n cazul

temperaturilor cuprinse ntre -50 400C nu apar probleme deosebite, n

schimb dac temperatura este sub -50C, trebuie s se in seama de tranziia

de la ruperea ductil la cea fragil.

8

Evitarea ruperilor fragile se face prin aplicarea metodei standardizate

a coeficientului periculozitate G (1) care ine seama de urmtorii factori de

influen:

- natura i severitatea condiiiloe de solicitare;

- importana elementului de construcie;

- temperatura de exploatare i grosimea produsului.

G = K S B, (1)

unde:

K factor constructiv, cruia i se aloc urmtoarele valori: 0,5 structuri

nituite, 1 grinzi cu zbrele, 1,4 grinzi cu inim plin i elemente cu plci

rigidizate;

S factor de importan, cruia i se aloc urmtoarele valori: 0,5

elemente care nu aparin sistemului de rezisten i a cror defectare nu

afecteaz construcia; 0,8 elemente care nu aparin sistemului de rezisten

dar a cror defectare afecteaz construcia; 1 elemente care aparin

sistemului de rezisten;

B factor de solicitare, cruia i se aloc urmtoarele valori: 0,5

elemente solicitate la compresiune i elemente de rigidizare, 1 elemente de

rezisten nedetensionate solicitate static, 1,5 elemente de rezisten

nedetensionate i solicitate dinamic.

La interpretarea rezultatelor, valoarea lui G se rotunjete la 0,5; 1; 1,5;

2; 2,5 sau 3, iar n funcie de valoarea obinut i de temperatura de lucru se

aleg marca oelului, clasa de calitate i grosimea elementului.

3. Studiu de caz: alegerea materialelor metalice pentru hale uoare din

domeniul construciilor civile, industriale i agricole.

Halele metalice uoare sunt construcii de tip parter cu una sau mai

multe deschideri, eventual cu etaj dar fr sisteme de ncrcare de tipul

podurilor rulante (vezi figura 1).

Structura principal de rezisten se realizeaz pe cadre cu inim plin

din profile laminate sau cu seciuni formate din table sudate.

Elementele de nchidere pentru perei i nvelitoare se realizeaz cu

panouri din table cutate n soluie sandwich sau independente, n acest caz cu

termoizolaie din vat mineral sau spum poliuretanic. Panourile de

nvelitoare reazem de regul pe pane din profile Z formate la rece.

9

Figura 1. Hal metalic uoar cu structur metalic ansamblu

O astfel de structur trebuie s rspund la urmtoarele cerine

principale:

a) s fie apt de a fi utilizat potrivit scopului pentru care a fost prevzut,

innd seama

de durata ei de via i cheltuielile antrenate;

b) s reziste la efectele tuturor aciunilor n timpul execuiei i exploatrii i

s aib o durabilitate corespunztoare;

c) s nu fie grav avariat sau distrus de evenimente ca explozii, ocuri,

seism sau consecine ale erorilor umane. n acest sens trebuie avute n vedere

urmtoarele:

eliminarea, evitarea sau reducerea degradrilor poteniale la care

poate fi expus construcia;

alegerea unui tip de structur puin sensibil la pericole poteniale ;

adoptarea unor legturi adecvate ntre elementele structurii.

Pentru satisfacerea tuturor acestor cerine, trebuie alese n mod

corespunztor materialele, concepia i alctuirea tuturor detaliilor

constructive i trebuie specificate tehnologiile adecvate pentru punerea n

oper i exploatarea construciei.

Criterii de alegere:

A. pentru alegerea materialelor pentru elemente structurale:

10

A1. materialul de baz trebuie s se aib n vedere asigurarea urmtoarelor

proprieti :

a) rezistena de rupere i limita de curgere (care la oelurile

standardizate se garanteaz n funcie de marca oelului, iar limita de curgere

i n funcie de grosime);

b) ductilitatea:

Pentru fiecare marca de oel i clas de calitate, standardele de produs

precizeaz valoarea minim a alungirii la rupere A5%, precum i diametrul

dornului n jurul cruia se face ndoirea la 180, n funcie de grosimea

epruvetei.

Oelurile trebuie s satisfac i cerinele din P100-92, pct. 8.3.2 (la care se

poate renuna numai dac gruparea de aciuni care conine aciunea seismic

nu este cea mai defavorabil nici chiar n cazul cnd se consider =0,65 -

vezi pct. 4.3.1).

c) sudabilitatea:

Pentru a putea fi sudate fr luarea unor msuri speciale, oelurile trebuie

s se ncadreze n prevederile STAS 7194-79.

n cazul oelurilor care nu se ncadreaz n prevederile standardului

susmenionat i care pot fi sudate numai cu luarea unor msuri speciale,

aceste msuri vor fi indicate

obligatoriu n caietul de sarcini.

d) evitarea riscului de rupere fragil:

Riscul de rupere fragil trebuie evitat, deoarece aceasta se produce

fr deformare plastic prealabil i se propag cu viteze foarte mari. Clasa

de calitate i gradul de dezoxidare se pot alege conform STAS R 8542-79. De

asemenea, tehnologia de sudare trebuie aleas astfel nct s se evite riscul

ruperii fragile.

e) evitarea riscului de destrmare lamelar:

Posibilitatea apariiei destrmrii lamelare (figura 2) trebuie avut n

vedere n cazul laminatelor cu grosimi de 15 mm sau mai mari, la care se

execut mbinri sudate de natur s produc tensiuni remanente de ntindere

n direcia grosimii. Riscul de apariie a acestui fenomen este agravat dac

astfel de tensiuni pot s apar i din ncrcrile exterioare.

n vederea evitrii riscului de destrmare lamelar, se recomand s se ia

urmtoarele msuri :

- evitarea soluiilor constructive la care din cauza sudrii i din efectul

ncrcrilor exterioare apar tensiuni semnificative de ntindere n direcia

11

grosimii laminatelor;

Figura 2. Fenomenul de destrmare lamelar

- dac totui astfel de soluii nu pot fi evitate, este necesar alegerea

unor mrci de oeluri la care productorul s garanteze o valoare minim a

gtuirii Zz la ncercarea la traciune pe epruvete prelevate n direcia grosimii

(ncercare efectuat conform SR EN 10164): Zz Zz nec (2)

n care Zz nec este valoarea minim necesar a gtuirii i se recomand

determinarea;

- controlul ultrasonic dup executarea sudurilor, n zonele expuse

riscului destrmrii;