1

Universitatea Tehnică a Moldovei

Facultatea Inginerie şi Management în Mecanică

Catedra Transport Auto

Anatolie LISNIC

Recondiţionarea pieselor auto Curs universitar

Partea a II-a

Chişinău U.T.M.

2008

2

Lucrarea tratează problemele generale ale tehnologiei de recondiţionare a pieselor auto şi este destinată studenţilor specia- lităţii Transportul Auto. Elaborare: conf. univ., dr. Anatolie LISNIC Redactor responsabil : conf. univ., dr. ing. Vladimir ENE Recenzent : lector superior univ. Anatolie CORPOCEAN

Redactor: E. Gheorghişteanu

_____________________________________________________

Bun de tipar 01.07.08 Formatul hîrtiei 60x84 1/16 Hîrtie ofset. Tipar RISO Tirajul 100 ex. Coli de tipar 6,5 Comanda nr. 68

_____________________________________________________

U.T.M., 2006, Chişinău, bd. Ştefan cel Mare, 168. Secţia Redactare şi Editare a U.T.M 2068, Chişinău, str. Studenţilor, 9/9.

© U.T.M , 2008

3

Prefaţă

La etapa actuală de dezvoltare intensă şi multilaterală a transportului auto în Republica Moldova, problema creşterii eficienţei şi calităţii reparaţiei şi recondiţionării pieselor auto a căpătat o importanţă deosebită.

Criza de energie şi materii prime tradiţionale a determinat intensificarea producţiei la întreprinderi specializate în domeniul reparaţiei materialului rulant în direcţia conceperii unor tehnologii eficiente care să sporească durata de exploatare a diverselor agregate de automobil.

În prezent, la întreprinderile de reparaţii există o preocupare susţinută pentru introducerea metodelor moderne de recondiţionare a pieselor, ridicare a nivelului de dotare tehnică, specializarea unităţilor reparatoare.

La întreprinderile de exploatare a automobilelor, actualmente este important crearea premiselor pentru formarea fondului circulant a agregatelor şi ansamblurilor reparate capital, altui material rulant. Studierea posibilităţilor de aplicare a celor mai eficiente soluţii de recondiţionare a pieselor auto uzate, proiectarea proceselor tehnologice de recondiţionare specifice, referitor caracteristice, precum şi analiza diferitor scheme organizatorice care permit efectuarea unor reparaţii de calitate constituie obiectul de studiu a disciplinei.

Organizarea structurii şi conţinutului cursului universitar „Recondiţionarea pieselor auto” a fost concepută în concordanţă cu planul de studiu a specializării „Transportul auto” şi tendinţele dezvoltării industriei reparaţiei automobilelor în Moldova.

4

1. Metode de recondiţionare a pieselor auto

1.1. Noţiuni generale Reparaţia automobilului reprezintă un proces de restabilire a

calităţilor şi parametrilor funcţionali pe care automobilul i-a avut la intrarea în exploatare; această restabilire se face în etape (cicluri), cu scopul efectuării unui cât mai mare termen de amortizare.

Acest obiectiv poate fi realizat pe două căi, şi anume: - pe calea înlocuirii tuturor pieselor uzate sau degradate cu

altele noi, cale ce nu poate fi folosită decât parţial, fiind neeconomică;

- prin recondiţionarea pieselor uzate sau parţial degradate, prelucrându-le la anumite dimensiuni de reparaţie sau reparându-le prin diferite procedee tehnologice de prelucrare. Scopul recondiţionării pieselor este să le facă a fi din nou bune de întrebuinţare şi să readucă asamblarea la ajustajul iniţial, adică la jocul sau strângerea stabilite prin condiţiile tehnice, în funcţie de natura asamblării. Acest scop poate fi atins prin două metode de recondiţionare a pieselor:

a) prin modificarea dimensiunilor iniţiale (nominale) ale pieselor uzate şi

b) prin reducerea pieselor uzate la dimensiunile nominale. Prin prima metodă, piesa capătă o formă geometrică corectă şi

dimensiune nouă, diferită de cea nominală (dimensiune de reparaţie).

Prin metoda a doua, piesa recapătă nu numai forma geometrică corectă, ci şi dimensiunea iniţială, adică cea nominală.

Realizarea primei metode se face cu ajutorul prelucrării mecanice a piesei la dimensiunea de reparaţie, iar în unele asamblări şi prin adăugarea unei piese suplimentare.

În a doua metodă, suprafaţa uzată a piesei se completează prin procedeele cunoscute de încărcare cu sudură cu arc electric sau cu flacără cu gaze, prin straturi depuse prin electroliză sau metalizare,

5

sau se recondiţionează prin aplicarea prin presare a unei piese suplimentare, iar în cazul recondiţionării lagărelor de alunecare - prin turnarea de aliaje antifricţiune, toate aceste operaţii fiind urmate de prelucrarea mecanică a piesei pentru a-i da dimensiunea nominală.

Pe lângă restabilirea formei geometrice şi a dimensiunilor piesei, în practica reparaţiilor se mai întâlnesc şi alte defecte ale pieselor, sub formă de diferite fisuri, spărturi, încovoieri, rizuri etc.

Piesele care au fisuri şi spărturi, se repară cu ajutorul sudării, lipirii, aplicării de petece sau de ştifturi, în funcţie de mărimea, poziţia şi condiţiile de funcţionare ale piesei. Încovoierea pieselor se înlătură prin îndreptare, iar diferitele rizuri se îndepărtează prin prelucrare mecanică de lăcătuşerie. Etanşeitatea necesară, de exemplu, a supapelor, se realizează prin rodare.

Pe lângă restabilirea formei geometrice şi a dimensiunilor pieselor, precum şi eliminarea diferitor defecte sub formă de fisuri, încovoieri, rizuri etc., trebuie să se refacă, prin tratament termic corespunzător, în funcţie de rolul piesei şi proprietăţile sale mecanice, ca de exemplu duritatea superficială. Practic, la recondiţionarea pieselor se folosesc o serie de procedee tehnologice de prelucrare care sunt identice cu cele efectuate la fabricarea acestora.

Metodele variate de recondiţionare a pieselor se pot reduce la următoarele:

• prelucrarea mecanică; • încărcarea prin sudură a suprafeţei uzate, sudarea şi lipirea; • depunerea de straturi prin electroliză; • metalizarea cu metal pulverizat; • prelucrarea prin deformare plastică; • prelucrarea de lăcătuşerie (ajustare).

Recondiţionarea pieselor prin prelucrare mecanică propriu-zisă se face prin prelucrarea la dimensiunile de reparaţie, prin aplicarea unei piese suplimentare şi prin restabilirea integrităţii piesei prin înlocuirea părţii uzate cu alta nouă.

6

Se înţelege, că prelucrarea mecanică se utilizează pe scară largă şi aproape în toate celelalte metode de recondiţionare a pieselor, dar atunci ea se limitează la operaţiile de pregătire şi de finisare sau numai la aceste din urmă, ca în cazul recondiţionării pieselor prin procedee de deformare plastică (îndesare şi mandrinare) sau de turnare a aliajelor antifricţiune.

În procesul de reparare se utilizează toate felurile de prelucrare mecanică utilizate în procesul de fabricare a pieselor.

Totuşi, prelucrarea mecanică în scopul reparării pieselor are particularităţile sale specifice, la care se cuvine să ne oprim.

Marea varietate de lucrări mecanice necesitate de reparaţii şi numărul relativ mic de piese de acelaşi tip, care urmează să fie executate, fac necesar să se lucreze cu loturi mici de piese executate pe un utilaj universal, ceea ce face ca producţia să fie de serie mare. În ceea ce priveşte utilajul, fac excepţie câteva tipuri de maşini-unelte speciale pentru repararea cilindrilor, arborilor cotiţi şi cu came, lagărelor şi câtorva altor piese.

În urma reparării pieselor trebuie să li se restabilească nu numai forma geometrică şi dimensiunile, ci şi poziţia relativă a bazelor principale şi auxiliare, respectându-se condiţiile tehnice, care diferă foarte puţin în această privinţă de desenul de execuţie al uzinei.

Deşi bazele de aşezare a pieselor, stabilite în procesul fabricării acestora, se păstrează în marea lor majoritate, în multe cazuri ele sânt totuşi uzate, ba chiar uneori lipsesc cu desăvârşire. Această situaţie, precum şi necesitatea de a efectua lucrări cu un echipament tehnologic minim, complică rezolvarea problemei respectării condiţiilor tehnice privind poziţia relativă a bazelor principale şi auxiliare şi cer o atenţie sporită din partea personalului tehnic al întreprinderilor de reparaţii.

Lucrările de prelucrare mecanică a pieselor trebuie să înceapă cu îndreptarea suprafeţelor de bază, iar în caz că se folosesc drept baze suprafeţele de lucru ale pieselor, trebuie să se ia ca punct de reper porţiunile neuzate ale lor. Procedeele tehnologice de

7

remediere a suprafeţelor de bază ale diferitor piese se vor analiza cu ocazia descrierii reparării pieselor respective.

În urma uzurii neuniforme a pieselor şi a deformării formei lor geometrice, în cursul prelucrării trebuie să se îndepărteze adaosurile de prelucrare neuniforme de material, ceea ce înrăutăţeşte condiţiile de lucru ale sculei aşchietoare şi micşorează rigiditatea sistemului maşina-unealtă-piesa-sculă. Aceasta, la rândul său, are influenţă dăunătoare asupra calităţii suprafeţei piesei.

Pe lângă aceasta, variaţiile adaosurilor de prelucrare a aceleiaşi piese, recondiţionate prin procedee diferite, ating valori importante. Astfel, în cazul prelucrării fusurilor de arbori cromate trebuie să se îndepărteze adaosuri mici cuprinse între 0,05 şi 0,10 mm, pe când în cazul recondiţionării aceloraşi fusuri de arbori prin metoda metalizării şi încărcării prin sudură, valorile adaosurilor pot fi cuprinse între 1 şi 3 mm la metalizare şi între 2 şi 4 mm la încărcare, în funcţie de dimensiunile şi diametrul arborelui.

De aceea, când se aplică procedee diferite de recondiţionare a aceloraşi piese, acestea urmează să fi prelucrate mecanic în mod diferit.

La reparaţiile auto este necesară prelucrarea mecanică nu numai a pieselor fabricate din metale diferite, ci şi a celor recondiţionate prin metode diferite: cromare electrolitică, acoperire cu oţel, metalizare şi încărcare prin sudură cu diferite materiale. Se ştie că în timpul metalizării şi al încărcării cu metal a pieselor are loc o modificare a structurii şi proprietăţilor fizico-mecanice ale metalului stratului de acoperire, chiar dacă acesta este de acelaşi fel cu al piesei. Astfel, în cazul metalizării, stratul de acoperire are duritatea sporită, cu un număr mare de pori şi oxizi, iar în cazul încărcării prin sudură, pe lângă defectele acesteia, cum sânt porozitatea şi tendinţa de oxidare, se constată şi o mărire a durităţii din cauza albirii parţiale sau a nitrurării metalului care îngreunează foarte mult prelucrarea mecanică a piesei.

În afară de aceasta, chiar şi în cazul prelucrării pieselor uzate la dimensiuni de reparaţie, trebuie să se îndepărteze straturile deformate de metal care au suferit uneori o ecruisare importantă.

8

În cazul prelucrării mecanice a unor piese tratate termic, adeseori este necesar să se menţină tratamentul lor termic iniţial.

Tendinţa de a evita un al doilea tratament termic, din cauza complicării procesului tehnologic sau a particularităţilor constructive ale pieselor, iar uneori şi lipsa utilajului corespunzător, face necesar să se ia aşchii cu secţiuni importante de pe piese având duritate foarte mare. Aceasta se întâmplă deosebit de des în cazul prelucrării pieselor de dimensiuni de reparaţie. La prelucrarea suprafeţelor uzate, călite, încărcate cu sudură este raţional să se utilizeze scule dure, rezistente la temperaturi înalte, cu forme geometrice corespunzătoare. Aşa scule permit să se utilizeze în reparaţia auto metode de prelucrare rapidă a pieselor. O valoare importantă în asigurarea preciziei şi calităţii prelucrării mecanice a suprafeţelor uzate a pieselor auto aparţine şi parametrilor operaţiilor tehnologice, care se modifică independent de materialul piesei, caracterul uzurii, altor defecte etc.

Toate cele expuse, cât şi utilizarea (aplicarea) metodelor moderne de reparaţie a automobilului permit reintroducerea în exploatare peste 70% din piesele uzate. Concomitent cu aceasta, printr-o bună organizare a procesului de producţie, preţul de cost al reparării pieselor va fi mult mai redus decât al pieselor noi (după unele date statistice el reprezintă circa 10....40% din valoarea celor noi). De aceea lărgirea sortimentului de piese care urmează a fi reparate şi introducerea unor procedee noi de recondiţionare constituie o sursă importantă de economii la cheltuielile de reparaţie.

Să ştie că investiţiile în întreprinderile de reparaţii auto sunt de 5-10 ori mai mici decât în cele constructoare, costul unei reparaţii ajunge la 50...60% din valoarea automobilului nou, iar consumul de metal este de 10...15 ori mai mic.

9

2. Metode de reparare a îmbinărilor şi de restabilire a ajustajului

2.1. Metoda dimensiunilor de reparaţie În timpul funcţionării, piesele conjugate, fusurile arborilor şi găurilor pieselor se uzează neuniform devenind în acelaşi timp ovale şi conice, aşa cum de pildă se uzează suprafaţa interioară a cilindrilor blocului motor. Pentru a recondiţiona un fus uzat se foloseşte adeseori metoda dimensiunilor sau treptelor de reparaţie, adică se prelucrează fusul la un diametru mai mic decât cel iniţial, eliminându-se în felul acesta ovalitatea sau conicitatea. Prelucrarea se face până la treapta inferioară cea mai apropiată de dimensiunea cea mai mică pentru arbori şi cea mai mare pentru alezaje, obţinute prin măsurare înainte de prelucrare. Metoda dimensiunilor de reparaţie se foloseşte pe scară din ce în ce mai largă la repararea pieselor complicate şi scumpe. Din această categorie de piese fac parte în special arborii cotiţi, blocurile de cilindri, arborii cu came, bielele, tachetele, etc. Metoda dimensiunilor de reparaţie are următoarele avantaje:

• se măreşte durata de amortizare în serviciu a pieselor complicate şi scumpe;

• folosirea acestui procedeu este foarte simplă şi costul recondiţionării pieselor complicate şi scumpe este mai redus decâtl pieselor noi;

• piesele reparate după această metodă sunt de calitate superioară;

• prin recondiţionarea pieselor la dimensiuni de reparaţie se face o economie importantă de materiale deficitare (oţeluri aliate, bronzuri etc.).

Această metodă de reparaţie a pieselor are însă şi unele dezavantaje:

10

• necesită înlocuirea sau repararea piesei cu care prima piesă este asamblată;

• prezintă complicaţii la interschimbabilitatea pieselor (deoarece cealaltă piesă trebuie să aibă mai multe dimensiuni de reparaţie). Din cele arătate mai sus este clar că metoda dimensiunilor de

reparaţie trebuie să fie folosită pe scară largă la recondiţionarea pieselor de automobil complicate şi scumpe. Această metodă are o influenţă foarte mare asupra reducerii timpului de imobilizare a automobilului în reparaţie, deoarece anumite piese cu un volum mare de lucru pot fi executate mai înainte la dimensiuni de reparaţii prestabilite şi introduse în magazia întreprinderii de reparaţii de unde se scot în cursul procesului de reparaţie.

2.2. Metoda de reparaţie la dimensiunile nominale Scopul recondiţionării pieselor prin metoda dată este să

reducă ansamblul la ajustajul iniţial adică la jocul sau strângerea stabilite prin condiţii tehnice în funcţie de felul asamblării. Prin această metodă suprafaţa uzată a piesei este adusă la dimensiunea şi forma ei geometrică iniţială, adică cea nominală. În cazul dat suprafaţa uzată a piesei se completează prin procedeele de încărcare cu sudură, prin depunere cu straturi pe cale electrolitică sau prin metalizare, sau se recondiţionează prin presarea unei piese suplimentare, sau prin înlocuirea părţii uzate din piesă cu piesa suplimentară.

Exemple de astfel de recondiţionări sunt: • recondiţionarea fusurilor arborilor (axelor) canelelor uzate

prin încărcare cu sudură; • recondiţionarea fusurilor, bielelor, bolţurilor, cilindrilor

altor piese prin depuneri de straturi pe cale electrolitică; • recondiţionarea prin cămăşurire a cilindrilor etc. Caracteristic recondiţionării la dimensiunile iniţiale este şi

recondiţionarea locaşurilor uzate pentru inelele rulmenţilor cu role

11

care se execută prin presare de bucşe. În acest scop locaşurile uzate din butuci în care urmează a se monta inelele rulmenţilor se alezează şi se presează în ele bucşe ale căror găuri se alezează definitiv, după presare, la dimensiunile inelelor exterioare ale rulmenţilor.

Unele piese de automobil au mai multe suprafeţe de lucru, care în timpul funcţionării se distrug şi se uzează în mod diferit. Astfel de piese sunt simiarbore planetare, elementele caracteristicilor etc. la recondiţionarea cărora se înlocuiesc părţile anormal uzate sau distruse.

Procedeul de înlocuire a unei părţi dintr-o piesă are o serie de avantaje, dintre care se citează următoarele:

• calitatea recondiţionării este destul de bună; • se realizează economie de material.

Acest mod de prelucrare prezintă şi dezavantaje, şi anume: • prelucrarea mecanică este destul de complicată; • necesită o calificare înaltă a muncitorilor care execută

astfel de operaţii.

12

3. Recondiţionarea pieselor prin prelucrări mecanice de aşchiere

De obicei, prin prelucrări mecanice de aşchiere se înţeleg

lucrări de: strunjire, găurire, frezare, rabotare, alezare, rectificare, honuire, broşare, rodare etc.

Repararea pieselor la care sunt necesare aceste lucrări se face prelucrându-le la dimensiuni de reparaţie după ce au fost uzate (cilindri, arbori cotiţi, bolţuri etc.), sau la dimensiuni nominale prin aplicarea unor piese suplimentare.

În condiţiile impuse de reparare a automobilului, prelucrările mecanice prezintă următoarele particularităţi:

- piesele se execută în loturi mici din cauza varietăţii lucrărilor necesitate de starea tehnică a automobilului;

- înainte de orice prelucrare trebuie restabilită poziţia bazelor tehnologice de prindere şi aşezare a piesei, respectându-se condiţiile tehnice din desenul de execuţie al piesei (de exemplu : pentru rectificarea fusurilor arborelui cotit trebuie recondiţionate găurile de centrare de la capete; pentru rectificarea cilindrilor blocului este necesar ca suprafaţa de aşezare să fie netedă, fără denivelări);

- prelucrările se fac de cele mai multe ori în maşini-unelte universale care au timpi auxiliari mari, deci o productivitate redusă;

- regimurile de lucru sînt scăzute, deoarece în timpul lucrului, datorită uzării neuniforme a pieselor şi deformării lor geometrice, trebuie să se aşchieze adaosuri variate de metal, înrăutăţind condiţiile de lucru ale sculei şi ale maşinii-unelte;

- în dese cazuri este necesar să fie prelucrate la strung, freză etc. piese recondiţionate prin încărcare cu strat de metal care are duritatea mai mare decât metalul de bază (mai ales la sudare) precum şi porozităţi cu incluziuni de zgură care distrug muchia tăietoare a sculei.

Aceste particularităţi cer din partea personalului tehnic din întreprinderile de reparaţii auto şi îndeosebi din partea maiştrilor

13

atenţie şi preocupare susţinută, în vederea obţinerii unei productivităţi ridicate şi a unor cheltuieli minime.

Elementele principale ale oricărui procedeu tehnologic de prelucrare prin aşchiere sunt:

- maşina-unealtă pe care se fixează piesa şi pe care se execută prelucrarea;

- scula aşchietoare cu care se face aşchierea; - regimul de lucru al prelucrării : viteză, avans, adâncimea

aşchierii, numărul de treceri, timpul total de lucru. La prelucrarea pe maşini-unelte, piesa şi scula aşchietoare

execută mişcări reciproce prin care aceasta din urmă aşchiază metalul de pe una sau mai multe suprafeţe ale piesei.

Duritatea sculei trebuie să fie mult mai mare decât duritatea piesei pentru ca să pătrundă în metal şi să scoată aşchii.

Aşchierea reprezintă o variantă a procesului de tăiere mecanică (tăiere-spintecare, forfecare şi aşchiere) care se realizează prin dezlipirea particulelor de metal sub formă de aşchii cu ajutorul muchiei tăietoare a unei scule denumită sculă aşchietoare.

3.1. Recondiţionarea pieselor la dimensiuni de reparaţie Prin această metodă de reparaţie se restabileşte forma geometrică corectă şi calitatea prelucrării suprafeţei pieselor, fără a se menţine dimensiunile iniţiale (nominale). Cu ajutorul prelucrării mecanice a suprafeţei uzate se îndepărtează stratul superficial al piesei căreia i se dă o nouă dimensiune, zisă de reparaţie, care poate fi mai mare sau mai mică decât cea nominală. Deoarece prin prelucrare mecanică dimensiunile nominale ale piesei se modifică (se ia din corpul piesei), utilizarea pieselor noi cu dimensiuni nominale pentru asamblarea cu piesele reparate prin această metodă nu este posibilă. Piesele cu care se asamblează trebuie să aibă si ele dimensiuni de reparaţie, corespunzătoare piesei de bază recondiţionate. Acest lucru se realizează montându-se piese de schimb noi cu dimensiuni de reparaţie corespunzătoare, fabricate în acest scop sau obţinute prin recondiţionarea piesei, astfel încât să se dea o dimensiune

14

corespunzătoare dimensiunilor de reparaţie ale piesei principale asamblate cu ea.

Prin urmare, pentru reparaţiile auto se utilizează două feluri de dimensiuni de reparaţii: dimensiuni standard, atabilite în prealabil, şi dimensiuni libere, nestandardizate.

Dimensiunile standardizate de reparaţie se utilizează pe scară largă pentru piese cum sunt pistoanele, segmenţii de piston, bolţurile de piston, tacheţii şi cuzineţii cu pereţi subţiri. Piesele menţionate se fabrică cu dimensiuni de reparaţii de către industria de automobile şi de uzinele de piese de schimb şi se folosesc pe scară largă de întreprinderile de reparaţii.

Întreprinderile de reparaţii efectuează recondiţionarea diferitor piese (blocuri de cilindri, arbori cotiţi, găuri de ghidaj pentru tacheţi etc.) în conformitate cu aceste dimensiuni standardizate de reparaţie.

Normele tehnice pentru reparaţii prevăd, pe lângă piesele menţionate, şi alte dimensiuni de reparaţie dinainte reglementate, standardizate pentru o serie de alte piese ca, de exemplu, fusurile arborilor cu came şi bucşele lor, supapele şi ghidajele lor, pivoţii şi alte piese.

Avantajul dimensiunilor standardizate de reparaţie faţă de dimensiunile nestandardizate de reparaţie constă în faptul că ele permit să se aibă dinainte piesele gata şi să se facă reparaţia prin metoda interschimbabilităţii, ceea ce reduce considerabil timpul necesar pentru reparaţie.

In cazul prelucrării pieselor la dimensiunile standardizate de reparaţie, trebuie să se îndepărteze nu numai stratul superficial de metal defect, rezultat în urma uzurii, şi să se restabilească forma geometrică a piesei, ci să se continue prelucrarea mecanică până ce piesa ajunge la dimensiunea necesară de reparaţie.

In cazul unor dimensiuni de reparaţie nestandardizate, prelucrarea se face până se obţine forma geometrică corectă si calitatea necesară a suprafeţei de lucru a piesei; piesele pot căpăta diferite dimensiuni, în funcţie de natura şi de mărimea uzurii lor. Piesa cu care se asamblează se ajustează după cea recondiţionată

15

până la dimensiunea liberă a acesteia. Aşadar, montarea ansamblurilor cu dimensiuni libere de reparaţie este legată de metoda de ajustare şi se utilizează în reparaţiile de serie mică sau individuale. In cazul dimensiunilor libere de reparaţie nu se pot executa în prealabil piese cu dimensiuni definitive. Ele pot fi executate sub formă semiprelucrată, ca semifabricat, lăsându-se un adaos pentru ajustarea finală pe loc.

Mărimea noii dimensiuni de reparaţie dată piesei cu ocazia reparării depinde de uzura sa şi de adaosul de prelucrare. Mărimea uzurii se stabileşte prin măsurarea piesei cu instrumente corespunzătoare. Adaosurile de prelucrare se stabilesc ţinându-se seamă de felul prelucrării, de tipul utilajului şi de dimensiunile şi materialul piesei. Când se stabilesc adaosurile de prelucrare, trebuie să se aibă în vedere mărimea deformării formei geometrice a piesei, de ovalitatea şi de conicitatea acesteia. Adaosul trebuie să contribuie la obţinerea unei forme geometrice corecte a piesei uzate după prelucrarea mecanică, fără să mai existe urme de uzură pe suprafaţa de lucru a acesteia. Rizurile, zgârieturile si fisurile microscopice neîndepărtate de pe suprafaţa piesei pot să devină focare de distrugere a piesei prin oboseală.

Mărimea şi numărul cotelor de reparaţie a piesei depinde de uzura ei în termenul de funcţionare între două reparaţii convenţionale, de adaosul pentru prelucrare şi de rezerva de putere a piesei. Metodologia determinării mărimii şi numărului cotelor de reparaţie a pieselor de tip arbore şi alezaje constă în următoarele:

presupunem, arborele şi alezajul la înaintarea pieselor în reparaţie au forma şi dimensiunile prezentate în figura 3.1.

16

Fig. 3.1. Schema pentru determinarea dimensiunilor de

reparaţie: a – pentru arbore; b – pentru alezaj. Pentru asigurarea formei geometrice corecte a suprafeţelor

uzate a pieselor ele se supun prelucrării mecanice. După prelucrare, dimensiunile suprafeţelor pieselor se vor

deosebi de cele iniţiale prin mărimea dublă a uzurii unilaterale maximale şi adaosul unilateral pentru prelucrarea mecanică.

Atunci, prima cotă de reparaţie a piesei poate fi determinată din relaţiile:

pentru suprafeţe cilindrice exterioare (arbore)

( )ZUdnr

d +−= max21

;

pentru suprafeţe cilindrice interioare (alezaje)

( )ZUДr

Д n ++= max21

;

unde r

d1

; r

Д1

- prima cotă de reparaţie ale arborelui şi alezajului;

dn, Дn – diametrele arborelui şi alezajului după desenul de execuţie (dimensiuni nominale), mm; Umax – uzura maximală unilaterală, mm. Z – adaosul pentru prelucrarea mecanică lateral , destinat înlăturării stratului de metal uzat, cu defecte etc., mm.

17

Adaosul pentru prelucrarea mecanică depinde de genul prelucrării, de caracterul suprafeţei uzate etc. Pentru alezare şi prelucrare fină:

,05,010,0 mmZ ÷= pentru rectificare:

Z=0,03-0,05mm, unilateral.

Uzura maximală poate fi determinată prin experienţa practică ori în urma controlului dimensional (defectării) al piesei. Având în vedere că suprafeţele de lucru ale pieselor se uzează neuniform, în relaţiile date uzura maximală (Umax) poate fi prezentată ca produs dintre uzura laterală (Umin=0, Umax=U ) şi coeficientul de neuniformitate a uzurii (S), care poate fi variabil de la 0,5 până la 1.

Valorile următoare ale dimensiunilor de reparaţie, de exemplu a arborelui, pot fi prezentate în formă generală astfel:

( ) ( )ZUr

dZUdr

d n +−=+−= maxmax 21

42

;

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

( ) ( )ZUr

ndZUndndrn +−

−=+−= maxmax 2

12 ;

Ultima dimensiune de reparaţie este determinată de diametrul-limită posibil al fusului a cărui micşorare mai departe este inadmisibilă. Dimensiunile-limită admisibile ale diferitor piese sînt determinate de o serie de cauze: rezistenţa pieselor, adâncimea stratului de cementare sau a stratului călit superficial sau, în fine, de dimensiunea piesei cu care se asamblează.

Astfel, dimensiunea-limită admisibilă a cilindrului este determinată de rezistenţa pereţilor săi; dimensiunea-limită admisibilă a fusului arborelui cotit este condiţionată de creşterea presiunii specifice pe fus (rezistenţa arborelui), de micşorarea grosimii stratului călit superficial şi, în consecinţă, şi de reducerea durităţii, precum şi de funcţionarea mai rea a lagărului din cauză că grosimea stratului de aliaj antifricţiune a crescut. Pentru piesele

18

cementate trebuie să se ţină seama de uzura şi de grosimea stratului cementat etc.

Numărul de dimensiuni de reparaţie ale pieselor se exprimă prin următoarea relaţie:

wdd

n nrn −=

Aici diferenţa dintre diametrul nominal şi cel limită, dn—nr

d exprimă micşorarea diametrului fusului arborelui după toate reparaţiile, fără ca rezistenţa sa să fie periclitată. Micşorarea diametrului fusului după o singură reparaţie din cauza uzurii şi a adaosului de prelucrare se exprimă prin w şi se numeşte „interval de reparaţie".

În mod similar se determină dimensiunile de reparaţie ale alezajelor, numai că, în expresia lor, semnele minus sînt înlocuite cu plus, iar numărul de dimensiuni de reparaţie va fi exprimat prin următoarea relaţie:

wDD

n n−= max ,

unde Dmax este diametrul maxim admisibil al alezajului. Alegerea metodei de prelucrare a pieselor la dimensiunile de

reparaţie depinde de material şi de tratamentul termic suferit de piesă, de mărimea uzurii, a adaosului de prelucrare şi de maşinile-unelte existente.

Când se repară piesele prin metoda dimensiunilor de reparaţie, în majoritatea cazurilor trebuie să se îndepărteze adaosuri mici de material, adică să se facă aşchierea la adâncime mică şi cu aşchii de secţiune redusă.

Din această cauză, operaţiile de prelucrare mecanică la dimensiunile de reparaţie sînt în fond operaţii de finisare.

La alegerea sculelor, regimurilor de aşchiere, calităţii prelucrării suprafeţei şi ordinii operaţiilor procesului tehnologic, trebuie să se ţină seama de aceste condiţii.

In majoritatea cazurilor forma geometrică a sculelor aşchietoare şi regimurile de prelucrare rămân aceleaşi ca şi la

19

operaţiile respective de finisare prin prelucrarea mecanică obişnuită. Alegerea pietrelor de rectificat şi a regimurilor de lucru se face după aceleaşi reguli ca şi în industria constructoare de maşini.

Pentru rectificarea pieselor din oţel se aleg pietre de corindon, iar pentru piesele din fontă şi metale neferoase - pietre de carborund. In cazul când piesele au o duritate mai mare şi dimensiuni diametrale mari, se utilizează pietre mai moi, şi invers.

Prelucrarea pieselor la dimensiuni de reparaţie trebuie făcută la sfârşitul procesului tehnologic, după toate operaţiile, inclusiv cele de ajustaj. Acest lucru este necesar îndeosebi când piesa trebuie să sufere alte operaţii de reparare, cum ar fi îndreptarea, recondiţionarea filetului, sudarea fisurilor etc. Prelucrarea pieselor la dimensiuni de reparaţie la sfârşitul procesului tehnologic permite să se evite eventualele deformări ale pieselor, cum ar fi încovoierea sau deformarea şi să se protejeze suprafeţele prelucrate fin împotriva deteriorării care s-ar putea produce cu prilejul operaţiilor de lăcătuşerie sau de alt fel.

Recondiţionarea pieselor la dimensiunile de reparaţie este o metodă răspândită pe scară largă şi accesibilă tuturor.

Neajunsul principal al metodei dimensiunilor de reparaţie este faptul că, reducând de fiecare dată dimensiunea piesei, se ajunge implicit la reducerea duratei totale de serviciu a piesei.

În afară de aceasta, în cazul unui număr mare de dimensiuni de reparaţie, trebuie să existe o cantitate importantă de piese de schimb în depozit, precum şi instrumente speciale de măsurat şi în parte şi scule aşchietoare speciale.

3.2. Recondiţionarea pieselor prin metoda pieselor suplimentare

Recondiţionarea suprafeţelor uzate ale pieselor prin montarea

unor piese suplimentare care să compenseze uzura se utilizează destul de mult în cazul recondiţionării pieselor la dimensiuni de reparaţie şi mai ales în cazul recondiţionării la dimensiunea nominală. Prin această metodă se recondiţionează cilindrii

20

motorului care au ajuns la ultima dimensiune de reparaţie, locaşurile supapelor, orificiile în care se montează rulmenţii din carterele cutiilor de viteze, punţilor din spate şi butucilor, găurile cu filet uzat, precum şi fusurile unor piese ca, de exemplu, crucea sateliţilor diferitor automobile.

Din această categorie face parte şi recondiţionarea suprafeţelor de lucru ale pieselor prin aplicarea, în funcţie de construcţia piesei, a unor plăcuţe sau a unor şaibe de diferite forme, aceste plăcuţe şi şaibe fiind fixate pe piese în unele cazuri prin sudare sau cu şuruburi cu cap înecat, când se face asamblarea.

Un exemplu de acest fel de reparaţie este rectificarea suprafeţei frontale sferice a sateliţilor şi montarea unor şaibe la asamblarea sau frezarea feţelor frontale uzate ale capetelor axelor din faţă cu găuri pentru pivoţi (GAZ-53) etc.

Prelucrarea găurilor uzate pentru bucşe ale pieselor se face prin diferite procedee, de cele mai multe ori prin alezarea găurilor urmată sau nu de rectificarea lor, prin lărgirea cu burghiul şi alezarea găurilor sau numai prin lărgirea lor, cum se face de obicei în cazul recondiţionării filetului. Fusurile arborilor tratate termic pentru o duritate mică, de obicei, se strunjesc şi apoi se rectifică, dar în unele cazuri, când piesele nu au importanţă deosebită, este suficientă numai strunjirea. Piesele călite pentru o duritate mare se supun înainte de strunjire la recoacere locală sau generală, urmată în mod obligatoriu de tratament termic. Suprafeţele uzate ale pieselor se prelucrează prin diferite metode mecanice, în funcţie de scopul piesei.

Când se alege materialul pentru piese suplimentare (bucşe) trebuie să se ţină seama de materialul pieselor care se recondiţionează. Face excepţie reparaţia suprafeţelor de asamblare a pieselor din fontă (carterele cutiilor de viteze şi ale punţilor din spate, butucii roţilor etc.) pentru care se admite să se execute bucşele suplimentare nu numai din fontă, ci şi din oţel (de obicei oţel marca 20 ≈ OLC 25).

Suprafaţa de lucru a bucşelor trebuie să îndeplinească aceleaşi condiţii de duritate ca şi suprafaţa de lucru a piesei recondiţionate.

21

Din această cauză, la nevoie, bucşele trebuie să fie supuse unui tratament termic corespunzător.

Fixarea piesei suplimentare (bucşei) se face de cele mai multe ori prin ajustajul cu strângere al bucşei. În unele cazuri, când se folosesc ajustaje tranzitorii, se poate face o fixare suplimentară prin sudare în câteva puncte sau frontal, pe întreaga secţiune, prin şuruburi de siguranţă sau prin prizoane. Şuruburile de siguranţă, ca mijloace de fixare suplimentară, se utilizează în cazul când se introduc bucşe înşurubate pentru repararea găurilor filetate.

Fixarea şaibelor şi plăcuţelor se face cu şuruburi, cu nituri sau prin sudare. Fixarea plăcuţelor şi a şaibelor cu ajutorul sudării se utilizează, de exemplu, foarte mult la reparaţia cadrelor.

Metoda de recondiţionare a pieselor importante, ca de exemplu: blocurile cilindrilor, carterele cutiilor de viteze şi punţilor din spate, butucii roţilor din faţă şi din spate, corpurile pompelor de ulei şi de apă, crucile sateliţilor etc., prin montarea unor piese suplimentare, poate da rezultate bune dacă se respectă procesul tehnologic în ce priveşte alegerea materialului bucşei, a tratamentului său termic (acolo unde este necesar), a calităţii prelucrării suprafeţelor care se asamblează, ale pieselor şi a suprafeţei de lucru a bucşei după prelucrarea mecanică definitivă şi, în special, mărimea cuvenită a strângerii.

În practica reparaţiilor există numeroase exemple când din cauza alegerii greşite a strângerii bucşele încep foarte curând să se rotească sau când, din cauza unei strângeri prea mari, se defectează, ambele piese devin inutilizabile chiar în timpul presării. Materialul de calitate inferioară a bucşelor, precum şi lipsa tratamentului termic necesar au de asemenea ca urmare apariţia rapidă a defectelor.

Mai sus s-a arătat că strângerea reală este întotdeauna inferioară celei indicate în tabele (strângere standard pentru ajustajul respectiv), iar suprafaţa reală de contact a pieselor asamblate este mai mică decât cea geometrică, din cauza existenţei unor proeminenţe şi scobituri pe piese după prelucrarea mecanică a acestora. De aici reiese că, pentru ajustarea sigură a bucşelor în

22

găuri sau pe fusurile arborilor, suprafaţa piesei şi a bucşei trebuie să fie prelucrată mai fin, iar la calculul strângerii reale să se ţină seama de mărimea rugozităţilor. Cercetările au arătat că, cu cît calitatea prelucrării suprafeţei este mai bună, coeficientul de frecare creşte, ceea ce, la rândul său, influenţează favorabil rezistenţa asamblării prin strângere. Totuşi, nu trebuie să se tindă la obţinerea unor suprafeţe prelucrate de calitate superioară claselor 8-10, deoarece suprafeţele prelucrate mai fin nu prezintă avantaje în ceea ce priveşte rezistenţa asamblărilor.

In cazul de faţă, prelucrarea cea mai raţională a piesei şi a bucşei trebuie făcută cu toleranţele ajustajelor cu strângere din clasa a 2-a de precizie şi, în unele cazuri, clasa a 3-a.

Mărimea δ a supradimensiunii de calcul poate fi determinată după formula dată anterior sau prin scăderea din valoarea din tabelă a supradimensiunii ajustajului δt a unei valori convenţionale u, care ţine seama de netezirea rugozităţilor cu ocazia presării:

δ=δt-u, unde: u ≈ 1,2(R1+R2);

R1 şi R2 sunt valorile maxime ale rugozităţilor suprafeţelor

asamblate ale pieselor şi nu depind de modul de prelucrare. Pentru prelucrări de degroşare R=16-40µm; corespunzător: medie 6-16 µm, de finisare 2,5-6 µm şi foarte fine – 1,0-2,0 µm.

Valoarea lui R poate fi determinată şi astfel:

R≈1,2(k1Hmp1+k2Hmp2),

unde: Hmp1 şi Hmp2 sunt înălţimile medii pătratice ale rugozităţilor suprafeţelor asamblate, iar k1 şi k2 – coeficienţi care depind de clasa de netezime a suprafeţei, egal cu 2,5 -5.

Când bucşele se presează fără a se încălzi sau răci piesele, este bine să se ungă suprafaţa bucşei cu ulei de maşină, ceea ce împiedică bucşa de a se înţepeni şi uşurează presarea.

23

Deoarece nu se poate realiza controlul rezistenţei ajustajului bucşei în alezaj sau pe fusul unei piese prin mijloacele obişnuite, se recomandă ca pentru asamblările importante să se facă verificarea după forţa de presare care este unicul criteriu de apreciere a rezistenţei (fig. 3.2).

Forţa de presare se determină astfel:

Pp=fppπd·l,

unde: Pp este forţa de presare, în N; fp - coeficientul de frecare la presare; p - efortul specific de presare pe suprafaţa

de contact, în N/mm2; d - diametrul suprafeţelor pieselor

asamblate, în mm; l - lungimea asamblării, în mm.

Coeficienţii de frecare, în cazul presării, sunt mărimi independente de natura materialelor ajustajului, felul ajustajului şi poate fi acceptat pentru ajustaje: oţel-oţel 0,06 ÷ 0,22; oţel-fonta 0,06 ÷ 0,14; oţel-alamă 0,05 ÷ 0,10.

Valoarea lui p, care intră în formulă şi reprezintă efortul specific de presare pe suprafaţa de contact, depinde în primul rând de mărimea strângerii şi este legată de aceasta prin următoarea relaţie:

[ ]2

2

2

1

1

3

/10 mmkgfd

EC

EC

p

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⋅=

−δ ,

unde E1 şi E2 sînt modulele de elasticitate ale piesei interioare şi celei exterioare, în kgf/mm2;

Fig.3.2. Determinarea forţei de presare

24

C1 şi C2 - coeficienţi care depind de materialele pieselor asamblate

şi de raportul dd1 sau

2dd ;

δ - supradimensionarea de calcul, în µm. De exemplu, pentru piese interioare cu secţiune continuă, când

d1/d sau d/d2 au valori de la 0,0 până la 0,9 corespunzător: C1= 0,70 ÷ 9,23 şi C2 = 1,23 ÷ 9,83. Forţa de presare poate fi determinată şi cu formule empirice, astfel:

• pentru presarea unei bucşe de oţel pe un arbore de oţel:

2

2

02

2

1290

dD

dldD

Pδ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=

• pentru presarea unei bucşe de fontă pe un arbore de oţel:

35,6

3,0430

0

+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=

dD

dldD

Pδ

,

unde P este forţa de presare, în N;

D - diametrul exterior al bucşei, în mm; d - diametrul interior al bucşei, în mm; l - lungimea bucşei, în mm; δ0 - supradimensionarea relativă, egală cu:

dδδ =0 (δ este supradimensionarea).

Controlul forţei de presare se poate face după presiunea uleiului în manometru.

25

Cu ocazia presării are loc o deformare a bucşelor. Când bucşa este presată pe arbore, diametrul exterior al bucşei se măreşte, iar când este presată într-un alezaj, diametrul său interior se micşorează. De acest fapt trebuie să se ţină seama atunci când se stabileşte adaosul de prelucrare pentru finisarea suprafeţei de lucru a bucşelor după ce au fost presate pe piesă.

In cazul presării unei bucşe pe arbore, mărirea diametrului ei exterior va fi:

;)(

10222

22

32

2

2 mddE

dpdµδ

−=

unde d2 este diametrul exterior al bucşei, în µm;

d - diametrul interior al bucşei, în µm; Dacă bucşa se presează într-un alezaj, micşorarea diametrului

său interior va fi:

;)(

1022

12

1

31

2

1 mddE

dpdµδ

−=

unde d este diametrul exterior al bucşei, în mm; d1 - diametrul interior al bucşei, în mm;

restul notaţiilor sînt aceleaşi. In cazurile când piesele asamblării suferă solicitări mari sau

sînt executate din materiale având coeficienţi de dilatare liniară diferiţi, iar asamblarea este supusă la temperaturi înalte, sau când ajustajul trebuie să fie făcut cu strângere mare, este bine să se facă presarea bucşelor încălzind piesa cuprinzătoare sau răcind piesa cuprinsă.

Încălzirea pieselor în vederea presării bucşelor este recomandabilă şi în cazul strângerilor mici, în scopul uşurării presării şi a sporirii eficacităţii presării. Rezistenţa ajustajelor realizate prin încălzire este, dacă celelalte condiţii rămân neschimbate, de trei ori mai mare decât rezistenţa ajustajelor executate la rece, iar valoarea medie a strângerilor este de două ori mai mare, din cauză că rugozităţile suprafeţelor pieselor nu se

26

netezesc în cazul presării la cald atât de mult ca în cazul presării la rece.

Strângerea prin încălzire este raţională, în cazul metodei de recondiţionare prin montarea unor piese suplimentare, atunci când este vorba de cămăşile cilindrului, de fixarea coroanei volantului (când se face repararea sau înlocuirea acesteia), a coroanelor pinioanelor din cutia de viteze cu ocazia reparării lor, la montarea rulmenţilor etc.

La strângerea prin încălzire este nevoie să se cunoască temperatura la care trebuie să se încălzească piesa cuprinzătoare sau să se răcească cea cuprinsă.

Temperatura de încălzire a piesei cuprinzătoare se determină cu formula:

itdst +⋅⋅+

= 3minmax

10αδ

unde δmax este valoarea maximă a strângerii, în µ;

smin - jocul minim necesar la montaj, în funcţie de greutatea şi dimensiunile pieselor, în mm;

α - coeficientul de dilatare (sau contracţie) la încălzire (sau răcire) a materialului piesei;

d - diametrul asamblării, în mm; ti - temperatura încăperii, în oC; Se recomandă să se calculeze aproximativ temperatura de

încălzire a pieselor din fontă cu formula următoare:

αα001,0015,0

+⋅

=d

t ,

iar pentru piesele din oţel cu formula mai simplificată:

,901350 0 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +=

dt [oC]

unde d este diametrul alezajului piesei cuprinzătoare, în mm; restul notaţiilor sînt aceleaşi.

Se recomandă să se mărească cu 15 - 30% temperatura de încălzire, determinată cu ultimele două formule, în scopul

27

compensării răcirii pieselor în cursul aşezării pieselor pe presă înainte de a fi presate.

În cazul presării bucşelor, forma muchiilor suprafeţelor pieselor care vin în contact şi condiţiile de presare joacă un rol important.

Forma muchiilor are influenţă asupra efortului de presare şi asupra apariţiei rizurilor, iar procedeele de presare influenţează dezaxarea şi deformarea piesei care se presează.

Pentru a uşura centrarea bucşei în timpul presării şi pentru a evita rizurile, muchia alezajului său sau muchia exterioară, după cum bucşa se presează pe fusul arborelui sau în alezajul unei piese, trebuie să aibă o faţetă cu un unghi de 30 - 45°.

Din aceleaşi motive, la bucşele lungi (cămăşile de cilindri, cilindri), capătul inferior de angajare se face conic.

În cazul recondiţionării suprafeţei uzate a unui arbore prin montarea unei bucşe, diametrul lui se micşorează de obicei prin strunjire. În acest caz, este bine ca faţeta să se execute pe faţa frontală a arborelui sub un unghi de 10 -16°, dacă construcţia arborelui permite acest lucru.

Rotunjirea feţei frontale a arborelui sau facerea unei faţete cu unghi mare influenţează defavorabil eforturile de presare şi centrarea.

Presarea trebuie executată cu atenţie, la început încet, cu un efort mic, dacă presarea se execută la presă, sau cu lovituri uşoare de ciocan, dacă presarea se face manual. În ambele cazuri trebuie evitate dezaxările.

Metoda de recondiţionare prin aplicarea unor piese suplimentare este absolut sigură şi accesibilă oricui, dacă, după cum s-a mai spus, se respectă procesul tehnologic. Totuşi, această metodă are şi neajunsuri. În primul rând, este mai scumpă decât folosirea metodei dimensiunilor de reparaţie, deoarece trebuie să se execute piese suplimentare.

În al doilea rând, presarea bucşei pe arbore provoacă reducerea rezistenţei arborelui şi la unele asamblări măreşte tensiunile termice ale piesei. Acest din urmă fapt are importanţă, în

28

special la piesele suplimentare, cum sînt cămăşile cilindrilor şi scaunele supapelor de evacuare. În caz că suprafaţa cilindrilor alezaţi pentru presarea cămăşilor, precum şi suprafaţa exterioară a acestora din urmă sînt prelucrate rău, suprafaţa de contact a pieselor asamblate se micşorează. Aceasta face ca evacuarea căldurii de către cămaşa cilindrului să devină mai rea, din care cauză se poate produce supraîncălzirea cămăşii si a segmenţilor de piston, ceea ce atrage după sine o uzură sporită.

Un fenomen analog are loc şi în cazul presării nesatisfăcătoare a scaunelor supapelor de evacuare.

29

4. Repararea pieselor de automobil prin încărcare cu metal

Alegerea procedeului raţional de reparare a pieselor prin încărcări metalice Cele mai practice procedee de reparare a pieselor prin

încărcări metalice care se folosesc la întreprinderile şi atelierele de reparaţii sânt:

• sudarea; • metalizarea; • acoperirile galvanice; • prelucrarea prin scântei electrice. O piesă de automobil poate fi recondiţionată prin oricare din

aceste procedee tehnologice, ţinând seama de condiţiile locale de lucru sau de criteriile tehnico-economice pentru obţinerea unei rentabilităţi optime şi a unor calităţi superioare. Profesorul V. V. Efremov a stabilit aceste criterii împărţind problema procedeului raţional de recondiţionare a piesei respective în două etape:

• alegerea variantelor tehnologice optime care să asigure proprietăţile fizico-mecanice necesare ale piesei reparate;

• alegerea dintre variantele studiate a soluţiei tehnologice celei mai economice pentru recondiţionarea piesei respective.

Pentru alegerea variantelor tehnologice care să asigure piesei reparate anumite proprietăţi fizico-mecanice, trebuie să se cerceteze condiţiile de lucru ale îmbinării, determinându-se caracterul şi mărimea uzurii la fiecare din piesele îmbinării, precum şi proprietăţile fizico-mecanice ale straturilor de acoperire ale pieselor reparate pentru a se stabili eficacitatea unuia sau altuia din procedeele adoptate.

Compararea variantelor tehnologice alese se face evaluând aşa-numitul indice de cost K în lei/km parcurs, astfel:

30

,Px

CK r

⋅=

în care: Cr este suma costurilor legate de repararea piesei, adică:

Cr = Cm + Ct + Cf ;

Cm - costul manoperei, în lei; Ct - costul materialelor, în lei; Cf - cheltuielile de regie ale atelierului, în lei; x - coeficient comparativ de rezistenţă la uzură a piesei reparate care se stabileşte experimental în condiţii de laborator; P - parcursul automobilului cu piesa nouă, în km (se ia pe

baza datelor statistice, înainte de prima RK). Determinarea coeficientului comparativ de rezistenţă la uzură

x, respectiv stabilirea proprietăţilor fizico-mecanice ale stratului de acoperire al piesei, se face prin încercarea acestor straturi la tracţiune, încovoiere, strivire, duritate, tenacitate şi aderenţă la metalul de bază.

Profesorul V. V. Efremov menţionează că astfel de încercări au fost efectuate pe epruvete acoperite cu straturi metalice prin diferite procedee: cromare, metalizare, sudare, oţelire, obţinându-se următoarele rezultate :

a) straturile de acoperire metalică întrunesc un complex de calităţi fizico-mecanice superioare metalului de bază, având o mare rezistenţă la rupere, o duritate sporită şi o bună aderenţă ;

b) rezistenţa lor la uzură diferă: cel mai bine se comportă cromul dur şi poros în contact cu fonta, cu compoziţia pe bază de cositor sau cu bronzul; metalizarea şi sudarea urmează după cromare.

În comparaţie cu oţelul OLC-45 netratat termic, uzura stratu-rilor de acoperire metalică în contact cu compoziţia pe bază de cositor se comportă astfel: cromul poros se uzează mai încet de 4,7 ori, cromul dur de 3,7 ori, stratul de metalizare de 2,98 ori, iar sudarea de 2,30 ori. Numai oţelirea se uzează mai repede decât

31

OLC-45 cu circa 28%. Aceeaşi ordine se menţine şi în contact cu fonta, însă valorile uzurii vor fi mai mari.

c) pentru piesele de automobil cărora li se impune o mare rezistenţă la uzură (tacheţi, arbori cu came, arbori cotiţi, bolţuri, pivoturi, buloane, arcuri, axe diferite etc.) este raţional să se aplice una din operaţiile de acoperire metalică pornind de la valorile experimentale ale coeficientului de rezistenţă la uzură.

În acest caz, trebuie considerat că duratele de funcţionare a straturilor de acoperire sînt proporţionale cu coeficientul lor de rezistenţă la uzură.

4.1. Repararea pieselor prin sudare Sudarea pieselor este un procedeu tehnologic foarte mult

întrebuinţat în întreprinderile şi atelierele de reparaţii, reprezentând aproximativ 16... 18% din volumul de lucru efectuat la repararea automobilului. Este cel mai productiv procedeu care asigură bune proprietăţi mecanice stratului metalic depus. Prin sudare se înţelege îmbinarea nedemontabilă a metalelor sau încărcarea cu adaos de metal a unei suprafeţe uzate prin încălzire locală până la topire. La sudarea prin topire, metalul se topeşte la marginile pieselor care trebuie îmbinate, se amestecă în baia lichidă astfel formată şi se solidifică prin răcire. Pentru repararea pieselor automobilului se folosesc două feluri de sudări şi anume

• sudarea cu gaze (oxiacetilenică); • sudarea electrică. Sudarea cu gaze sau oxiacetilenică se produce prin încălzirea

metalului cu ajutorul unor arzătoare (becuri speciale) cu flacără de gaz combustibil care arde într-un jet de oxigen.

Gazul combustibil cel mai des folosit este acetilena, care se obţine prin reacţia carbidului (carbura de calciu) cu apa într-un generator de gaz.

32

De obicei la întreprinderile de reparaţii se folosesc generatoare cu retortă şi clopot plutitor, care funcţionează pe principiul apă peste carbid şi carbid în apă.

Combinarea oxigenului cu acetilena se face în arzătoare speciale care au rolul de a asigura proporţia necesară în amestec prin aspirarea forţată a acetilenei prin depresiunea creată de curentul de oxigen.

Arzătoarele sînt înzestrate cu becuri de schimb numerotate de la 0 la 7 şi se deosebesc prin faptul că deşi oxigenul vine cu o presiune constantă de 3...3,5 at, debitul de acetilena admis variază de la 75 1/h pentru becul nr. 0, până la 2500 l/h pentru becul nr. 7. Din punct de vedere teoretic, descompunerea totală a l kg carbid necesită 0,956 l de apă, obţinându-se 0,25...0,30 m3 gaz de acetilena. Uneori la reparaţiile auto se foloseşte gaz metan sau gaze lichefiate (aragaz) , îndeosebi pentru tăierea metalelor.

Independent de dozajul de oxigen şi acetilenă se obţine structura flăcării oxiacetilenice: normală, neutră sau oxidantă.

O sudură bună se execută numai cu flacără neutră, în ultimele două cazuri, proprietăţile mecanice ale metalului de adaos se înrăutăţesc simţitor; de aceea este necesar ca operaţiile de sudură oxiacetilenică să fie executate de muncitori calificaţi, cunoscători ai acestor fenomene pentru a putea regla flacăra cu uşurinţă.

O mare importanţă pentru calitatea sudurii o are temperatura şi materialul de adaos folosit. Temperatura înaltă a flăcării becului înlesneşte arderea elementelor din metalul de bază (carbon, siliciu, mangan) şi favorizează supraîncălzirea sudurii. De aceea materialul de adaos (sârma) trebuie să conţină o serie de elemente de aliere în cantitate suficientă pentru a le înlocui pe cele arse.

Supraîncălzirea duce la modificarea structurii cusăturii metalice prin formarea unor grăunţi mari care fac ca sudura să devină fragilă cu slabă rezistenţă la şocuri. De asemenea în timpul încălzirii piesei - datorită duratei mari şi a mărimii flăcării oxiacetilenice - este cuprinsă o porţiune destul de însemnată a metalului de bază. Această porţiune – denumită zonă de influenţă termică - se caracterizează prin faptul că, sub acţiunea temperaturii

33

înalte şi răcirii ulterioare, se produce o structură modificată (înrăutăţită) asemănătoare cu cea a cusăturii metalice.

Îmbunătăţirea unei astfel de structuri se face prin recoacere, adică prin încălzirea piesei sudate la o anumită temperatură urmată de o răcire lentă. Formarea unei zone mari de influenţă termică care se poate întinde pe o rază de 3...5 ori grosimea piesei sudate constituie principalul neajuns al sudurii cu gaz, neajuns care, de altfel limitează domeniul de utilizare. Microstructura metalului devine neomogenă prin recristalizarea grăunţilor metalici; plasticitatea scade, devine casant, din care cauză pot apărea diferite defecte, îndeosebi fisuri atât pe cusătură, cît şi în apropierea sa, în porţiunea de trecere.

Modificarea structurii metalului şi mărimea zonei de influenţă termică sînt condiţionate de conţinutul în carbon şi de elementele de aliere din oţelul dat. În cazul sudării oţelurilor cu conţinut mic de carbon zona de influenţă termică nu are prea mare importanţă; în schimb, când se sudează oţeluri aliate, această zonă are consecinţele cele mai dăunătoare: se formează structuri sensibile la autocălire (călire prin răcire în aer) sau apar fisuri. Aceasta impune întotdeauna ca atunci când se sudează sau se încarcă cu metal piese importante din oţeluri aliate (pinioane, axe, buloane etc.) să se ia unele măsuri de precauţie, ca: preîncălzirea piesei, răcirea lentă şi o eventuală recoacere.

Calitatea sudurii oxiacetilenice este condiţionată nu numai de dozajul amestecului carburant şi de compoziţia flăcării, ci şi de modul de aplicare al stratului metalic, de pregătirea pieselor, de calitatea metalului de adaos (sârma de oţel) şi de alţi factori. Prin sudarea cu gaze se poate realiza toată gama de îmbinări şi de încărcări cu metal. Este însă economică mai mult pentru sudarea pieselor din tablă subţire, a neferoaselor şi pentru tăieri (debitări) de materiale.

Operaţia de sudare se poate executa prin două metode: spre stînga şi spre dreapta. Sudarea spre stânga se face prin deplasarea arzătorului de la dreapta spre stânga; materialul de adaos se găseşte înaintea arzătorului. Metoda de sudare spre dreapta se face prin

34

deplasarea arzătorului de la stânga spre dreapta; materialul de adaos se găseşte în urma arzătorului.

La ambele metode arzătorul este ţinut în mâna dreaptă, iar sârma de adaos în mâna stânga, înclinându-se faţă de planul cusăturii la 45° în sens opus înclinării becului arzătorului. Pentru a se evita oxidarea metalului topit, capătul sârmei trebuie ţinut în baia de sudare. Prin sudarea spre dreapta productivitatea muncii creşte cu 20...25%, deoarece gradul de utilizare a căldurii este mai mare, unghiul de teşire mai mic şi se depune deci o cantitate mai mică de metal, iar zona de influenţă termică este mai redusă (cu aproape 50%).

Obişnuit, ca material de adaos se foloseşte sârma de otel moale. Alegerea diametrului sârmei de adaos depinde de grosimea piesei sudate şi se determină astfel:

12+=

sd (mm) pentru sudarea spre dreapta

şi 22+=

sd (mm) pentru sudarea spre stânga,

în care: d este diametrul sârmei de adaos, în mm; s - grosimea piesei

ce se sudează, în mm. Sudarea se execută cu flacără normală. Viteza de sudare este:

( )hmsKv /= ,

în care K este un coeficient de poziţie egal cu 12 pentru sudarea spre stânga şi cu 15 pentru sudarea spre dreapta.

Consumul de acetilenă şi de oxigen, în funcţie de grosimea metalului de sudat, este dat în tabelul 4.1.

35

Tabelul 4.1 -Alegerea becurilor arzătoarelor în funcţie de grosimea materialelor

Caracteristici

Mărimea becului (m) 0 1 2 3 4 5 6 7

Grosimea metalelor de sudat, mm

0,5…1,0 1…2 2…4 4….6 6…9 9…14 14…20 20…30

Consumul deacetilenă l/h 75 150 300 500 750 1200 1700 2500

Consumul deoxigen l/h 90 180 360 600 900 1400 2000 3000

Sudarea oxiacetilenică a oţelurilor slab aliate sau cu conţinut

mic de carbon se poate executa fără preîncălzire. Cu cît creşte conţinutul de carbon sau valoarea elementelor de aliere, cu atât mai dificilă devine această operaţie.

Astfel, sudarea pieselor turnate din oţel cu conţinut mare de carbon necesită o preîncălzire totală la temperatura de 600...650°C; în timpul sudării se aplică un strat de flux cu următoarea compoziţie :

50% Na2CO3 (carbonat de sodiu) şi 50% NaHCOs (bicarbonat de sodiu),

care are rolul de a împiedica arderea carbonului şi formarea porozităţilor.

După sudare, piesele suportă o recoacere la o temperatură de 750...800°C.

Tăierea oxigaz. Tăierea oxigaz a metalelor este un proces de preîncălzire până la temperatura de ardere a metalului; sub acţiunea jetului de oxigen particulele metalice ard, formând zguri care sînt eliminate în stare topită în afara şanţului produs.

Consumul de acetilenă şi oxigen creşte proporţional cu grosimea metalului ce urmează a fi tăiat. Aparatul de tăiat nu se deosebeşte cu mult de un arzător obişnuit; vârful său formează un unghi drept cu corpul şi are în plus conducta de oxigen şi un robinet de reglare. Tăierea unei plăci metalice începe de la una din margini. Se aprinde flacăra de preîncălzire şi se încălzeşte porţiunea de margine până la incandescenţă, apoi se dă drumul jetului central de

36

oxigen care începe să ardă şi să evacueze treptat sub formă de oxizi particule de metal, având mărimea aproape egală cu grosimea jetului. Pe pereţii obţinuţi prin tăiere se va forma o crustă de metal dur cu structura modificată', care poate avea o adâncime până la 5 mm şi care urmează a fi înlăturată. Regimurile de lucru pentru diferite grosimi de material sînt date în tabelul 4.2.

Tabelul 4.2 - Regimuri de lucru pentru tăierea oxigaz a metalelor

Grosimea metalului 5 25 50 100

Presiunea de lucru a oxigenului kgf/cm2 3 4 6 8

Viteza de tăiere, în mm /min 550 370 260 165

Consumul de oxigen, în m3 2,60 5,20 8,50 18,50

Consumul de acetilenă, în m3/h 0,80 0,90 1,00 1,10

Sudarea electrică a metalelor este aplicată pe scară largă la

repararea pieselor şi mecanismelor automobilului datorită calităţilor sale: este mai economică, creează o zonă redusă de influenţa termica în piesă, instalaţia este robustă şi lipsită de pericol în comparaţie cu cea cu gaz.

Acest gen de sudură poate fi realizat prin mai multe procedee care se deosebesc după modul de topire locală a metalului de către curentul electric. Astfel poate fi: sudură cu arc electric şi sudură prin rezistenţă (cap la cap, prin puncte, în linie, cu impulsuri etc.); ambele pot fi executate manual sau mecanizat.

Schema electrică a sudurii cu arc, folosită şi azi, constă în formarea arcului electric între piesa de bază şi vergeaua de adaos care se topeşte (electrodul de sudură).

Arcul electric pentru sudare se formează în mediul gazos prin descărcarea electrică între cei doi electrozi, însoţită de producerea unei mari cantităţi de căldură şi lumină. Arcul se

37

formează prin atingerea de scurtă durată a electrodului de piesa ce se sudează şi prin depărtarea lor ulterioară.

Sub acţiunea arcului electric, metalul de bază (piesa) se topeşte pe o adâncime oarecare, formând o baie de metal lichid, iar metalul electrodului trece în această baie sub forma unor picături de diferite mărimi. Amorsarea (producerea) descărcării electrice este condiţionată de ionizarea spaţiului dintre electrozi şi de temperatura vaporilor de metal.

Arcul electric poate avea loc numai dacă între piesă şi electrod va exista o diferenţă de potenţial electric; în momentul formării arcului, tensiunea curentului electric trebuie să fie de circa 2...3 ori mai mare (55...60 V), decât tensiunea de ardere stabilă (l5...30 V) a acestuia.

De regulă, piesa este legată la polul pozitiv ( + ), iar electrodul la polul negativ (-), formând o polaritate directă sau normală. Când piesa este conecta la polul negativ iar electrodul la borna pozitivă, polaritatea va fi inversă. Alegerea sensului polarităţii (în cazul folosirii curentului continuu) are o mare importanţă practică, deoarece energia termică şi luminoasă degajată de electrod şi piesă nu este uniformă; temperatura anodului este mai înaltă decât aceea a catodului, astfel că distribuţia căldurii este de aproximativ 43% la anod (pozitiv) şi 36% la catod (negativ), iar 21% revine arcului electric.

Atunci când se sudează cu curent continuu piese masive, se recomandă ca polaritatea să fie directă pentru a se asigura piesei o încălzire bună.

Prin folosirea curentului alternativ, temperatura polilor este egală, iar polaritatea nu prezintă nici o importanţă, deoarece plusul şi minusul se schimbă neîncetat.

Arcul de sudură poate fi alimentat cu curent continuu şi cu curent alternativ; alegerea unei surse sau alta se face în funcţie de condiţiile locale şi de utilajul existent. Arcul alimentat cu curent alternativ este mai puţin stabil, deoarece la o frecventă normală de 50 Hz îşi schimbă sensul de 100 ori pe secundă, putând să se întrerupă dacă spaţiul dintre electrozi este prea puţin ionizat.

38

Pentru mărirea stabilităţii arcului alimentat cu curent alternativ, electrozii se acoperă cu un înveliş special care produce o ionizare abundentă, iar transformatorul este înzestrat cu un oscilator datorită căruia arcul arde mai liniştit şi se formează cu uşurinţă.

Pentru ca electrodul să se topească uniform, curentul din arc trebuie să fie de o mărime constantă. Pentru aceasta maşina de sudat (generatorul de curent continuu sau transformatorul de curent alternativ) trebuie să-şi modifice tensiunea la orice modificare a lungimii arcului. La început, când electrodul atinge piesa (la scurtcircuitare), tensiunea maşinii de sudat trebuie să scadă aproape de zero, deoarece, în caz contrar, curentul poate creşte până la o intensitate foarte mare, arzând bobinajele maşinii. Prin desprinderea (ridicarea) electrodului de pe piesă, tensiunea trebuie să crească rapid până la normal pentru a menţine stabilitatea arcului.

Alimentarea arcului electric în cazul sudării manuale se realizează cu ajutorul unor agregate de sudură. Pentru alimentarea cu curent continuu se folosesc generatoare de sudură, iar pentru curent alternativ, transformatoare de sudură.

Electrozii de sudură folosiţi în cazul sudării cu arc sînt confecţionaţi din material adecvat cusăturii cerute (oţel, fontă, aluminiu etc.); ei trebuie să asigure îmbinării proprietăţi mecanice ridicate, precum şi o productivitate înaltă.

Particularitatea esenţială a electrozilor întrebuinţaţi la sudura electrică manuală cu arc o constituie învelişul special format dintr-o serie de substanţe chimice minerale care au multiple calităţi (zgurifiante, dezoxidante, gazefiante, ionizante etc.). Substanţele care compun învelişul electrodului metalic au rolul principal de a proteja metalul topit împotriva oxidării şi autocălirii, de a asigura o ardere stabilă a arcului şi de a-i mări calităţile mecanice.

Învelişul electrozilor are o grosime cuprinsă între 0,2 şi 2 mm şi se aplică pe sârma sau tija metalică prin cufundare sau presare.

Electrozii pentru sudarea oţelurilor sînt normalizaţi conform condiţiilor tehnice prevăzute în STAS şi se deosebesc după caracteristicile mecanice şi după natura învelişului, fiind marcate.

39

În practică sînt cazuri când se folosesc şi electrozi de sârmă fără înveliş sau izolaţi numai cu un strat de praf de cretă. Sudurile de acest fel sînt calitativ slabe şi se pot executa numai la generatoare de curent continuu; de aceea nici nu se recomandă pentru folosire la repararea pieselor automobilului.

Alegerea regimului de lucru. Calitatea unei suduri este condiţionată de tipul electrodului ales (material şi diametru), de intensitatea curentului de sudare, precum şi de viteza de sudare, având în vedere dimensiunile, forma şi materialul piesei.

Diametrul electrodului se alege în funcţie de grosimea piesei şi trebuie să fie mai mare în vederea obţinerii unei productivităţi optime (tab. 4.3).

Tabelul 4.3 - Alegerea diametrelor electrozilor

Grosimea metalului de sudat mm 2 3...4 5...8 8...15

Diametrul electrodului mm 2...3 4...5 6...7 8

Lungimea electrodului mm 300 300 450 450

Un electrod prea gros în raport cu piesa o va arde şi, dim-

potrivă, fiind prea subţire se va consuma rapid fără să încălzească suficient piesa ce se sudează.

Valoarea intensităţii curentului de sudură (I) - la care se reglează agregatul de sudură - este dată în tabelul 4.4.

Tabelul 4.4 - Valoarea curentului I pentru sudura oţelurilor

aliate cu conţinut redus de carbon

Diametrul electrodului, mm 3 4 5 6 8

Valoarea curentului I, A 80...100 120...140 150...180 200...250 260...300

40

Productivitatea sudării reprezintă cantitatea de metal depusă măsurată în g/h şi depinde de calitatea electrodului şi de intensitatea curentului.

Având în vedere experienţa inovatorilor sudori sovietici, una din căile pentru ridicarea productivităţii muncii la sudarea manuală este folosirea electrozilor groşi (de 6...8 mm în loc de 4...5 mm) cu mărirea corespunzătoare a curentului I, mai ales la operaţiile continue (încărcări cu sudură, sudarea şasiurilor etc.).

Tehnica sudării manuale cu arc electric. Pentru a se obţine o îmbinare rezistentă, precum şi o aderenţă durabilă cu un consum minim de electrozi, este necesară o pregătire prealabilă a pieselor metalice care urmează să fie sudate. Pregătirea constă în teşirea marginilor pieselor la anumite înclinaţii şi adâncimi în funcţie de tipul de îmbinare, de sarcina ce o suportă şi de grosimea materialului.

La repararea automobilului, îndeosebi la caroserie şi şasiu, se pot face: îmbinări cap la cap, în formă de T, în unghi, cu margini-suprapuse etc. (fig. 4.1).

La sudarea manuală a îmbinărilor cap la cap, pentru metal cu grosimea sub 6 mm, marginile se îmbină fără teşire, cu un rost (spaţiu) până la 2 mm. La grosimi ale metalului mai mari de 6 mm, sudarea cap la cap se face cu teşirea muchiilor în V, având unghiul dintre margini de 60...70°, cu o faţetă de 2...3 mm şi un rost de 2...4 mm. În unele cazuri - dacă grosimea permite - se face teşirea dublă pe ambele părţi ale piesei (în formă de X) cu aceleaşi mărimi ale unghiului şi faţetei.

Acest mod de teşire permite o economie de electrozi şi se evită deformarea planeităţii pieselor. Rostul dintre marginile îmbinării este lăsat cu scopul de a îmbunătăţi sudura la rădăcină; faţetele marginilor teşite au rolul de a împiedica topirea pătrunsă a tablelor.

În cazul îmbinărilor suprapuse, mărimea suprapunerii se calculează a fi egală cu de 5 ori grosimea elementelor sudate.

41

De regulă, la îmbinările sudate prelucrarea marginilor se face prin tăiere cu flacără oxiacetilenică şi dăltuire, rabotare, frezare sau polizare ulterioară.

Fig. 4.1. Tipuri de îmbinări prin sudare: a - îmbinări cap la cap;

b - îmbinări în formă de T; c - îmbinări în unghi; d - îmbinări suprapuse. În cursul efectuării cusăturii, muncitorul sudor descrie cu

electrodul o traiectorie complexă compusă din trei mişcări principale :

• deplasează electrodul în jos pentru menţinerea stabilităţii arcului, în funcţie de viteza topirii electrodului;

• deplasează electrodul de-a lungul axei cusăturii pentru umplerea rostului (teşiturii);

42

• în cazul pieselor groase se deplasează transversal electrodul, cu mişcări oscilatorii uniforme în zigzag (fig. 4.2). Prin mişcarea neregulată a

electrodului în timpul sudării apar porţiuni cu cusătură poroasă sau incompletă (nepătrunsă). Pentru o bună sudură, cu cusătură omogenă, mărimea mişcării laterale trebuie să fie de circa l ,5...2 ori diametrul electrodului. Cu fiecare din aceste traiectorii ale mişcării laterale se poate realiza o cusătură bombată sau plină, o cusătură plană sau normală, o cusătură concavă sau adâncită, care nu este recomandabilă. Lucrările de sudură necesare la repararea automobilului pot fi făcute în diferite poziţii de lucru ale muncitorului, deoarece unele subansambluri (balamale, bride, plăci, pârghii, suporturi etc.) urmează a fi prinse cu sudură chiar la locul de funcţionare. Astfel, după poziţia lor în spaţiu se deosebesc: cusături orizontale, cusături înclinate-verticale şi cusături pe plafon sau peste cap (fig. 4.3).

Cea mai accesibilă este cusătura orizontală, iar cea mai dificilă este cusătura pe plafon, care cere o deosebită îndemânare din partea executantului. De altfel, normarea lucrărilor de sudură se face ţinând seama şi de poziţia în spaţiu a cusăturii. Este însă recomandabilă evitarea acestor cusături (care, oricum, vor fi neomogene) prin folosirea unor dispozitive sau rame de fixare rabatabile.

Umplerea cu metal a cusăturilor se face în mai multe straturi, în funcţie de grosimea metalului, la fel ca şi în cazul sudării cu gaze. Primul strat se aplică întotdeauna la fundul teşiturii, după care se bate cu ciocănelul de sudură şi se curăţă cu peria de sârmă, apoi se aplică stratul următor (fig. 4.4).

Fig. 4.2. Mişcări posibile ale electrodului de sudare

43

Grosimea fiecărui

strat este în medie de 4...6 mm. După umplerea teşiturii (în cazul rostului în V) îmbinarea se întăreşte cu un strat pe partea opusă; cusăturile care au teşituri în formă de X se execută prin umplere alternativă pe ambele părţi.

Recondiţionarea pieselor de automobil prin încărcare cu sudură electrică (cu arc) se face aplicând straturi consecutive (alăturate) de metal pe suprafaţa uzată, în acest caz trebuie să se ţină seama de faptul că majoritatea acestor piese (axe, pinioane, buloane etc.) sînt confecţionate din oţeluri-carbon sau aliate tratate termic, fiind predispuse la deformaţii. Această particularitate necesită luarea unor măsuri speciale de micşorare a deformării prin fixare rigidă, răcire, echilibrare etc. În practică se folosesc cu succes ultimele două metode, încărcarea cu sudură a arborilor de lungime mare sau a pieselor mari de oţel se face în jgheaburi de apă pentru a evita supraîncălzirea şi, implicit, deformaţiile. A doua metodă este mai practică şi constă în aplicarea cusăturilor de sudură alternante în planuri diametral opuse, astfel că după sudarea pe o parte prin rotirea la 180°, arborele se va deforma în sens invers, corectându-şi singur deformaţia.

Fig. 4.3. Poziţia în spaţiu a cusăturilor de sudură.

Fig. 4.4. Ordinea de aşezare a cordoanelor de sudură:

1...8 - succesiunea cordoanelor

44

Sudarea electrică cu arc, mecanizată. Sudarea mecanizată cu arc electric prezintă avantajul unei productivităţi sporite (de 2...3 ori) obţinându-se o cusătură cu calităţi superioare. Sudarea mecanizată poate fi: automată (când sînt mecanizate avansul electrodului în zona arcului şi deplasarea arcului în lungul cusăturii) şi semiautomată (când se mecanizează numai avansul sârmei de electrod în zona arcului). Din punct de vedere al condiţiilor de sudare cu arc, se deosebesc: sudarea electrică cu arc deschis şi cu arc închis sau sub strat de flux (fondant). În producţia de reparaţii auto poate fi utilizată cu succes sudarea automată şi semiautomată sub strat de flux. Pe lângă cele arătate mai înainte, această metodă mai prezintă avantajul că oferă posibilitatea folosirii electrozilor de sârmă de oţel fără înveliş. Stabilitatea arcului electric şi celelalte calităţi ale cusăturii sînt asigurate de stratul de flux care reprezintă un amestec de granule de silicaţi cu diametrul între 3 şi 5 mm care se topesc sub acţiunea căldurii degajate de arcul electric.

În compoziţia fluxului se găsesc de regulă şi substanţe bogate în mangan (Mn), siliciu (Si) etc. care urmăresc plasticitatea cusăturii şi împiedică formarea porilor şi fisurilor.

Arcul electric se formează şi arde (fig. 4.5) între capătul electrodului l şi piesă, fiind acoperit complet de stratul de flux aşezat cu o grosime de 50...60 mm. Prin ardere, arcul formează o baie lichidă de flux şi metal topit într-un mediu dezoxidant de gaze şi vapori care se degajă permanent din arc. Spre deosebire de arcul format prin sudură manuală, aici arcul va topi intens metalul de bază, formând un crater adânc care se umple cu o parte din sârma electrodului şi în cea mai mare măsură din însăşi metalul de bază (piesa), pe măsură ce arcul se deplasează înainte. Învelişul de flux ce se fluidizează va forma o manta de protecţie perfectă împotriva acţiunii dăunătoare a azotului şi oxigenului din aer, cu toate că intensitatea curentului ce formează arcul este foarte mare, permiţând creşterea considerabilă a vitezei de sudură (de 5...6 ori mai mare). În afară de protecţia împotriva oxidării, învelişul de fondant asigură şi

45

o protecţie termică, încetinind răcirea metalului supraîncălzit în cusătura metalică, după care se îndepărtează uşor prin lovire.

Fig. 4.5. Schema procesului sudării sub strat de flux: 1 - electrod; 2 - arc electric ; 3 - metal de bază;

4 - baie de metal lichid; 5 - strat de zgură solidă; 6 - strat de flux ; 7 - cordon solidificat de suduri ;

8 - direcţie de înaintare a electrodului. Sudurile automate sub strat de flux se realizează cu maşini

speciale de sudură care mai poartă denumirea de automate tractor de sudură, alimentate fie cu curent alternativ, fie cu curent continuu.

Sudarea electrică prin rezistenţă (prin contact) este un procedeu de sudare electrică prin îmbinarea pieselor pe întreaga suprafaţă de contact, datorită căldurii ce se naşte, conform legii lui Lenz-Joule, la trecerea prin acestea a unui curent electric.

Sudarea prin rezistenţă este o metodă din cele mai productive care se poate, uşor mecaniza şi automatiza, fiind larg aplicată în industria de automobile. Sudarea prin rezistenţă este de trei feluri: sudare cap la cap, sudare prin puncte şi sudare continuă (cu role) (fig.4.6).

46

Fig. 4.6. Tipuri de sudură

În întreprinderile de reparaţii auto cu acest procedeu de sudură se poate recondiţiona un mare număr de piese, obţinându-se rezultate bune. De exemplu, prin metoda sudării cap la cap se pot recondiţiona arborii planetari, arborii cardanici, foile de arc sau se pot încălzi rapid niturile pentru nituirea longeroanelor, traverselor şi suporturilor pe saşiu. Prin aplicarea sudării prin puncte se pot repara părţile din tablă subţire ale caroseriei sau în cazul confecţionării de piese noi (uşi, rame, mască, capotă etc.).

Prin aplicarea sudării prin rezistenţă, se pot executa îmbinări între piese din acelaşi metal sau din metale diferite.

Sudarea prin rezistenţă se realizează astfel: cele două piese metalice se fixează prin strângere între fălcile maşinii de sudat, care de fapt sînt electrozii prin care trece curentul electric; apropiind (contact) piesele cu suprafeţele ce urmează a fi îmbinate, curentul trece prin ele cu o mare intensitate şi cu o tensiune foarte scăzută, producând încălzirea intens progresivă a acestora. Temperatura cea mai înaltă va fi în zona de contact. Prin presarea uneia din piese de cealaltă, în condiţiile unei temperaturi apropiate de punctul de topire al metalului, se va produce o perfectă îmbinare, după care curentul se întrerupe, la fel ca şi apăsarea. Sudura prin rezistenţă se execută la maşini electrice - transformatoare de curent - de diferite puteri,

47

care diferă constructiv după modul de sudură pentru care sînt destinate. Ele pot fi acţionate manual sau pot avea toate comenzile automatizate (de exemplu: prinderea, conectarea curentului, apăsarea, întreruperea curentului, avansarea altei piese etc.). Strângerea pentru asigurarea contactului (între electrozi) se face mecanic, pneumatic sau hidraulic.

4.2. Particularităţile sudurii pieselor din fontă şi aliaje cu aluminiu

Crăpăturile, spărturile şi alte defecte mecanice la blocuri,

chiulase, cartere şi flanşe diferite executate din fontă sau aliaje cu aluminiu se repară cu ajutorul sudării cu gaze sau sudării electrice cu arc. De asemenea, se poate face cu succes recondiţionarea suprafeţelor pieselor uzate prin încărcarea cu un strat metalic de fontă sau aluminiu.

Sudarea fontei prezintă următoarele particularităţi: în piesa de fontă vor apărea tensiuni puternice interne, prin încălzire, datorită conţinutului ei mare de carbon şi siliciu, precum şi plasticităţii reduse, şi termosensibilităţii ei ridicate. Tensiunile interne ce apar, vor da naştere la fisuri în cordonul de sudură sau în metalul de bază. În afară de aceasta, prin răcire rapidă se obţine fontă albă care se durifică cu atât mai repede cu cît conţine mai mult mangan şi mai puţin siliciu. Pentru a preîntâmpina acest neajuns, piesele din fontă se sudează cu preîncălzire şi răcire lentă. Preîncălzirea pieselor poate fi totală sau parţială. Pentru a se repara prin sudare piesele de automobil confecţionate din fontă se preîncălzesc de obicei total, în cuptoare speciale, la o temperatură de 650...680°C (roşu-vişiniu).

După sudare, piesa se lasă să se răcească încet, împreună cu vatra sau cuptorul unde a fost preîncălzită, pentru reducerea la maximum a tensiunilor interne şi a consecinţelor nefavorabile ulterioare.

Sudarea oxiacetilenică a fontei se face cu flacără normală sau carburantă (cu puţin exces de acetilenă). Puterea flăcării se ia de

48

100...120 l de acetilenă pe oră pentru l mm din grosimea materialului de bază. De pildă, pentru sudarea unei rupturi la carterul ambreajului care are grosimea de 7...8 mm, se va folosi un bec cu putere de 900...1000 l/h, adică un bec nr. 5. Ca metal de adaos se folosesc vergele din fontă cu grosimi între 4 şi 8 mm, cu un bogat conţinut în carbon (3,5...4 %), siliciu (3...3,5%), fosfor (0,8...0,9%) şi un conţinut mai redus în mangan (0,5...0,8%) şi în sulf (0,8%). Pentru topirea oxizilor, ce se formează în timpul sudării, se folosesc fluxuri: fie numai borax (Na2B4O7), fie un amestec de 50% borax cu 47% bicarbonat de sodiu (NaHCO3) şi 3% bioxid de siliciu (SiO2). Depunerea fluxului pe cusătură se face atingând cu capătul înroşit al vergelei de fontă în borax şi după aceea în baia lichidă. Fluxul se va topi înaintea fontei, protejând-o contra oxidării.

Piesele din fontă ale automobilului au forme şi contururi complicate cu nervuri, racordări şi treceri de secţiuni multiple. De aceea, sudarea fisurilor, rupturilor, spărturilor etc. necesită de obicei mult timp, care poate duce la răcirea neuniformă a piesei. Pentru evitarea acestui neajuns, se foloseşte sudarea cu termostate. Metoda sudării oxiacetilenice cu termostate măreşte productivitatea muncii şi calitatea cusăturii metalice a pieselor de fontă, de aceea ea trebuie extinsă de urgenţă şi în întreprinderile noastre de reparaţii.

Sudarea electrică cu arc a fontei se poate executa cu încăl-zire (sudură caldă) sau fără încălzire (sudură rece).

Folosirea sudurii electrice rece sau caldă se face în funcţie de complexitatea piesei şi de mărimea defectului mecanic. Pentru piesele mari, complexe, care se manipulează cu greutate şi practic nu pot fi preîncălzite, se aplică sudura rece, iar pentru piesele cu gabarite mai mici, sudura caldă.

Sudura rece are dezavantajul că nu asigură omogenitatea cusăturii cu metalul de bază, deoarece se deosebeşte de acesta prin structură şi proprietăţi fizico-mecanice.

Sudura electrică rece sau caldă se execută cu electrozi speciali atât ca compoziţie chimică, cît şi în privinţa învelişului.

49

Sudarea caldă (cu preîncălzire la temperatura de 450...500°C) necesită vergele de adaos de fontă cu diametrul cuprins între 4 şi 10 mm având următoarea compoziţie: 3,0...3,6% carbon; 3,6...4,8 % siliciu; 0,5...0,8 % mangan; 0,5% crom; 0,3% nichel, restul fiind impurităţi, învelişul unui asemenea electrod este format din: 25% cretă, 25% feldspat, 20% sticlă solubilă; 10% feromangan; 20% grafit. Intensitatea curentului pentru arcul electric are o valoare de 40-45 A pentru 1mm din grosimea electrodului.

Sudarea rece necesită electrozi de oţel moale cu un conţinut redus de carbon, cu înveliş de praf de cretă, sau electrozi bimetalici (cupru şi nichel; cupru şi oţel moale) care asigură cusăturii metalice proprietăţi de rezistenţă şi plasticitate (maleabilitate).

Sudorii ruşi A.G. Nazarov şi R.S. Savcenko au elaborat metode noi de sudare electrică a fontei, obţinând o productivitate ridicată şi mai ales o foarte bună calitate a cusăturii. A.G. Nazarov a reparat prin sudare la rece piese mari de fontă folosind în loc de un singur electrod un fascicul de electrozi format din doi electrozi de cupru şi unul de oţel. Fasciculul de electrozi este grupat prin legare cu sârmă subţire de cupru sau oţel şi i se face un înveliş de protecţie1 cu o soluţie de praf de cretă. R. S. Savcenko a experimentat cu bune rezultate sudarea electrică la rece a unor fisuri la piese de fontă pe un strat de flux cu electrozi de oţel moale şi cu un curent electric de mare densitate. Metoda sa constă în următoarele: se curăţă şi se dăltuieşte fisura teşind-o în formă de V până la luciu metalic, se acoperă cu un strat de flux de 5-6 mm grosime şi se depun straturi consecutive de metal cu electrozi de oţel moale cu înveliş de praf de cretă. Fluxul întrebuinţat de R.S. Savcenko se compune din: borax 50%, sodă caustică 18%, oxid feroferic 30% şi praf de cretă 2%. Valoarea curentului arcului electric atinge 55...60 A pentru 1 mm grosime electrod. Sudarea aluminiului se execută cu flacără oxiacetilenică-reductoare (cu exces de acetilenă) din cauza oxidării sale în timpul topirii. Oxizii (zgurile) -A12O3- produşi în timpul topirii aluminiului (657°C) se depun la suprafaţa cusăturii şi împiedică

50

sudarea, deoarece ei au o temperatură de topire peste 2000°C. Pentru a preîntâmpina formarea oxizilor se foloseşte de regulă fluxul compus din : clorură de sodiu 17% şi clorură de potasiu 83%, iar ca material de adaos se întrebuinţează vergele din silumin (cupru 7-9 %, siliciu 5-6 % şi aluminiu 85-88%). Se recomandă ca după sudare piesele importante (în special chiulasele) să fie supuse unei recoaceri la temperatura de 300-350°C pentru omogenizarea structurii.

Institutul de sudură E.O. Paton din Kiev a propus şi introdus în practică recondiţionarea prin sudare electrică a aluminiului, folosind un flux cu următoarea compoziţie: 50% KC1, 20% NaCl, 30% criolit, la un regim de lucru având :

• tensiunea de 20-24 V; • intensitatea curentului de 150-180 A ; • diametrul sârmei pentru sudat de 5-8 mm; • viteza de sudare atingând valori între 20 şi 26 m/h.

51

5. Repararea pieselor prin metalizare

5.1. Semnificaţia noţiunii de metalizare Esenţa procedeului de metalizare constă în pulverizare, într-un fel oarecare, a metalului topit, cu ajutorul unui jet de aer comprimat sau de gaz inert, în particule extrem de fine, cu diametrul între 0,010 şi 0,015 mm, şi în proiectarea lui cu o viteză mare (140 - 300 m/s) pe suprafaţa special pregătită a piesei uzate sau deteriorate.

Acest procedeu tehnologic este relativ nou şi în comparaţie cu alte procedee de recondiţionare prin încărcare cu metal prezintă următoarele avantaje:

• permite aplicarea unui strat din orice fel de metal cu grosimi de la 0,01 mm până la 10 mm;

• stratul de metal depus are o bună rezistenţă la uzură (de 2-3 ori mai bună decât a piesei noi);

• metalul depus este tenace şi are o mare porozitate capilară îmbunătăţind frecarea lichidă sau semilichidă;

• în timpul metalizării şi după aceasta, structura metalului de bază nu suferă nici o modificare;

• este economic şi productiv în comparaţie cu acoperirile galvanice.

Metalizarea nu a căpătat o răspândire suficient de mare, deoarece prezintă şi o serie de neajunsuri:

• stratul de metal depus are o slabă aderenţă cu metalul de bază;

• în cazul pieselor cu călire superficială, se produce slăbirea secţiunii prin operaţia de pregătire;

• are pierderi mari de metal de adaos (circa 50%). Procesul de metalizare constă din: topirea materialului

de aport (sârmă sau pulberi metalice), pulverizarea şi proiectarea particulelor topite; fuzionarea materialului provenit

52

din pulberi metalice. Fenomenele care se produc în timpul metalizării sînt arderi ale unor elemente metalice din materialul de aport, oxidări parţiale, atomizări (pulverizări) în particule fine şi deformări ale acestora la ancorarea lor pe piesă.

Proprietăţile fizico-mecanice ale piesei bimetalice (materialul de bază şi stratul de metal pulverizat termic) sînt determinate de structura etapelor tehnologice succesive: pregătirea suprafeţelor pentru aplicarea stratului superficial, depunerea stratului de material de aport şi prelucrarea mecanică ulterioară a stratului depus.

În funcţie de procedeul de încălzire şi topire a materialului de aport, metalizarea termică se clasifică:

• cu arc electric; • cu curenţi de înaltă frecvenţă; • cu jet de plasmă; • oxigaz (oxiacetilenică); • hidrooxigen; • prin detonare.

Metoda cea mai răspândită este metalizarea prin topirea metalului cu ajutorul unui arc electric format din doi electrozi. Particulele de metal ce se nasc în arcul electric sînt împinse cu o mare putere de jetul de aer comprimat aflat în spatele arcului pe suprafaţa de metalizat. Metalizarea poate găsi un câmp vast de aplicare atât în domeniul fabricaţiei, cît şi al reparaţiei de automobile, putând reda în folosinţă o serie de piese cu uzuri maxime sau rebutate ca având dimensiuni sub toleranţele minime.

53

5.2. Aspecte tehnologice de reparare a pieselor uzate prin metalizare

Procesul tehnologic de reparare a pieselor uzate prin metalizare se compune din trei operaţii principale şi anume:

• pregătirea suprafeţei piesei; • depunerea stratului de metal prin pulverizare; • prelucrarea mecanică.

a. Pregătirea suprafeţei piesei pentru metalizare. Calitatea pregătirii suprafeţei piesei este hotărâtoare pentru aderenţa dintre metalul de bază şi stratul încărcat.

Pentru a realiza o aderenţă durabilă între metalul de bază al piesei şi stratul de încărcare, suprafaţa piesei trebuie să satisfacă următoarele cerinţe:

• pe suprafaţă nu trebuie să fie oxizi, apă, grăsimi şi alte impurităţi;

• suprafaţa trebuie să fie rugoasă, pentru a i se mări aria şi pentru a se îmbunătăţi condiţiile de aderenţă a particulelor pulverizate cu metalul de bază.

Pornind de la aceste cerinţe, procesul de pregătire a suprafeţei piesei în vederea metalizării trebuie să fie format din:

• degresarea şi curăţirea pieselor; • prelucrarea prealabilă a suprafeţei piesei uzate pentru

a i se da o formă geometrică corectă; • crearea rugozităţii.

Degresarea şi curăţirea pieselor se fac prin metodele descrise la spălarea pieselor. Prelucrarea prealabilă este necesară pentru a i se da piesei cu suprafaţa uzată forma geometrică corectă, precum şi pentru asigurarea unei grosimi minime a stratului de încărcare a piesei metalizate; această grosime depinde de diametrul piesei şi este de obicei de 0,3 - 0,5 mm.

Necesitatea pregătirii suprafeţei piesei în vederea metalizării, limitează folosirea procesului, în special pentru piesele care au coeficientul de siguranţă mic sau diametrul redus.

54

Prelucrarea prealabilă a pieselor pentru metalizare se face la strunguri universale, strunguri revolver, maşini de frezat şi alte maşini.

Cele mai răspândite metode de pregătire a suprafeţei piesei în vederea metalizării sunt :

• curăţirea prin sablare sau curăţirea cu alice fine; • prelucrarea mecanică prin tăierea unui filet întrerupt

sau a unui filet întrerupt cu secţiunea dreptunghiulară care apoi se randalinează;

• prelucrarea prin electroeroziune creând pe suprafaţa piesei eroziuni adânci.

Mai există şi alte metode de pregătire ca de pildă: cere starea cu o daltă tocită, zimţuirea etc. Dar în practică ele nu şi-au găsit o utilizare largă.

Aderenţa cea mai bună (110 -130 kg/cm2) dintre stratul încărcat şi metalul de bază al piesei se obţine după prelucrarea mecanică, iar aderenţa cea mai mică (40 kg/cm2) - la prelucrarea prin sablare; prelucrarea prin electroeroziune asigură rezistenţă cu o valoare mijlocie de 70 kg/cm2.

Prelucrarea prin sablare sau curăţirea cu alice fine se foloseşte în special pentru crearea rugozităţii pe suprafeţele plane ale pieselor sau pe piese cu duritate superficială mare.

La curăţirea prin sablare se foloseşte nisip de cuarţ (gră-unţi duri, cu muchii ascuţite, cu diametrul de 1,5 - 2,0 mm). Curăţirea se face în camere speciale de sablare.

Pregătirea pentru metalizare a suprafeţelor cilindrice se face prin executarea unui filet întrerupt. Acest procedeu se foloseşte de obicei la piesele cu duritatea de cel mult 300 - 325 HB. Filetul întrerupt se taie cu un cuţit de oţel rapid, ascuţit la un unghi de 50-60° şi cu o rază de racordare la vârf de 0,5-1,0 mm.

Se recomanda următorul regim de filetare: viteza de aşchiere 25 - 35 m/min, avansul la o rotaţie 0,3 – 0,4 mm şi adâncimea de aşchiere 0,5 - 0,6 mm.

55

Suprafeţele prelucrate, racordările, găurile - care nu se metalizează - se protejează cu hârtie, carton sau tablă moale.

b. Depunerea stratului de metal topit prin pulverizare este un proces complex, însoţit de un şir de fenomene fizico-chimice. Particulele de metal topit de pe arcul electric ajung pe suprafaţa piesei de bază la o temperatură înaltă şi în stare plastică fiind puternic împinse de jetul de aer comprimat. Când lovesc suprafaţa piesei, ele se deformează, se lipesc de piesă şi de particulele ce vin după ele. În timpul zborului, particulele metalice se vor răci foarte puţin deoarece au o viteză mare (circa 200 m/s) şi durata de deplasare foarte scurtă (0,003-0,005 s), însă imediat ce aderă de piesă suportă o răcire intensă. Astfel se explică temperatura foarte redusă la care se încălzesc piesele metalizate, precum şi posibilitatea de a acoperi cu metal pulverizat şi piese nemetalice (lemn, marmură, gips etc.).

În timpul topirii, particulele metalice se oxidează puternic şi se saturează cu azot din aer. Datorită temperaturii ridicate a arcului electric, de circa 2400-2600°C, o parte însemnată a elementelor chimice ce intră în componenţa metalului pulverizat arde. De aceea, compoziţia, macrostructura şi proprietăţile mecanice ale stratului metalizat se deosebesc mult de compoziţia şi proprietăţile metalului din care au provenit (a sârmei pentru metalizat).

Stratul de metal depus prin metalizare are o culoare neagră-ruginie, iar după prelucrare se prezintă ca o suprafaţă mată cenuşie, cu mici incluziuni (puncte negre) de oxizi. Aceasta se explică prin faptul că stratul metalizat reprezintă o suprapunere aglomerată de particule metalice învelite într-o peliculă de oxizi care provoacă acestuia o mare porozitate, împiedicând contactul total între particule. De aceea, problema principală a reglării procesului de metalizare constă în alegerea unor regimuri de lucru (tensiune, intensitate, presiunea jetului de aer etc.) care să producă o oxidare minimă şi o ardere cît mai mică a elementelor de aliere (în special a carbonului).

56

Factorii care influenţează calitatea şi aderenţa stratului de metal depus sînt următorii:

• temperatura de topire a electrozilor (sârmei); • calitatea materialului de adaos; • viteza de înaintare a electrozilor (viteza de for-

mare a picăturilor de metal lichid); • presiunea jetului de aer care condiţionează mărimea şi

viteza particulelor metalice. Temperatura de topire a electrozilor depinde de regimul de

lucru al aparatului electric de metalizat. Intensitatea curentului variază între 100 şi 200 A, tensiunea arcului - între 20 şi 55 V, iar temperatura de topire a particulelor atinge 2400-2600°C.

Calitatea materialelor de adaos. Materialul pentru electrozi cel mai des folosit este sârma de oţel cu conţinut mare de carbon tip OSC (oţel carbon de scule, cu 0,6-1,2%C). Cantitatea mare de carbon a metalului de adaos este necesară pentru a compensa pierderile prin oxidare ale carbonului în timpul topirii şi al pulverizării. Această pierdere reprezintă 25-35% din conţinutul total de carbon.

Dar pentru a obţine o aderenţă cît mai bună este necesar ca materialul de adaos să fie plastic (moale), adică să aibă un conţinut redus de carbon. Pentru a îmbina aceste două aspecte, la alegerea electrozilor, se va ţine seama de natura şi funcţiunile pe care le îndeplineşte piesa respectivă, de duritatea superficială şi de condiţiile de lucru. Astfel, pentru piesele a căror suprafaţă necesită o rezistenţă crescută la uzură (în special fusurile arborilor) se impune folosirea unor materiale de adaos cu conţinut bogat de carbon.

La alegerea calităţii electrozilor trebuie să se ţină seama de faptul că stratul metalizat va avea o duritate mai mare decât duritatea sârmei din care a provenit, deoarece se produce răcirea rapidă a particulelor în timpul pulverizării, însoţită de o ecruisare prin lovire.

57

Viteza de avansare a electrozilor trebuie să asigure stabilitatea arcului electric şi în acelaşi timp să permită topirea uniformă şi omogenă a metalului de adaos pentru ca acesta să fie apoi pulverizat în particule egale. Mărimea vitezei de avans a electrozilor influenţează direct productivitatea aparatului de metalizat şi a procedeului însuşi şi este cuprinsă între 2 şi 6 m/min. Ea se stabileşte în funcţie de grosimea electrozilor, de presiunea aerului şi de distanţa dintre arcul electric şi piesa ce se metalizează. Această distanţă - pentru o bună aderenţă - trebuie menţinută între l00 şi 150 mm.

Presiunea jetului de aer are o mare importanţă pentru obţinerea unei metalizări de calitate. O presiune de aer mărită provoacă micşorarea dimensiunilor particulelor metalice (de la 0,4 mm până la 0,005 mm) şi împingerea lor cu putere pe supra-faţa metalului de bază. Pe de altă parte, în cazul unei presiuni scăzute, se măreşte oxidarea particulelor pulverizate şi se obţine o aderenţă nesatisfăcătoare. Pentru a se obţine o aderenţă corespunzătoare este necesar ca particulelor metalice să li se imprime o viteză de 150-200 m/s; această viteză se poate asigura cu aer la presiuni de lucru cuprinse între 4,5 şi 6 kgf/cm2.

Timpul necesar pentru metalizarea pieselor cilindrice se determină cu relaţia :

(min),006,0kq

hldT⋅⋅

⋅⋅=γπ

în care:T - timpul necesar pentru metalizare în min;

d – diametrul piesei supuse metalizării în em; l - lungimea piesei de metalizat în cm; h - grosimea stratului de metal în mm; q - productivitatea aparatului în kg/h γ - greutatea specifică a stratului în gf/cm3; k - coeficientul de utilizare a sârmei care ţine

seama de pierderile prin pulverizare.

58

Pentru aparatele folosite curent k =0,7-0,8. Procesul tehnologic de metalizare a pieselor uzate se realizează cu ajutorul unor instalaţii. Pentru lucrările pregătitoare sau pentru cele de finisare a suprafeţei metalizare se folosesc maşini-unele (strunguri), maşini de rectificat, polizoare etc. – din cadrul secţiei de prelucrări mecanice.

Operaţia de metalizare a unei piese cilindrice cuprinde urmă-toarele faze:

• fixarea piesei (arborelui) în dispozitivul de antrenare ; • rotirea piesei cu 30- 60 rot/min ; • pulverizarea metalului pe suprafaţa care se roteşte.

Aparatul de metalizare fiind fixat pe sania strungului care roteşte piesa, va trimite jetul de aer cu metal topit per-pendicular pe axa de rotaţie a piesei, în acelaşi timp el se va deplasa de-a lungul axei piesei cu un avans de1,0-2,5 mm/rot.

Metalizarea se execută până se obţine dimensiunea nomi-nală plus adaosul de prelucrare, adică 0,40-.0,90 mm pe fiecare parte.

Indiciul unei corecte alegeri a parametrilor metalizării care să asigure depunerea unui strat omogen, aderent, având duritatea necesară este temperatura piesei. Ea nu trebuie să depăşească 60-70°C deoarece altfel se creează zone de influenţă termică foarte periculoase pentru piesă (canalele filetului vor deveni puncte de concentrare a tensiunilor şi vor provoca ruperea arborelui).

c. Prelucrarea mecanică. După operaţia de metalizare se face prelucrarea mecanică de netezire prin aşchiere a suprafeţelor piesei. Procedeele tehnologice şi regimurile de lucru sînt cele pentru prelucrările obişnuite. Astfel, în cazul metalizării suprafeţelor rotunde, degroşarea manşonului metalizat se face prin strunjire cu cuţite înzestrate cu plăcuţe de metal dur.

59

Viteza de aşchiere se ia de 15-20 m/min, avansul de 0,20-0,25 mm/rot, iar adâncimea de aşchiere de 0,4-0,5 mm. Finisarea suprafeţei se execută prin rectificare cu pietre din carburi de siliciu cu granulaţie medie (46-48 unităţi).

60

6. Acoperirea electrolitică şi chimică a pieselor auto

6.1. Tipuri caracteristice de depuneri

În construcţia şi la recondiţionarea pieselor autovehiculelor, depunerile electrolitice şi chimice se utilizează la protecţii anticorosive, acoperiri cu scop funcţional sau tehnologic şi la acoperiri decorative.

Tipuri caracteristice de acoperiri electrolitice şi chimice la autovehicule:

1. Protecţia anticorosivă şi decorativă

a) Zincare sau cadmiere b) Fosfatare c) Oxidare (eloxare) d) Nichelare catodică e) Cuprare-nichelare-cromare

2. Îmbunătăţirea condiţiilor de rodaj a) Depunere de Sn, Pb şi In (indiu) b) Cuprare c) Fosfatare şi feroxare d) Grafilizare e) Cromare poroasă 3. Durificarea şi încărcarea pieselor uzate a) Cromare dură catodică

b) Oţelizare (fierare) c) Nichelare chimică d) Feroxare (Fe3O4) e) Depunere de aliaje

61

4. Asigurarea cuplajului dintre metal şi cauciuc a) Cuprare şi alămire b) Acoperiri cu scop tehnologic c) Cuprare la cimentare d) Stanare la nitrurare e) Cuprare cadmiere sau plumbuire

S-a estimat că, în prezent, la fabricarea unui autoturism se

utilizează circa 1,4-2,0 (6,8)m2 suprafaţă efectivă acoperită prin depuneri electrolitice şi chimice, iar la repararea lui doar 0,45-0,85 m2. Din analiza uzurilor pieselor auto, a formelor lor constructive şi a condiţiilor de lucru în cuplele formate rezultă că este economic justificat să se recondiţioneze prin aceste tipuri de depuneri cam 40-50 piese auto cu o suprafaţa totală de 0,9-1,15 m2. Oricare dintre depuneri se pot realiza electrolitic sau chimic.

În principiu, acoperirile electrolitice (galvanice) se realizează prin introducerea piesei, pregătită anterior într-o baie de electrolit, care conţine ioni ai metalului ce urmează a fi depus, şi legarea acesteia la polul negativ al sursei de energie.

Avantajele principale ale depunerilor galvanice sunt: realizarea de depuneri cu durităţi ridicate (62-68 HRC sau 760-950 HV) şi rezistenţă mare la uzare; se pot depune straturi omogene, cu grosimi controlabile, în condiţii de automatizare a procesului tehnologic; structura piesei de bază nu se modifică deoarece se lucrează cu temperaturi sub 363 (673) K. Dezavantajele principale ale procedeelor de depunere electrolitică sunt determinate de: complexitatea procesului tehnologic de pregătire şi depunere a materialului de aport (Cr, Fe, Ni, Zn, Sn, Pb, Cd şi Co) precum şi a celor de încheiere; scăderea rezistenţei la oboseală a pieselor acoperite, supuse solicitărilor variabile; randamentul de curent este scăzut, mai ales la cromare (η = 12-18%, când se utilizează electroliţi universali şi η = 22-28%, la electroliţi autoreglabili, faţă de 60…90% la celelalte depuneri).

62

Acoperirile chimice (nichelarea chimică, de ex.) se formează ca rezultat al interacţiunii suprafeţelor pieselor cu soluţiile sărurilor, metalelor în prezenţa unor reactivi chimici (substanţe reducătoare - săruri ale metalelor alcaline şi anhidride).

6. 2. Caracteristicile comune ale procedeelor de depunere electrolitică

Alegerea surselor de curent. La electroliză se poate utiliza curentul continuu sau asimetric variabil (fig. 6.1). Utilizarea curentului asimetric şi a curentului cu polaritate variabilă asigură egalizarea concentraţiei electrolitului în straturile vecine electrozilor, favorizând obţinerea structurilor cu cristale fine, intensificarea procesului de depunere, prin mărirea densităţii curentului şi a uniformităţii depunerii. Raportul amplitudinilor semiperioadelor pozitive şi negative este de (5…15)/1.

Fig. 6.1. Forme tipice de curent continuu (1) şi alternative asimetric (2,3 şi 4) utilizate pentru depunerea electrolitică

a metalelor pe piesele uzate

63

Masa de metal depus prin electroliză. Cantitatea de metal depus la catodul electrolizorului se calculează cu formula ce exprimă legile lui Faraday:

,ηeItm = în care η este randamentul utilizării curentului electric pentru depunerea metalului considerat (tab. 6.1.).

Tabelul 6.1 - Valori ale randamentului de curent

M

etal

ul

depu

s

Cr,

în b

aie

univ

ersa

lă

Cr, î

n el

ectro

lit

auto

regl

abil

Fe

Ni

Zn

Cu++

, în

elec

trolit

ac

id

Cu+ , î

n el

ectro

lit

cu c

ianu

ră

Randamentul catodic η,

% 12-18 22-28 85- 95 90 90-96 95- 98 65-70

Durata depunerii catodice a metalului. Relaţia de calcul

a duratei depunerii unui strat de metal de grosime h[mm] este de forma

ηceDhdt /103= [ore],

în care s-au utilizat notaţiile şi unităţile de măsură cuprinse în tabelul 6.2. densitatea de curent Dc se introduce, în A/dm2.

64

Tabelul 6.2. Proprietăţile metalelor utilizate la depuneri galvanice

Met

alul

Punc

tul d

e to

pire

, K

Met

alel

e pe

ca

re se

de

pune

Val

enţa

m

etal

ului

Echi

vale

ntul

el

ectro

-ch

imic

, e,

g/A

h

Den

sita

tea

d,

kg/m

3

Dur

itate

a H

V,

N/m

m2

Cadmiu Cd++ 594 Oţel, Cu

şi aliaje de Cu

2 2,097 8640 200-300

Cobalt Co++ 1763 2 1,100 8800 1300-1800

Crom Cr+++ 2073

Metale feroase şi neferoase

6 0,3233 (6,9*... 7,26) 103 9000-12000

Cu++ Cupru Cu+

1356

Metale feroase,

şi neferoase

2 1

1,186 2,372 8900 500

Fe+++ Fier Fe++

1808 Metale feroase

3 2

1,042 0,694 7860 900

Nichel Ni++ 1723

Metale feroase şi neferoase

2 1,095 0,73 8800 1800

Sn++ Staniu Sn++++

504,8

Metale feroase, cupru, alamă

2 4

2,21 1,11 7280 120

Zinc Zn++ 692,4 Metale

feroase 2 1,22 7140 400-500

*Cromul are densitate diferită în raport cu porozitatea lui: depuneri lăptoase – 6900; lucioase – 7000; mate – 7100, iar cromul dens – 7260 kg/m3.

Scheme de principiu utilizate la depunerea galvanică şi la electroeroziune. Procedeele electrolitice de depunere (fig. 6.2.) a metalelor pot fi realizate în variantele: în cuvă (soluţia agitată forţat cu electroagitatoare, cu ajutorul aerului şi a ultrasunetelor); fără cuvă (soluţia se toarnă în piesa-cilindru); în curent de electrolit sau cu jeturi (piese mari de tip carcasă sau arbore ce

65

trebuie încărcate doar pe alezaje sau pe fusuri); electroeroziunea propriu-zisă.

Fig. 6.2. Schemele de principiu ale depunerii electrolitice ale metalelor pe piesele uzate:

a - în cuvă (depunere staţionară); b - în clopot poligonal; c - în piesă tip vană; d(c) - în electrolit circulant; e (c)- cu jet de

electrolit; f ( c ) - prin frecare. Formarea depunerilor electrolitice. Studiile efectuate cu

ajutorul spectrelor de raze X şi a testelor metalografice au confirmat că depunerile galvanice de metale au structură cristalină. Eleclrocristalizarea - formarea cristalelor de metal rezultate prin descărcarea ionilor respectivi la catod - cuprinde două procese paralele: apariţia germenilor cristalini şi creşterea cristalelor cu viteze diferite care determină granulaţia (fineţea), densitatea, aderenţa, porozitatea şi luciul depunerii. Descărcarea ionilor este preferenţială pe colţurile şi muchiile cristalelor unde atomii se absorb mai uşor şi apoi pe celelalte zone mai puţin active.

Principalii parametri care influenţează asupra calităţii depunerii galvanice sunt: compoziţia şi concentraţia electrolitului; densitatea curentului; temperatura electrolitului; relativă a anodului şi catodului (fig. 6.3. a…f) şi utilizarea catozilor suplimentari (poz. g, h, i).

66

Fig. 6.3. Influenţa formei şi poziţionării catozilor şi anozilor asupra formei liniilor de câmp.

Structura procesului tehnologic. La fabricarea şi

recondiţionarea pieselor prin depuneri electrolitice sau chimice trebuie parcurse, în general, următoarele operaţii: curăţirea pieselor de impurităţi; prelucrarea mecanică a suprafeţelor uzate; montarea pieselor pe dispozitivul de susţinere (bara catodică); izolarea suprafeţelor ce nu trebuie acoperite; degresarea; spălarea în curent de apă; decaparea anodică sau chimică; depunerea electrolitică sau chimică; spălarea şi neutralizarea; demontarea de pe dispozitiv; prelucrarea termică şi mecanică a stratului depus.

6. 3. Cromarea pieselor

Particularităţile procedeului de cromare. La fabricarea şi recondiţionarea pieselor autovehiculelor se utilizează: cromarea decorativ-proiectoare la grosimi mici de 1…2(15) µm ale stratului de acoperire; cromarea dură (grosimi mari de 50.. .300 µm, aplicate pe fusuri de arbori cotiţi, axe cu came, arbori ai transmisiei, pivoţi, fuzete, tije de supape, tacheţi,

67

elemente de pompe de injecţie etc.); cromarea poroasă (segmenţi, cămăşi de cilindri etc.); cromarea în scopuri speciale, pentru modificarea proprietăţilor de reflexie şi obţinerea unor depuneri colorate de crom.

Procesul tehnologic de cromare precum şi calitatea depunerii depind de concentraţia electrolitului în anhidridă cromică (Cr03) şi ioni sulfat ( −2

4SO ). Cele mai bune rezultate privind randamentul de curent, intervalul de lucru şi puterea de pătrundere a electroliţilor de cromare se obţin la un raport (CrO3)/ −2

4SO ) = 100/1-200/1. Aceste valori corespund electroliţilor universali precum şi electroliţilor speciali (SRHS) sau tetracromaţi. Pentru realizarea depunerii de crom piesa este suspendată la catod, într-unul din electroliţi, anodul fiind format din plăci de Pb sau Pb-Sn (anod insolubil) sau din bare de Cr (fig.6.4). Instalaţia de cromare este alcătuită, în principal, dintr-o cuvă confecţionată din oţel cu grosime de 3…6 mm şi căptuşită cu un material rezistent la acţiunea electrolitului (PAFS, PCV, aliaje Pb-Sn, Pb-Sb sau plăci de Pb sudate cu lac polimetacrilic). Cuvele se integrează într-o linie de producţie automată, semiautomată sau mecanizată a secţiei de galvanizare din întreprindere. Piesele mărunte (şuruburi, şaibe, piuliţe etc.) se cromează în băi rotative (tip clopot sau tobă). Soluţia apoasă de anhidridă este un amestec de acid cromic şi acid bicromic care se găsesc în echilibru: 2H2CrO4 H2Cr2O7+H2O.

68

Fig. 6.4. Schema de principiu a cromării electrolitice

Reacţia ce are loc la anozi: CrO3+4H2O- →e3 H2CrO4+6H+

este însoţită de oxidarea anozilor de Pb şi formarea peroxidului de plumb. Se impune deci curăţirea periodică a anozilor insolubili, deoarece se modifică rezistenţa lor electrică. La catod (piesă) anhidrida cromică se transformă CrO3+6H++ →e6 Cr+3H2O, cu formarea masivă de H2 care se degajă (99,55%); restul de hidrogen (0,45%) este absorbit în reţeaua cristalină şi scade calitatea depunerii de crom. Este necesară dehidrogenarea depunerii. Duritatea şi macrogeomtria depunerilor de crom depinde de densitatea de curent şi de temperatura electrolitului.

Pentru cromare, electrolitul se compune dintr-un amestec de anhidridă cromică (CrO3) şi acid sulfuric (H2SO4). În anhi-drida cromică se află cromul care, în prezenţa acidului sulfuric, se depune pe catod.

69

Concentraţia anhidridei cromice (CrO3) în electrolit variază în limite largi între 140 şi 450 g la 1l de apă (tabelul 6.3.).

Tabelul 6.3 - Componenţa electrolitului

Nr. crt. Concentraţia

Cantitatea în g/1 de apa Cr03 H2SO4

1 2 3

Electrolit slab (baie diluată) Electrolit mediu (baie universală) Electrolit tare (baie concentrată)

140…150 220…250 250…450

1,4…1,5 2,2…2, 5 3,5…4,5

Electrolitul slab are o rezistenţă mare la trecerea curentului, are o bună difuziune (dispersare) şi este foarte mult întrebuinţat la cromarea dură, deoarece permite depunerea uniformă a stratului de crom. Electrolitul este încălzit (de obicei electric) la o temperatură cuprinsă între 60 şi 70°C.

Curentul necesar procesului de electroliză se obţine de la generatoare de joasă tensiune care dau curent de 1000/500 A sau 1000/750 A la tensiunea de 6…12 V.

Pentru operaţiile galvanice, curentul folosit trebuie să aibă o anumită concentraţie pe unitatea de suprafaţă, proprietate care poartă numele de densitate a curentului şi care se măsoară în A/dm2.

După caracterul depunerii, se pot obţine trei feluri de cromări :

• cromare lucioasă (strălucitoare); • cromare alburie mată (lăptoasă); • cromare cenuşie (fumurie). Primele două feluri au o bună rezistenţă la uzură. Depu-

nerile lucioase au duritate sporită, însă se caracterizează prin fragilitate, care are un efect dăunător în ceea ce priveşte

70

aderenţa (se pot decoji de pe metalul de bază). Depunerile lăptoase au o duritate mai mică, însă tenacitatea şi rezistenţa la uzură sunt mult mai mari. În figura 6.5. se dau graficele zonelor depunerilor de crom în funcţie de regimurile de lucru.

Fig. 6.5. Reprezentarea grafică a poziţiei depunerilor de crom: a – pentru baia diluată; b – pentru baia universală

Pentru operaţiile de cromare la întreprinderile de reparaţii

auto se pot folosi datele din tabelul 6.4. Cromarea dură sau cromarea rezistentă la uzură se execută

în funcţie de condiţiile în care piesele urmează să funcţioneze. 1) Piese încărcate în vederea restabilrii jocurilor şi

strângerilor (inele de rulmenţi, roţi dinţate, bolţuri, bucşe etc.). Stratul de crom pe aceste piese trebuie să satisfacă numai condiţia de netezime a suprafeţei, lucru se ce poate obţine într-o baie universală cu densitate de curent de 45…50 A/dm2 şi temperatură de 50°C. Grosimea stratului va fi cuprinsă, între 0,05 şi 0,5 mm.

71

Tabelul 6.4 - Grosimea stratului de crom depus în timp de l h

Densitatea de curent A/dm2

Grosimea stratului de acoperire în mm pentru un randament de curent de

11% 12% 13% 14% 30 35 40 45 50 55 60

0,0154 0,0179 0,0204 0,0229 0,0254 0,0279 0,0304

0,0166 0,0194 0,0221 0,0294 0,0276 0,0306 0,0333

0,0180 0,0210 0,0240 0,0270 0,0300 0,0330 0,0360

0,0194 0,0226 0,0259 0,0291 0,0324 0,0357 0,0389

2) Piese, care lucrează la frecare cu turaţii şi presiuni

specifice diferite (axe, pistonul plonjor al pompei de injecţie etc.). Acestea necesită un strat de crom cu mare rezistenţă la uzură în condiţii de ungere diferite.

Regimul de lucru pentru cromarea lor este următorul: • densitatea curentului 35-45 A/dm2; • temperatura electrolitului 55°C ; • grosimea depunerii (recomandabilă) 0,03-0,3 mm. 3) Piese care lucrează la presiuni specifice înalte şi sarcini

variabile (arbori cotiţi, bolţuri de piston, arbori de distribuţie etc.). Necesită de asemenea o mare rezistenţă la uzură şi se pot croma folosind regimul de lucru de mai jos :

• densitatea curentului 40-60 A/dm2; • temperatura electrolitului 65°C ; • grosimea depunerii 0,03-0,20 mm.

6.4. Fierarea (oţelirea) Depunerea galvanică a fierului este avantajoasă, în

comparaţie cu cromarea, deoarece: asigură o productivitate

72

ridicată, viteza de depunere fiind de 0,3-0,6 mm/h, iar randamentul de curent η = 0,85-0,90; grosimea maximă a depunerii de fier poate ajunge la 1,5 mm; consumul de energie electrică este de 1,5 kWh/dm2 depunere (tab. 6.5.). Stratul depus are însă duritatea şi rezistenta la uzare mai reduse, iar tehnologia de depunere este complicată. Sunt necesare controlul şi reglarea automată a concentraţiei băilor calde sau reci (tab. 6.6.) şi tratamente termochimice (cimentare, cianurare şi călire plus revenire) ale stratului de fier.

Tabelul 6.5 -Parametrii de calitate ai depunerilor de crom

şi fier electronic

Nr.

crt

Caracteristici de comparaţie

Unitatea de măsură

Straturi depuse prin

cromare oţelire

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Duritatea Rezistenţa la uzare Aderenţa Coeficientul de frecare Durabilitatea relativă / OLC45 Rezistenţa la coroziune Echivalentul electrochimic Randamentul de curent Viteza de depunere Valoarea-limită a grosimii Preţul de cost al depunerii

N/mm2

% N/mm2

- -

g/Ah %

mm/oră

mm

%

6000…13000

100

350…400 0,06 – 0,12

1,5 – 2,5 înaltă 0,324

10 - 35 0,03 - 0,06 0,3 – 0,5

(1,0) 100

3000…7000 40 – 60

200…250 0,1 – 0,2 0,5 – 0,9 Scăzută 1,042

85 – 90 0,3 – 0,6 0,8 – 1,5

(3,0) 60 - 65

Fierul electrolitic ce se depune în timpul electrolizei se apropie prin compoziţia sa chimică de oţelurile cu conţinut slab de carbon (0,03…0,06%). Din punct de vedere al calităţilor mecanice (duritate, rezistenţă la uzură etc.), el se aseamănă întrucâtva cu oţelul călit.

73

Procedeul de oţelire este universal, întrucât permite obţi-nerea după necesităţi a acoperirilor moi sau dure şi aderă cu foarte mare uşurinţă de suprafeţele pieselor din oţel, fontă, cupru etc., putînd suporta deformaţii plastice împreună cu metalul de bază.

Prin oţelire se pot recondiţiona foarte multe piese de automobil de la: transmisie, direcţie, frâne, suspensie, caroserie etc.; de exemplu, pot fi oţelite: fuzetele, arborii planetari în zona canelurilor sau în zona de sprijin, axele şi buloanele diverselor articulaţii etc.

Procesul tehnologic de oţelire (ferare) este un procedeu de perspectivă, deoarece va putea înlocui încărcarea prin sudură a multor piese cu uzuri mari (fusuri, pinioane etc.), ţinând seama de faptul că nu modifică tratamentul termic al piesei care este recondiţionată; adaosul de prelucrare este infim (0,1…1,0 mm) şi se poate regla cu uşurinţă.

Procesul de oţelire se desfăşoară în modul următor : În baie, piesa se suspendă pe catod, anodul fiind format din bucăţi de fier moale. Electrolitul este format din 500 g/l clorură de fier (FeCl2+4 H2O), 200 g/l clorură de sodiu (NaCl) şi 3,0…3,5 g/l acid clorhidric (HCl).

74

Tabelul 6.6 - Caracteristicile electroliţilor utilizaţi la fierarea pieselor autovehiculelor

Componenţii băii

electrolitice

Concentraţia g/l

Regimul electrolizei Parametrii** de apreciere a depunerii Temperatura

K Densitatea,

A/dm2 Felul

curentului Randament

% Viteza de depunere, mm/ora

Duritatea, N/mm2

1. FeCl2·4H2O HCl

680 0,8 – 1,5

368…373 cald

10…80 Continuu 86…90 0,2…0,5 1350…4150

2. FeCl2·4H2O NaCl MgCl2 HCl

450 100

333…353 cald

20…50 Continuu 86…90 0,2…0,5 4400…5600

3. FeCl2·4H2O* MgCl2 HCl

200 100

0,8 – 1,0

333…353 cald

20…60 Continuu 86…90 0,2…0,5 3300…5900

4. FeCl2·4H2O NaCl MgCl2 HCl

400 50 60 1,0

291…298 rece

30…50 Alternativ, asimetric

86…90 0,3…0,4 4500…5500

5. FeCl2·4H2O KI H2SO4 HCl

200 20 – 30

1 0,35 – 0,50

291…293 rece

30…50 Alternativ, asimetric

75…85 1,0…1,2 6300…6500

* Reţeta mai frecvent utilizată în tehnologia de reparaţii auto. **Preţul de cost orientativ a 100 litri electrolit este de 6-27 lei.

75

În timpul electrolizei, moleculele de clorură de fier se dizolva în apă descompunându-se în ioni de Fe++ (fier bivalent), care se depun pe piesă (catod) formând stratul de fier.

Anodul (placa de fier) se dizolvă şi el, ionii săi trecând în soluţie pentru a înlocui pe cei depuşi la catod. Deci compoziţia electrolitului va rămâne neschimbată, el transportând ionii de fier de la anod la catod.

La catod se degajă cantităţi mari de ioni de hidrogen care trec nemijlocit, împreună cu ionii de fier, în stratul de metal depus, dându-i acestuia o oarecare fragilitate şi o accentuată tendinţă la fisurare.

Procesul de oţelire se poate efectua cu un electrolit rece, la temperatura camerei de 15...20°C (în acest caz viteza de depunere este foarte scăzută) şi cu densităţi de curent mici; de asemenea depunerile se pot face la temperaturi ridicate (90...100°C) folosind electroliţi calzi şi densităţi mari de curent.

În practica curentă se folosesc electroliţi calzi preparaţi pe bază de sulfat de fier (FeSO4 + 7 H2O) sau pe bază de clorură feroasă (FeCl2 + 4 H2O).

Stratul metalic depus are o culoare deschisă, argintie; depunerile moi au o nuanţă mată, iar cele dure devin lucioase. Structura metalului este fin-grăunţoasă.

Proprietăţile mecanice ale stratului de acoperire sînt determinate de natura electrolitului, de temperatura băii, de aciditatea electrolitului şi de densitatea de curent (tabelul 6.7.).

Tabeul 6.7. - Compoziţia electroliţilor şi regimurile de lucru

Componenţi şi caracteristici Concentraţia, în g/1

I II III Clorură feroasă (FcCl2 + 4H20) Clorură ele sodiu (NaCI) Acid clorhidric (HC1) Temperatura, °C Densitatea curentului la catod, A/dm2

Duritatea obţinută (H B) Viteza de depunere, mm/h

500 100…200 3,0…3,5 95…100 15…20

170…200

550…680 -

0,36…3,6 90…100

20 100…120

0,15…0,35

300 300 0,36 100 10

280…330

76

Când electrolitul are concentraţie ridicată, temperatură mare şi densitate de curent moderată se formează depuneri moi, cu duritate scăzută. Dimpotrivă, la concentraţie medie a electrolitului, aciditate mică şi densitate mare, duritatea stratului creşte foarte mult. Cu cît stratul de adaos este mai dur, cu atât va fi mai fragil din cauza absorbţiei puternice de hidrogen, fenomen care duce la dezlipirea metalului depus. Pentru aceasta se recomandă ca la începutul operaţiei densitatea curentului să fie redusă cu 20...25%.

Atenuarea fragilităţii, respectiv îmbunătăţirea aderenţei depunerii metalice, se face prin recoacere la 330 … 350°C timp de 30...40 min.

Pentru oţelirea (ferarea) pieselor de automobil, se indică următorul proces tehnologic:

• corectarea pieselor uzate precum şi a asperităţilor suprafeţelor prin strunjire şi rectificare;

• degresarea, spălarea, ştergerea şi uscarea ; • izolarea cu celuloid, acetonă, plastic (latex) sau cu lac

de policlorură de vinil a părţilor care rămân neacoperite;

• montarea pieselor pe suporturi şi dispozitive de acoperire;

• degresarea electrolitică într-o baie care conţine 10% sodă caustică (NaOH) timp de 15 min cu o densitate de curent de 5-10 A/dm2 la temperatura de 70-80°C;

• spălarea cu apă caldă şi cu apă rece curgătoare; • atacarea electrolitică anodică într-o baie acidă cu 150 g/l

acid sulfuric (H2SO4) timp de 5 min cu un curent cu densitatea de 6…8 A/dm2 şi la temperatura de 20- 25°C;

• spălarea cu apă timp de 3-5 min; • suspendarea pieselor în baie şi prelucrarea lor anodică

timp de 40-60 s cu un curent cu densitatea de 8-10 A/dm2.

• depunerea stratului de fier electrolitic (conform regimurilor indicate în tabelul 6.8.).

77

Tabelul 6.8. - Regimuri de lucru pentru oţelirea pieselor

Materialul piesei

Tratament termic

Duritatea piesei

Regimul de depunere metalică Duritatea metalului depus HB kcf/min2

Tipul electrolitului

Tempe-ratura

°C

Densitatea curentului

A/dm2

Grupa OLC

35, 40, 45

Grupa 40 M,

45 M, 50 M etc.

Grupa OLC20-35

Grupa OLC 40

OLC 45

30 H; 40 H ESH 8

12 HN3

15 H

20 H

Pentru oţeluri carbon

I

II

III

II

III

II

I

II

90

90

80

90

80

95

90

95

20…30

20…30

50

20

50

20

20…40

20

220…300

161…380

350…420

550…600

120…140

550…600

120…140

250…360

120…140

Normalizare Călire

revenire Cementare şi cianurare Călire cu

CIF

143-207 HB

240–320 HB

269-415 HB

56-65 HRC

50-55 HRC

Pentru oţeluri aliate

Călire şi revenire

Cementare şi cianurare

255-321 HB

56-65 HRC

• spălarea pieselor şi colectarea electrolitului; • neutralizarea într-o soluţie de sodă calcinată (Na2CO3)

de 50-100 g/l timp de 30…60 s la temperatura camerei;

• spălarea, ştergerea, uscarea; • demontarea de pe suporturi, curăţirea izolaţiei şi

controlul vizual al piesei; • recoacere la 330-350°C, timp de 30-40 min; • prelucrarea prin aşchiere la cota prescrisă pe desen. Alimentarea băilor electrolitice se face ca şi la cromare cu

un curent continuu furnizat de un grup generator de 6 - 12 V şi 500-1000 A. Baia în care se produce depunerea fierului

78

electrolitic trebuie să fie confecţionată dintr-un material cu proprietăţi antiacide. Băile actuale au o manta interioară formată din răşină fenol formaldehidică (masă plastică) denu-mită faolit sau din plăci de diabaz care, pe lângă proprietăţi antiacide, au şi o bună conductibilitate termică.

Electrolitul se încălzeşte cu un dispozitiv electric la temperatura de regim (până la 100°C); el este curăţat periodic de impurităţi prin decantare, iar concentraţia este menţinută constantă prin adăugare de acid clorhidric în soluţie.

Arămirea (cuprarea) ca procedeu de acoperire galvanică se poate folosi pentru recondiţionarea bucşelor de bronz sau pen-tru a servi ca strat intermediar de aderenţă între piesa de oţel şi stratul de nichel sau crom. Cuprarea mai este întrebuinţată şi ca mijloc de izolare a părţilor pieselor de oţel în timpul cementării.

Electrolitul este format din 200 g/1 sulfat de cupru (CuSO4), 50 g/l acid sulfuric (H2SO4) ş i apă cu temperatura de 18-24°C. Piesa se ataşează la catod, iar anodul îl formează o placă de cupru electrolitic groasă de 5-8 mm. Regimul normal de lucru cu această baie este următorul:

• densitatea curentului se menţine între l şi 2 A/dm2; • tensiunea 1,5-2,0 V; • viteza de depunere 0,010-0,015 mm/h. Procesul tehnologic se compune din spălări, degresări etc.

asemănător cromării şi oţelirii. Acoperiri anticorosive şi decorative. Procedeele de protecţie

anticorosivă a pieselor de automobil cel mai des folosite sunt: • zincarea (pentru piesele pompei de apă, cleme, supor-

turi, bride) prin acoperirea cu un strat de zinc; • cadmierea împotriva acţiunii acizilor şi agenţilor

atmosferici ; • fosfatarea prin acoperirea cu un strat de săruri ale

acidului fosforic.

79

Particularitatea proceselor tehnologice pentru acoperirile de protecţie constă în aceea că stratul de metal depus este foarte subţire, variind între 10 şi 35 µ, iar aderenţa şi calităţile mecanice ale acestuia sînt relativ inferioare, întrucât suprafeţele acoperite nu lucrează la frecări, uzuri, presiuni specifice, sarcini variabile etc.

Pentru o mai uşoară orientare, în tabelul sinoptic 6.9. se prezintă principalele caracteristici ale procedeelor enumerate, precum şi date cu privire la regimurile de lucru şi componenţa electroliţilor.

80

Tabelul 6.9.- Date cu privire la acoperirile anticorosive

Procedeul deacoperire /

caracteristici

Electrolitul şi concentraţia lui în g/l

Regim de lucru Tipul

de lucru min

Observaţii Temperatura băii oC

Densitatea

curentului A/dm2

Grosimea

depunerii µ

Nichelare NiS04 + 7H2O

NaSO4+10H2O MgS04 +

7H20

140…200 70 30 5

18…20

0,5…1,0 Serveşte ca strat intermediar de acoperire galvanică

Zincare ZnO KON NaOH

Sare de Sn

4…6 84…100 60…72

0,15…0,25

50 Maximum 0,5

7…50 Se supun zincării o parte din piesele instalaţiei de răcire,

echipamentului electric şi alte piese auxiliare de fixare

Cadmiere CdSO4 H3BO3

NaCl

100 20 30

20 1-2 2…15 0,8…5 Se cadmiază piesele de legătură ale instalaţiei electrice, precum şi

cuzineţii de motor, bucşe etc. Fosfatare P2O5

Mn Fe

Substanţe insolubile

46…52% 14% 3%

22…25

96…98 Se face pe cale chimică

7…40 30…50 Se fosfatează segmenţii motorului. Prin fosfatare se protejează piesele de zinc şi

aluminiu

7. Repararea pieselor prin lipire

Lipirea este un procedeu tehnologic de îmbinare a pieselor metalice sau nemetalice folosind ca materiale de legătură aliaje pentru lipit sau adezivi sintetici, încălzirea pieselor de bază este sub temperatura lor de topire (în general sub 925 K), iar materialul de difuziune are natură diferită de cea a pieselor de asamblat.

Prin lipire se repară conductele, rezervorul de combustibil, radiatorul, bazinele de apă, piese ale echipamentului electric etc. În multe cazuri se recurge la procedeul de lipire şi pentru a astupa fisurile la unele piese ale automobilului confecţionate din fontă, oţel sau metale neferoase. Lipirea pieselor constă în îmbinarea lor în stare solidă cu ajutorul unui aliaj de adaos care de obicei este un aliaj de metale neferoase. Acest aliaj are temperatura de topire mai mică decât a metalului de bază şi din această cauză lipirea se face prin difuziunea reciprocă între aliajul de adaos şi piesă, fără ca aceasta din urmă să se topească. Avantajele ce le oferă procedeul amintit sînt simplitatea şi costul redus al operaţiilor, rezistenţa satisfăcătoare a îmbinării, precum şi faptul că zona de influenţă termică şi tensiunile interne sînt neînsemnate. La asamblarea nedemontabilă prin lipire, materialul de adaos metalic (topit) sau sintetic trebuie să umecteze suprafeţele active ale îmbinării şi să formeze cu materialul acestora o legătură rezistentă prin difuziune, întrucât umectarea este un fenomen de interacţiune între materialul de adaos, în stare lichidă, şi materialul de bază — ce constă în schimbul de atomi între straturile superficiale în contact — se impune obligatoriu condiţia de puritate fizică a suprafeţelor de lipit (fig. 7.1.).

81

82

Figura 7.1. Umectarea suprafeţei metalice de către materialul de lipit şi unghiul α de apreciere a capacităţii

de umectare (α este cu atât mai mic cu cât conţinutul de Zn este mai mic).

Se deosebesc două feluri de lipituri: • lipituri cu aliaje moi care au temperatura de fuziune

sub 300°C; • lipituri cu aliaje tari (brazuri) care au temperatura de

fuziune mai mare ca 500°C. Prin lipirea cu aliaje tari îmbinării i se asigură

caracteristici mecanice bune, caracterizate printr-o bună rezistenţă la întindere care atinge 45…50 kgf/mm2, spre deosebire de lipiturile moi care nu depăşesc 12…15 kgf/mm2.

Dificultatea principală a procedeului este evidenţiată de faptul că, în zona topirii aliajului, se formează o peliculă de oxizi. Pentru topirea oxizilor sau pentru împiedicarea formării acestora, în timpul lipirii, se folosesc două tipuri de fondanţi:

• fondanţi din substanţe organice care apără metalul de oxidare (stearină, terebentină, colofoniu, seu etc.);

• fondanţi din substanţe anorganice (clorură de zinc, clorură de amoniu) care intră în reacţii chimice cu oxizii metalelor.

83

Lipirea cu aliaje moi se foloseşte la repararea radiatorului şi la orice îmbinare metalică care nu necesită o rezistenţă mare. Cele mai întrebuinţate sunt aliajele de cositor-plumb.Acestea au proprietatea de a se alia cu uşurinţă cu metalul de bază şi de a umezi şi acoperi cu un strat subţire întreaga suprafaţă a metalului încălzit.

Aliajele moi se livrează sub formă de vergele, sârmă, blocuri sau vergele tubulare conţinând fluxul potrivit. Lipirea se face cu ciocanul de lipit de cupru (încălzit electric sau la flacără) în cazul lipiturilor la piesele mici, cu lampa de benzină în cazul lipiturilor la piesele mari şi prin cufundare. Ordinea în care se execută operaţiile de lipire manuală este următoarea:

• curăţirea locului de îmbinare, prin răzuire, pilire sau şlefuire cu pânză abrazivă;

• ungerea suprafeţei cu fondant; • încălzirea ciocanului de lipit la temperatura de 350-

400°C şi curăţirea lui de zgură. • ciocanul de lipit este dezoxidat apăsîndu-1 pe o bucata de

clorură de amoniu; • lipirea metalului de bază, luând pe vârful ciocanului o

picătură de aliaj topit care se freacă în ţipirig; • aliajul în stare topită intră în jocul dintre suprafeţele încălzite,

se răceşte repede şi se solidifică; stratul topit trebuie să fie uniform şi cît se poate de subţire.

Lipirea cu aliaje tari este folosită pentru îmbinări sau cusături care necesită o mai mare rezistenţă sau trebuie să suporte temperaturi ridicate. (Conductele de benzină, aer şi ulei, lipirea plăcuţelor de aliaj dur pe corpul de oţel moale la cuţitele de aşchiat etc.).

Cele mai obişnuite aliaje tari sînt cele pe bază de cupru-zinc. Lipiturile tari se obţin încălzind piesele cu gaze sau electric, în

cuptoare sau prin cufundare. La încălzirea cu flacără oxi-acetilenică sau cu un arzător de benzină se întrebuinţează ca fondant boraxul care reacţionează puternic asupra oxizilor la o temperatură mai joasă decât temperatura de topire a aliajului; el devine fuzibil la 783°C, se întinde uşor pe întreaga suprafaţă şi dizolvă oxizii. De asemenea, se

84

mai poate folosi fluxul format din 50% borax şi 50% acid boric (H3BO3) care este deosebit de dezoxidant, însă necesită o temperatură de topire mai înaltă.

Procesul tehnologic de lipire în cazul încălzirii cu flacără decurge în modul următor:

• se curăţă locul de îmbinare; • se unge locul îmbinării cu fondant; • se aplică aliajul de lipit sub formă de fâşii mici sau prin

legare cu sârmă; • se încălzesc piesele până la temperatura de topire (înmuiere)

a aliajului; • se presară pe suprafaţa îmbinării fondantul şi se

întinde cu o vergea de oţel; se continuă încălzirea până la completa topire a aliajului tare.

Procesele tehnologice moderne de lipire cu aliaje tari prevăd încălzirea electrică a pieselor prin curenţi de înaltă frecvenţă sau în băi electrice cu săruri de clorură de bariu sau sodiu (BaCl2; NaCl). Acestea permit să se obţină îmbinări omogene rezistente şi economice, întrucât piesele sînt bine protejate împotriva oxidări, iar consumul de aliaj este minim.

Lipirea fontei se realizează folosind aliaje speciale cu adaosuri de mangan şi staniu care fac o bună aderenţă cu aliajele bogate în carbon.Dificultăţile care apar la lipirea fontei cenuşii sînt legate de faptul că pe suprafaţa ei sînt prezenţi solzi de grafit. Aceştia trebuie îndepărtaţi printr-un tratament special de sablare sau prin acoperirea cu un strat obţinut prin toprea pilituii de fier cu borax.

Pregătirea pentru lipire este asemănătoare cu cea de mai înainte, folosindu-se însă un aliaj compus din: 38-40% Zn, 57-60% Cr; 0,8-1% Fe, 0,9-1% Sn, circa 0,05% Mg.

Lipirea aluminiului este îngreuiată de faptul că în timpul încălzirii se formează o peliculă de oxizi de aluminiu (Al2O3) care necesită fondanţi speciali, costisitori.

Pentru lipiturile moi ale aluminiului se foloseşte fonti format din: 90% ZnCl2, 2% NaF, 8% C18Al şi se utilizează, un aliaj care conţine: 71% Sn, 23% Zn, 6% Al.

85

Pentru lipiturile tari ale aluminiului se foloseşte fondantul: 25-35% LiCl, 8-12% NaF, 8-15% ZnCl2, 3-61% KCl, iar ca metal de adaos un aliaj tare compus din: 25-30% Cu, 4-7% şi restul aluminiu.Acest aliaj se topeşte la temperatura de circa 530°C, iar fondantul la 420°C.

Piesele de aluminiu se curăţă de impurităţi, grăsimi etc., apoi se degresează cu o soluţie de 10 % sodă caustică. Se înfăşoară cu aliaj, se ung cu fondant şi se încălzesc cu arzătorul.

Procedeele tehnologice de lipire întâlnite în industria de automobile suntt: lipirea moale cu ciocanul de lipit; lipirea moale şi lipirea tare cu flacără, prin inducţie cu GIF, prin imersiune (în băi de săruri, în băi de flux sau în băi metalice-cositorire); lipirea moale prin frecare, prin reacţie sau cu ultrasunete (Al şi aliajele sale). Structura generală a unui proces tehnologic de lipire a metalelor cu ajutorul aliajelor de lipit topite este prezentat în tabelul 7.1.

Tabelul 7.1.- Succesiunea operaţiilor procesului tehnologic de lipire cu aliaje metalice topite

Denumirea operaţiei Conţinutul operaţiei Specificaţii suplimentare

1. Curăţirea suprafeţelor de asamblat.

Sablare, polizare, şlefuire (decapare chimică) şi degresare

Materialele de degresare şi decapare se vor alege în funcţie de cele de bază

2. Alegerea corectă a elementelor; material de bază (T) şi aliaj de lipit şi flux

Se vor stabili tipul şi marca aliajului de lipit precum şi fluxul (dacă este necesar) .

V. şi [72]

3. Pregătirea îmbinărilor în vederea lipirii

Forma geometrică a îmbinării, cantitatea de aliaj depus şi asigurarea poziţiei reciproce a pie-selor

Idem

4. Determinarea temperaturii de lucru

Temperatura optimă de lipire este cu 20-50 K peste intervalul de topire al aliajului de lipit

Pentru aliajul Ag- Cu (intervalul de topire 930 -1 050 K) rezultă Topt = 1070 -1100 K

86

Tabelul 7.1. Continuare 5. Stabilirea duratei optime de lipire

Depinde de felul aliajului de lipit, mărimea piesei, dimensiunile îmbinării, felul materialului de bază şi de metoda de încălzire

La lipirea cu Lp60 durata -0,5 min/buc., iar la lipirea tare cu 47 Cu 42Zn10Ni1Ag durata de 2,3 min/buc.

6. Alegerea procedeului de lipire adecvat

Lipirea moale se foloseşte când se cere conductivitate electrică bună, etanşeitate la T < 373 K, iar lipirea tare - când se cere rezistenţă mecanică mare

Se va ţine cont desigur şi de mărimea seriei de fabricaţie ă pieselor auto

7. Tratarea piesei după efectuarea lipirii

Răcirea pieselor, îndepărtarea resturilor de flux, tratament termic sau termochimic, prelucrare mecanică de finisare şi acoperire cu straturi de protecţie

Se vor selecta doar operaţiile adecvate

8. Controlul calităţii îmbi-nărilor lipite

Controlul materialului de bază al aliajului de lipit şi al fluxului (atmosferei de protecţie); controlul pregătirii, execuţiei şi lipiturii obţinute

Încercări nedistructive şi distructive

87

8. Recondiţionarea pieselor prin deformare plastică

8.1. Generalităţi Modificarea formei, dimensiunilor şi proprietăţilor fizico-

mecanice ale pieselor, la recondiţionarea prin deformare plastică, se realizează prin redistribuirea metalului din zonele pasive în cele supuse uzurii.

În tehnologiile de recondiţionare a pieselor auto se utilizează, mai frecvent, procedeele de deformare plastică prin: refulare electromecanică sau mecanică, îndreptare (redresare), contracţie (tasare), alungire (subţiere), moletare {zimţuire), laminare, umflare (lărgire, mandrinare), evazare şi ecruisare. Repararea pieselor prin deformare plastică este un procedeu care are o largă răspândire în reparaţiile auto.

Supunând o piesă de metal, în stare caldă sau rece, unei deformări provocate de acţiunea unei forţe exterioare de o anumită mărime, aceasta îşi va schimba forma geometrică datorită plasticităţii, fără a se rupe. Volumul sau cantitatea de metal din piesă vor rămâne aceleaşi; în schimb se vor modifica forma, structura şi proprietăţile mecanice ale materialului piesei.

Repararea unei piese prin deformare plastică înseamnă redistribuirea metalului din zonele inactive în zonele solicitate la uzură cu scopul de a readuce dimensiunile suprafeţelor uzate la valoarea lor iniţială.

Deformarea plastică prezintă avantajul recuperării pieselor uzate cu utilaje şi costuri reduse; are o serie de neajunsuri care fac ca folosirea acestei metode la repararea pieselor automobilului să fie limitată.

Acţionând cu o forţă oarecare asupra unei piese, se va produce modificarea reţelei de aşezare a grăunţilor de metal din care este formată. Când forţa va depăşi limita de elasticitate a deplasării acestora, reţeaua cristalină capătă o nouă formă de aşezare, adică se produce o reaşezare a unor straturi de metal faţă de alte straturi. Se

88

produce ecruisarea piesei pe anumite suprafeţe şi, o dată cu aceasta, creşte şi fragilitatea metalului, lucru foarte dăunător.

Pentru evitarea ecruisării, piesa se încălzeşte înainte de deformare şi, prin aceasta, tratamentul termic al piesei dispare. Acesta constituie şi unul din marile neajunsuri ale procedeului.

8.2. Refularea pieselor

Refularea se caracterizează prin faptul că direcţia forţei Pa, care acţionează, nu coincide cu direcţia deformaţiei necesare σ a piesei. Acest procedeu se foloseşte pentru mărirea diametrului exterior al pieselor masive sau pentru micşorarea diametrelor interioare ale pieselor tubulare, prin reducerea înălţimii lor (fig. 8.1.).

Prin refulare sunt recondiţionate suprafeţele de lucru ale supapelor şi ale bucşelor de bronz. Dacă trebuie să se recondiţioneze suprafaţa de lucru (faţeta), metalul supapei încălzite este deplasat într-o matriţă specială, din şanţul inelar de pe partea interioară a ciupercii supapei, spre suprafaţa ei de lucru, în acest fel, prin refularea pe

înălţime, metalul curge spre suprafaţa de lucru a supapei. Refularea pe de bronz se face chiar la locul unde sunt montat, prin presare. Prin micşorarea lungimii bucşei, diametrul ei interior se micşorează şi bucşa uzată poate fi folosită din nou după alezare. Bucşele de bronz pot fi recondiţionate în acest fel numai o singură dată.

8.3. Mandrinarea pieselor Mandrinarea se caracterizează prin faptul ca direcţia forţei Pa

care acţionează coincide cu direcţia deformaţiei necesare, δ . Mandrinarea se foloseşte în special pentru mărirea dimensiunilor

Fig. 8.1. Schema mandrinării unei piese tubulare

89

exterioare ale pieselor, păstrându-se înălţimea piesei, sau modificând-o extrem de puţin. (fig. 8.2.)

Prin mandrinare pot fi recondiţionate o serie de piese tubulare şi în special bolţurile de piston.

Presiunea specifică la care este supus bolţul pistonului creşte întrucâtva din cauza micşorării distanţei dintre suprafeţele de contact, dar această creştere de presiune este foarte mică şi nu are aproape nici o influenţă asupra funcţionării pieselor. Procesul tehnologic de mandrinare la rece este mai simplu şi poate fi realizat mai exact decât procesul de mandrinare la cald. Cercetările au arătat că rezistenţa la oboseală a hoiturilor mandrinate la rece este mai mare decât rezistenta hoiturilor noi, datorită ecruisării găurii boltului.

8.4. Restrângerea pieselor

În fig. 8.3. este reprezentată schema restrângerii unei piese tubulare. Restrângerea este caracterizată prin faptul că direcţia forţei care acţionează coincide cu direcţia deformării necesare. Deosebirea dintre refulare şi restrângere constă în aceea că restrângerea nu produce mărirea, ci micşorarea diametrului piesei.

În acest caz, forţele şi deformaţiile sînt de sens invers faţă de cele la mandrinare. Micşorarea diametrului interior al piesei tubulare se realizează prin micşorarea diametrului ei exterior. Un exemplu caracteristic este restrângerea unei bucşe de bronz uzate la diametrul interior. Prin presarea bucşei se reduce

Fig . 8.2. Schema mandrinării unei piese

tubulare

Fig. 8.3. Schema restrângerii unei piese

tubulare

90

atât diametrul interior, cît şi cel exterior. Pentru a readuce diametrul exterior al bucşei la mărimea normală, bucşa trebuie alămită sau presată într-o altă bucşă de oţel. În acest fel se obţine o bucşă bimetalică. Diametrul interior al bucşei trebuie alezat la mărimea necesară.

Restrângerea bucşelor face posibilă economisirea metale-lor neferoase la repararea automobilelor.

8.5. Întinderea pieselor În fig. 8.4. este reprezentată

schema întinderii pieselor. Întinderea este un caz particular al refulării şi se caracterizează prin aceea că direcţia forţei care acţionează nu coincide cu direcţia deformaţiei necesare. În acest caz, îngustându-se local secţiunea piesei pe o porţiune foarte mică, se provoacă lungirea ei.

Întinderea se foloseşte de obicei pentru lungirea uşoară a diferiţilor tiranţi, precum şi pentru lungirea tijei supapei, când aceasta este necesar pentru reglarea între tachet şi supapă.

8.6. Îndreptarea pieselor

În fig. 8.5. este reprezentată schema îndreptării pieselor încovoiate (a) şi torsionate (b). La îndreptare, direcţia forţei care acţionează coincide cu direcţia deformării necesare, în-dreptarea se foloseşte pentru recondiţionarea pieselor cu deformaţii remanente, prin readucerea lor la forma iniţială.

Îndreptarea se face de obicei la rece. Dacă din cauza unor încovoieri

Fig. 8.4. Schema întinderii pieselor

Fig. 8.5. Schema îndreptării pieselor

91

sau torsionări mari, îndreptarea piesei trebuie să se facă la cald (ca de pildă la osia din faţă) după îndreptare ea trebuie supusă unui tratament termic. După îndreptarea la rece sau la cald a pieselor, trebuie să se verifice cu un aparat.

Prin îndreptare se corectează unele deformări ale pieselor de tip arbore (arbore cotit, arbori cu came, arbori planetari, arbori din cutia de viteze), bielelor, axe de punţi pasive, cadrelor saşiu, discurilor de fricţiune etc. In acest scop se utilizează diferite dispozitive şi prese. Mărimea deformaţiei, după aplicarea forţei de îndreptare a piesei încovoiate (tab. 8.1).

Tabelul 8.1.- Forţe şi presiuni specifice la deformarea plastică a pieselor uzate

Procedeul de

deformare Expresia, de calcul şl semnificaţia notaţiilor

Specificaţii suplimentare

1.Îndreptarea (redresarea) arborilor şi axelor pe prese

Forţa de dezîncovoiere F = 30fRIl/a2b2,[N] unde: f este săgeata de încovoiere, f = 10%; f0 - deformaţia arborelui, cm; E - modulul de elasticitate, N/mm2 ; I – momentul de inerţie axial, cm4; l, a, b - lungimea arborelui şi distanţele măsurate pe acesta de la punctul de aplicare a forţei F, până la prismele de reazem, la capetele A şi B, mm

Se poate executa la rece, sau la cald, la piese încovoiate răsucite sau care prezintă abateri de la forma iniţială a piesei

92

Tabelul 8.1. Continuare 2. Lărgirea sau evazarea locaşurilor cilindrice şi conice

Presiunea de umflare sau evazare prin curgerea materialului P1= 1,1σc In care: a„ este limita de curgere a materialului piesei, N/mm2 ; R şi r - razele exterioară şi interioară a piesei de recondiţionat, mm

-

3. Contracţia (tasarea)

Presiunea de contracţie

pc = σc (l+d/6l) unde d şi l sunt diametrul şi lungimea piesei deformate, mm

-

sau torsionate, trebuie să fie de 10…15 ori mai mare decât săgeata de încovoiere efectivă (fo) sau de torsionare. Forţa de îndreptare F se aplică, în funcţie de mărimea deformaţiei, la rece sau la cald, timp de 1,5…2,0 min, operaţia repetându-se de câteva ori.

În cazul îndreptării la rece a arborilor se recomandă stabilizarea redresării prin menţinerea la 673-773 K, timp de l h sau la 473 K, timp de 5-6 h (piese călite). Dezîncovoierea (destorsionarea) la rece a pieselor reduce rezistenţa la oboseală cu 10-15%.

Chiulasele din aliaje de Al (fonte) se pot îndrepta prin montarea lor pe o placă din oţel cu grosimea de 30 mm, cu ajutorul unor prezoane strânse la 10-12 m daN. Placa cu chiulasa montată se introduce într-un cuptorelectric la 723 K (873 K pentru fonte) după care se răceşte în aer.

93

8.7. Moletarea (randalinarea) pieselor

La moletare, direcţia forţei este opusă direcţiei deformaţiei necesare.

Modificarea dimensiunilor exterioare sau interioare ale pieselor cilindrice se realizează prin împingerea spre exterior a metalului din unele porţiuni ale suprafeţelor lor de lucru.

Moletarea se poate folosi pentru recondiţionarea locurilor pe care urmează să fie montate inelele rulmenţilor cu bile sau cu role. În aceste locuri, se foloseşte de obicei un ajustaj fix şi de aceea uzurile nu sunt mari. Moletarea suprafeţelor duce la mărirea diametrului arborelui şi la restabilirea ajustajului necesar. Pupă moletare, suprafaţa arborelui trebuie rectificată.

Temperatura de încălzire a pieselor supuse deformării plastice nu trebuie să producă arderea sau supraîncălzirea metalului şi variază în funcţie de calitatea metalului şi de compoziţia sa (tabelul 8.2.).

Tabelul 8.2. - Temperaturile de prelucrare prin deformare

plastică la cald (după V. A. Şadricev)

Metalele Calitatea Temperatura, oC

la începutul prelucrării

la sfârşitul prelucrării

Oţeluri carbon până la 0,3% C 0,3... 0,5% C 0,5... 0,9% C

1200...1150 1150...1100 1100...1050

800. . .850 800... 850 800... 850

Oţeluri aliate slab aliate

mijlociu aliate bogat aliate

1100 1100…1150

1150

825... 850 850…875 875... 900

Aliaje de cupru Bronzuri 850 700

De aceea, un rol important are durata de încălzire care trebuie să fie minimă pentru a se evita decarburarea şi defor-marea piesei.

94

După academicianul sovietic N.N. Dobrotvorov, timpul de încălzire depinde de dimensiunile piesei, adică :

[ ]hDkDT =

în care : D este diametrul piesei, în mm; k- coeficient (pentru oţeluri carbon k=12,5 şi pentru oţeluri bogat aliate k = 25).

Din cele expuse se pot trage următoarele concluzii: 1. recondiţionarea pieselor prin procedee de deformare

plastică este o metodă de mare viitor, care trebuie să se folosească pe scară largă în întreprinderile de reparaţii auto;

2. caracteristica principală a acestui procedeu de recondiţionare a pieselor, care îl deosebeşte de celelalte, constă în faptul că nu este nevoie de metal suplimentar şi că metalul se redistribuie doar în aceeaşi piesă, fiind îndepărtat spre locurile uzate sub acţiunea forţelor exterioare;

3. prin deformarea la rece, un şir de piese poate fi ecruisat şi acest lucru duce la mărirea rezistentei la oboseală, făcând astfel ca piesa să devină superioară calitativ pieselor noi;

4. această metodă este destul de simplă, nu impune, de regul, folosirea unui utilaj complicat şi de aceea este relativ ieftină;

5. pentru ca acest procedeu să poată fi folosit pe scară mai largă la reparaţiile auto, la proiectarea diferitor piese de automobil e necesar să se ţină seamă de posibilitatea unei recondiţionări viitoare prin procedeul deformării plastice.

95

9. Procedee tehnologice de mărire a durabilităţii pieselor

Asigurarea durabilităţii pieselor de autovehicule, în scopul

realizării unor resurse superioare în exploatare, este posibilă prin utilizarea unor procedee tehnologice specifice proceselor de fabricare sau recondiţionare a reperelor metalice: tratamente termice, chimice sau termochimice (călirea GIF, cementarea şi călirea, nitrurarea, cianurarea, nichelarea chimică, cromarea dură etc.), durificarea, prin deformarea plastică a suprafeţelor active conjugate, prelucrarea mecanică prin diverse procedee tehnologice de finisare şi superfinisare etc.

Tabelul 9.1.- Recomandări privind domeniul de utilizare a tehnologiei de durificare a suprafeţelor

Metode de durificare a suprafeţelor active ale pieselor de autovehicule

Mărirea rezistenţei la uzare ab

razi

vă

striv

ire

Prin

ob

osea

lă

Cor

osiv

m

ecan

ică

Mol

ecul

ar

mec

anică

Uza

re ş

i ob

osea

lă

obos

eală

0 1 2 3 4 5 6 7

Def

orm

are

plas

tică

supe

rfic

ială

1. Sablare cu jet de alice 2. Rulare centrifugală cu

bile 3. Rulare cu bile şi role 4. Calibrare

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

+

-

+

+

+

-

-

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

96

Tabelul 9.1. Continuare

Prel

ucra

re m

ecan

ică

5. Strunjire de finisare 6. Frezare şi robotare de

finisare 7. Rectificare de finisare 8. Lustruire cu pastă sau

benzi 9. Honuire (bucşe de

cilindri) 10. Răzuire (şabăruire)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

-

-

+

+

+

+

-

+

+

-

+

Prel

ucra

re te

rmoc

him

ică 11. Călirea CIF

superficială 12. Cementare 13. Nitrurare 14. Nitrocementare şi

cianurare 15. Alitare 16. Cromare 17. Cementare cu siliciu 18. Sulfidizare

+

+ +

+ + + + +

+ - - - - - - -

+

+ +

+ + + + +

+ - +

+ + + - +

+

+ +

+ - + + -

+

+ +

+ + + + -

+

+ +

+ - - - -

Prel

ucra

re

com

bina

tă 19. Durificarea prin

ecruisarea pieselor călite

20. Durificare prin ecruisarea pieselor tratate termochimic

-

-

-

-

+

+

+

+

-

+

+

+

+

+

Încă

rcar

e pr

in su

dare

sa

u pu

lver

izar

e

21. Încărcare prin sudare oxigaz

22. Încărcare mecanizată sub strat de flux

23. Încărcare prin vibrocontact

24. Durificare prin pulverizare termică a metalelor

-

-

-

-

-

-

-

-

+

-

-

-

+

+

+

+

+

+

+

+

-

-

+

+

-

-

-

-

97

Tabelul 9.1. Continuare

25. Cromare 26. Oţelizare 27. Borizare (borare) 28. Nichelarea dură

+ + + -

- - - -

- - - -

- + - +

+ + - +

- - - -

- - - -

Met

ode

fizic

o-ch

imic

e

29. Durificarea prin procedee chimice (cromatare, nichelare chimică, oxidare etc.)

30. Acoperirea pieselor cu mase plastice sau cu materiale speciale

31. Durificarea prin frecare

32. Durificarea prin scântei electrice

- -

+

+

- - - -

- - - -

- + + +

+ + - -

- - - -

- - - -

Irad

iere

33. Iradiere electronică 34. Iradiere deutronică 35. Iradiere ionică

- - -

- - -

- - -

+ + +

+ + +

- - -

- - -

9.1. Durificarea pieselor prin tratamente termice sau termochimice

Cementarea şi carbonitrurarea pieselor. Procedeele sînt

specifice oţelurilor de cementare (carbon sau aliate) cu rezistenţă redusă la uzare, solicitări statice şi dinamice. Prin cementare creşte conţinutul de C în stratul superficial care, apoi, prin călire şi revenire joasă, duce la obţinerea unei structuri martensitice. Temperatura de austenizare pentru călire se adoptă, în raport cu punctul critic de transformare AC3, care variază în limitele

98

l033-1143 K, în funcţie de compoziţia chimică a oţelului. Îmbogăţirea cu carbon a pieselor se realizează în cuptoare de tratament Degussa, prin arderea gazului metan după reacţia:

OHCOOCH K22

120324 22 +⎯⎯ →⎯+ ,

timp de 3…6 ore (pinioane de atac, coroane danturate, fuzete etc.). Amestecul gazos, 92% CO + 8% C02, este puternic carburant la o presiune de 0,1 MPa (l at) şi o temperatură de l023 K, cu formare de cementită (Fe3C), iar la l223 K este în echilibru cu oţelurile cu 0,25% C. Preîncălzirea pentru carbonitrurarea (nitrurarea) moale sau dură se execută în creuzete fără săruri, iar carbonitrurarea (nitrurarea) moale - într-o baie cianurică cu 50. . .64% cianură NaCN şi 9…15% cianat NaCNO, restul fiind Na2C03. Baia electrică de încălzire la nitrurare este o soluţie 10% NaCL. În I.R.A. tratamentele termochimice sînt mai rar utilizate datorită costurilor şi complexităţii lor tehnologice. Ele sînt însă absolut necesare şi în tehnologia de reparaţii. Îmbunătăţirea pieselor. Oţelurile de îmbunătăţire (carbon sau aliatei; slab, mediu şi bogat cu ≤5%, ≤ 10% şi, respectiv, peste 10% elemente de aliere) sînt supuse la un tratament termofizic de călire şi revenire la temperatură înaltă - de circa 825-925 K. Călirea se realizează în domeniul austenitic, cu răcirea în apă, ulei, săruri calde, aer etc., în scopul formării unei structuri martensitice şi austenitice reziduale. Revenirea înaltă are drept scop obţinerea unei structuri disperse, fine şi uniforme de carburi prin formarea sorbitei de revenire cu proprietăţi mecanice foarte bune. Revenirea înaltă (medie) presupune răcirea în aer, ca şi la cea joasă; spre deosebire de ultima – unde nu se urmăreşte transformarea martensitei, ci doar detensionarea şi reducerea fragilităţii - aici se realizează transformarea martensitei în sorbită (troastiă). a) Călirea superficială prin inducţie (CIF). Avantajele călirii superficiale a oţelurilor şi fantelor, în raport cu călirea în tot

99

volumul piesei, sînt: productivitatea superioară (viteza de încălzire este mult mai mare); deformările minime ale pieselor; oxidarea minimă a suprafeţei; distribuţia favorabilă a tensiunilor interne pe secţiune ce determină creşterea rezistenţei la oboseală. Instalaţiile de călire CIF pot fi uşor integrate în fluxuri automatizate specifice producţiei de serie mare şi masă a pieselor auto. În industria constructoare şi de reparaţii auto se mai utilizează în prezent şi călirea superficială cu flacără sau în băi topite precum şi călirea în volum, în mediu lichid (apă - OLC sau ulei - oţeluri aliate) sau în aer - oţeluri aliate. Alegerea mediului de răcire se va face pe baza recomandărilor din tabelul 9.2.

Tabelul 9.2. - Recomandări tehnologice privind alegerea mediului de răcire la călirea pieselor

Mediul de răcire

Viteza de răcire* [K/s] în intervalul de temperaturi

923-823 K (perlito-troostitic)

573-423 (martensitic)

Apă la 291 K Apă la 323 K Soluţie de NaOH, 10% Soluţie de H2SO4, 10% Apă distilată la 291 K Emulsie de ulei în apă Glicerină tehnică Uleiuri minerale Aer comprimat Aer liniştit

873 373

1473 1023 523 343 408

373-423 303 276

543 473 573 573 473 473 453

293-323 283 274

* Viteza de încălzire şi deci cinetica încălzirii în etape este în funcţie de compoziţia chimică, dimensiunile piesei şi de mediul de răcire. Pentru oţeluri carbon cu 0,35% C, vînc = 473-1073 K/s, iar pentru un oţel cu 1% C şi 1,5% Cr, scade la 323-523 K/s (scade cu creşterea conţinutului în C şi elemente de alie e).

b) Revenirea după călire CIF. Se execută la temperaturi mai scăzute (413…443 K) şi cu durate mai scurte

100

decât la revenirile joase, după călirile obişnuite. Autorevenirea pieselor, utilizând căldura miezului ce reprezintă 50…60% din căldura totală preluată de piesă este, de asemenea, recomandată.

9 . 2. Durificarea şi netezirea suprafeţelor pieselor prin deformare la rece

Deformarea plastică a stratului superficial al pieselor metalice este utilizată la fabricarea şi repararea autovehiculelor, atât pentru durificarea şi netezirea suprafeţelor cât şi la generarea unor suprafeţe complete (exemplu, melci globoidali, axe, şuruburi etc.). Prelucrarea pieselor prin deformare plastică la rece poate fi realizată prin: alunecare (calibrare sau durificare), fulare şi lovire (percuţie).

Prelucrarea prin alunecare a suprafeţelor este realizabilă prin broşare, calibrare cu bile, role şi rondele sau calibrare prin poansonare. Rularea suprafeţelor se execută în diverse scheme de lucru (tab. 9.3.) utilizând una sau mai multe bile sau role cilindrice, conice sau profilate care se rostogolesc pe profilul piesei de prelucrat.

101

Tabelul 9.3. - Durificarea superficială şi netezirea pieselor cu role şi bile

Fig. 9.1.

102

Bibliografie

1. ENE V.Bazele teoretice ale exploatării tehnice şi reparaţiei automobilelor. Chişinău, UTM. 2005. 230 p.

2. Gheorghe D. şi alţii. Tehnologia reparaţiei auto. Bucureşti, 1962. 540 p.

3. Marincaş D., Abăitancei D. Fabricarea şi reparaţia autovehiculelor rutiere, Bucureşti, 1982. 848 p.

4. Ghiru A., Marincaş D. Tehnologii speciale de fabricare şi reparare a autovehiculelor, Braşov, 1991. 460 p.

5. Ремонт автомобилей под редакцией Румянцевa С.И., М., Транспорт, 1981, 460 стр.

6. Справочник « Капитальный ремонт автомобилей», под редакцией профессора Есенберлина Р. Е., М.,Транспорт, 1989, 336 стр.

7. Lisnic A. şi alţii „Proiectarea tehnologică a întreprinderilor pentru reparaţia automobilelor”, îndrumar metodic, Chişinău, UTM, 2001, 40 p.

8. Лисник А., Пэдуре О. « Техническое нормирование технологических процессов на автомобильном транспорте» Метод. указания, Кишинэу, ТУМ, 2005, 88 стр.

9. Lisnic A. „Reparaţia automobilelor”, curs universitar, Chişinău, UTM, 2006, 106 p.

10. Corpocean A. şi alţii „Documentaţia tehnologică pentru reparaţia şi deservirea tehnică a autovehiculelor”, Chişinău, 1999, 30 p.

103

CUPRINS

PREFAŢĂ....................................................................................3 1. Metode de recondiţionare a pieselor auto .............................. 4

1.1. Noţiuni generale .................................................................. 4 2. Metode de reparare a îmbinărilor şi de restabilire a

ajustajului ................................................................................. 9 2.1. Metoda dimensiunilor de reparaţie.....................................9 2.2. Metoda de reparaţie la dimensiunile nominale ................ 10

3. Recondiţionarea pieselor prin prelucrări mecanice de aşchiere ................................................................................... 12 3.1. Recondiţionarea pieselor la dimensiuni de reparaţie ........ 13 3.2. Recondiţionarea pieselor prin metoda pieselor suplimentare..............................................................................19

4. Repararea pieselor de automobil prin încărcare cu metal . 29 4.1. Repararea pieselor prin sudare .......................................... 31 4.2. Particularităţile sudurii pieselor din fontă şi aliaje cu aluminiu ................................................................................... 47

5. Repararea pieselor prin metalizare ...................................... 51 5.1. Semnificaţia noţiunii de metalizare .................................. 51 5.2. Aspecte tehnologice de reparare a pieselor uzate prin metalizare ................................................................................. 53

6. Acoperirea electrolitică şi chimică a pieselor auto .............. 60 6.1. Tipuri caracteristice de depuneri ....................................... 60 6. 2. Caracteristicile comune ale procedeelor de depunere electrolitică ............................................................................... 62 6. 3. Cromarea pieselor ............................................................ 66 6.4. Fierarea (oţelirea) ............................................................. 71

7. Repararea pieselor prin lipire ............................................... 81 8. Recondiţionarea pieselor prin deformare plastica ............. 87

8.1. Generalităţi ........................................................................ 87 8.2. Refularea pieselor ............................................................ 88 8.3. Mandrinarea pieselor......................................................... 88 8.4. Restrângerea pieselor ........................................................ 89

104

8.5. Întinderea pieselor ............................................................. 90 8.6. Îndreptarea pieselor ........................................................... 90 8.7. Moletarea (randalinarea) pieselor ..................................... 93

9. Procedee tehnologice de mărire a durabilităţii pieselor .... 95 9.1. Durificarea pieselor prin tratamente termice sau termochimice ............................................................................ 97 9 . 2. Durificarea şi netezirea suprafeţelor pieselor prin deformare la rece ................................................................ 100 Bibliografie ........................................................................... 102

105

`UNIVERSITATEA TEHNICĂ A MOLDOVEI

Anatolie LISNIC

RECONDIŢIONAREA PIESELOR AUTO

Curs universitar Partea a II-a

CHIŞINĂU 2008