Socaciu Ionuţ – E.M.A.I.A anul I

Materiale utilizate în construcţia tractoarelor şimaşinilor agricole

In construcţia tractoarelor şi maşinilor agricole se folosesc o serie de materiale ca:- metale feroase (fonta, otel);- metale neferoase (Cu, Al, Zn, Pb, St) şi aliajele lor (bronzuri, alame);- alte materiale: lemnul, cauciucul, materiale plastice, textile, etc.

Metalele feroase

1

Fierul (Fig nr.1) - este cel mai răspândit metal în natura (4,7%). Liber se găseşte în meteoriţi si extrem de puţin printre roci. In scoarţa terestrã fierul se găseşte sub formă de compuşi, în diferite minereuri. Minereul ce reprezintă un amestec mecanic de compuşi de Fe cu rocă de natură calcaroasă sau silicioasă, se numeşte gangă. Dacă minereul conţine peste 50% fier avem de-aface cu un amestec bogat, iar dacă are mai puţin de 30% fier avem de-aface cu un amestec sărac. Fierul pur este un element chimic şi nealiat cu alte elemente nu poate fi utilizat în scopuri industriale deoarece are o rezistenţă mecanică redusă. Are culoarea alb strălucitor şi în contact cu aerul se oxidează rapid. In general sunt utilizate aliajele fierului cu carbonul acestea fiind fonta şi oţelul.

Fig.nr.1 – Minereu de fier

Fonta - conţine pe lângă fier şi carbon mici cantităţi de S, P, Si, Cr, Ni, W, aceste elemente fluidizează fonta, realizând proprietăţi foarte bune pentru turnare.

Se numeşte fontă acel aliaj de fier şi carbon care conţine carbon în proporţie de 1,7-6,6% . In general în industrie sunt utilizate fonte cu un conţinut de 1,7 - 4,5% C.

Fontele se împart în doua mari categorii: ordinare; speciale.Fontele ordinare se impart în fonte : cenusii; albe; mixte sau pestriţe.Fonta cenuşie se obţine prin răcirea lentă a fontei topite utilizându-se cel mai mult

în turnătorii. Se numeşte cenuşie deoarece în spărtură proaspătă are culoare cenuşie. Această fontă are propietăţi de turnare foarte bune, turnându-se uşor.

Fonta albă se obţine prin răcirea rapidă a fontei topite, în spãrtură are coloare alb-stralucitor, este foarte dură şi casantă prelucrându-se foarte greu cu scule aşchietoare.

Fonta pestriţă este un amestec de fontă cenuşie şi fontă albă. Are aspectul fontei albe impestriţată cu pete negre de grafit.

Fonte speciale sau aliate se obţin prin adăugarea unor elemente precum: Si, Cr, Ni, W, lucru ce conferă fontei noi proprietăţi. Aceste fonte sunt utilizate la fabricarea oţelului.

Fabricarea fontei din minereu se face într-un cuptor înalt numit furnal. Furnalul are forma a două trunchiuri de con suprapuse , unite între ele la bază. Combustibilul utilizat este cocsul metalurgic, iar ca fondant este utilizată piatra de var. Aerul necesar arderii se introduce în furnal dupã ce a fost încălzit în prealabil. Acest lucru conduce la mărirea randamentului furnalului şi scurtarea duratei de elaborare a fontei.

Procesul din furnal: Minereu de Fe + cocs + aer + fondant = fontă + zgură + gaze.Fonta se foloseşte la construcţia blocurilor motoare.(Fig.nr. 2)

Fig.nr. 2 – Bloc motor

Oţelul - este un aliaj de Fe + C cu un conţinut de C de 0,04-1,7%. acesta se poate turna, forja sau prelucra prin aşchiere.

Oţelurile se clasifică în: oţeluri nealiate; oţeluri aliate, având ca elemente de aliere Mn, Ni, Cr, W, etc.

Oţelurile nealiate sunt : - de construcţie cu conţinut de carbon până la 0,6% şi de scule cu conţinut de carbon peste 0,6 % .

Oţelurile aliate (speciale) sunt cele mai utilizate în industria alimentară deoarece prezintă o serie de proprietăţi cum sunt:

- lipsa interacţiunii între materia primă şi utilaj;- au o mare rezistenţă la rupere;- oţelul cu mai mult de 5% Ni este oţel inoxidabil.Fabricarea oţelului: se cunosc mai multe procedee de elaborare a oţelului şi anume:

Bessemer; Thomas; Martin; cuptoare electrice pentru oţeluri aliate. Pentru îmbunătăţirea proprietãţilor mecanice, oţelurile sunt supuse unor tratamente termice.

Tratamentul termic este o succesiune de operaţii constând în încălziri şi răciri la diferite durate de timp şi temperaturi. Prin aplicarea acestor tratamente oţelurile îşi îmbunătăţesc proprietăţile de rezistenţă la rupere şi uzură. Cele mai utilizate tratamente sunt: recoacerea; călirea; revenirea; cementarea; maleabilizarea;

Recoacerea este tratamentul termic care constă într-o încalzire a oţelului până la o anumită temperatură, menţinerea la această temperatură, urmată de o racire lentă. In urma acestui tratament se reduc tensiunile interne, duritatea materialului, realizându-se o uniformizare a structurii.

Călirea se face printr-o încălzire lentă la o temperatură cu 200° C mai mare decât temperatura de transformare şi apoi se răceşte brusc. Călirea imprimă oţelului duritate, rezistenţă la uzura prin frecare si rezistenţă la rupere.Se numeşte temperatură de transformare temperatura la care în oţel au loc schimbări în constituţia lui.Piesele călite utilizate la maşinile agricole au o duritate de 400-600 unităţi Brinell.Oţelul călit se foloseşte la fabricarea brăzdarelor de plug (Fig.nr.3), a cormanelor sau a cuţitelor de la cultivator (Fig.nr.4), precum şi la o serie de axe, roţi dinţate (Fig.nr.5), transmisii din utilaje.

Fig.nr. 3 – Brăzdar de plug Fig.nr. 4 – Cuţite de cultivator

Fig.nr.5 – Roata dinţată

Revenirea se efectuează după călire, deoarece o piesa călită este dură dar şi fragilă în acelaşi timp, revenirea având ca scop atenuarea acestor două calităţi. Revenirea constă în încălzirea piesei sub temperatura de transformare 200- 500° C şi o răcire lentă. Operaţiile de călire şi revenire astfel cuplate poartă numele de imbunătăţire.

Cementarea este un tratament termochimic ce se aplică oţelurilor în vederea modificării compoziţiei stratului superficial de la suprafaţa pieselor prin difuzie la temperatura înaltă a unor elemente chimice rezultând: carburare; cianurare; nitrare. Suprafaţa cementată capată o duritate mare iar miezul piesei ramâne moale.

Metalele neferoase si aliajele lorMetale neferoase - se clasificã în:- metale grele - cum sunt: Cu, Ni şi aliajele lor ce se topesc la peste 1000° C dar şi

St, Zn, Pb şi aliajele lor ce se topesc sub 1000° C;- metale usoare ca: Al, Mn şi aliajlele lor;- metale nobile cum sunt: Pl, Ir, Au, Ag.Cuprul [Cu] - sau arama este cel mai utilizat material pentru realizarea conductelor

de legãturã, conductori electrici, etc. Este un metal foarte maleabil si ductil (la rece şi la cald), este un foarte bun conducãtor de cãldurã şi electricitate, topindu-se la 1083° C.

Aluminiu [Al] - este metalul cel mai rãspândit pe scoarţa terestrã. Se extrage din bauxitã, fiind bun conducãtor de cãldurã şi electricitate.

Staniu [St] - sau cositorl este foarte maleabil, se trage în foi foarte subţiri numite “foi de staniol”. Este rezistent la agenţii atmosferici fiind utilizat ca protector pentru alte materiale. In aliaj cu Pb este utilizat la lipit, iar în aliaj cu Cu si antimoniu se foloseste la compoziţia lagãrelor.

Plumb [Pb] –In natură, plumbul se gaseşte răspandit sub formă de compusi.Se utilizeazã la fabricarea placilor de acumulatori(Fig.nr.6), a ţevilor de apã, este foarte maleabil topindu-se la 327° C.

Fig.nr.6 – Plăci de accumulator

Zinc [Zn] se foloseşte la fabricarea aliajelor şi la acoperirea oţelurilor pentru a-l feri de oxidare.

Aliajele metalelor neferoase sunt în general:– aliajele de Cu – bronzuri şi arame. Bronzurile sunt aliaje ale Cu cu St iar aramele

aliaje ale Cu cu Zn.– aliajele de Al – duraluminiul format din 23% Al, 55% Cu, 0,25-1% Mn, 0,5% Mg

acesta putându-se prelucra si suda, şi siliuminiu – aliaj de Si + Al utilizat la constructia pistoanelor de la motoare (Fig.nr.7) , pompe de apa (Fig.nr.8) etc.

Fig.nr.7 – Pistoane Fig.nr.8 – Pompă de apă tractor U 650

Alte materialeLemnul – sunt utilizate esnţe ca: rãşinoasele, stejar, fag, frasin, mesteacan. Piesele

supuse la sarcini statice sunt realizate din elemente de lemn de esenţã moale (rãşinoase), iar piesele supuse la sarcini dinamice din elemente de lemn de esenţã tare.

Cauciucul – este o hidrocarburã folositã la realizarea anvelopelor, putând fi utilizatã şi ca mijloc de absorbţie a unor forţe în cadrul unor bucşi.

Masele plastice - ambalaje, polietilena, policlorura de vinil.Lubrefianti - materiale lichide si semilichide utilizate la ungerea suprafetelor de

frecare. Se pot utiliza la acoperirea suprafetelor metalice pentru evitarea oxidarii acestora in contact cu agentii atmosferici. Cel mai raspandit lubrefiant este uleiul utilizat la ungerea elementelor in miscare la motoarele cu combustie interna.