Cap

Capitolul 2Alegerea materialului optim folosind metoda valorilor optime

Dup stabilirea rolului funcional se alege materialul optim ce va fi folosit la obinerea piesei. Rolul funcional ne arat i proprietile pe care trebuie s le ndeplineasc piesa . O alegere optim a unui material pentru o anumit destinaie , este o problem foarte complex ce trebuie rezolvat de proiectant.

Concluzia este c dac se doresc anumite proprieti se face o proiectare a materialului cu o astfel de structur care s implice cerinele cerute de rolul funcional . Adic se alege acel material care s ndeplineasc cerinele minime de rezisten i durabilitate ale piesei n condiiile unui pre de cost minim i al unei fiabiliti sporite.

Proprietile unui material trebuie considerate ca o sum de relaii ntre material i mediul nconjurtor n care va lucra.

Prezentm o clasificare a proprietilor din punct de vedere al alegerii materialului optim i a caracteristicilor acestuia :Proprieti

FuncionaleFiziceGreutate specific , temperatura de topire , condiii termice

ChimiceRezistena la coroziune

MecaniceRezistena la rupere , duritatea

ElectriceConductibilitate , impedan

MagneticePermeabilitate magnetic

OpticeOpacitate , reflexie

NuclearePerioada de njumtire , absorbia , atenuarea

EsteticeCuloare , aspect , grad de netezime

Proprieti

TehnologiceTurnabilitate

Deformabilitate

Uzinabilitate

Clibilitate

Sudabilitate

Proprieti

EconomicePre de cost , consum de resurse i de energie , coeficient de poluare si coeficient de protecie a operatorului

Nr. crt.ProprietateaGame de variateNotaObs.

01234

1Densitatea materialului.

in [Kg/dm3]< 5,01

5,010,02

>103

2Conductibilitate termica Cr

in [cal/cm*s* C]0,43

3Rezistenta la coroziune. Rc viteza de coroziune

in[mm/an]0,051

4Duritatea. HB,

in [HB]1603

5Modulul de elasticitate. E

in [daN/cm2]2,0*10 63

6Rezistenta la curgere a materialului Rp 0,2

In [N/mm2]15003

7Rezistenta la rupere. Rm ,

in [daN/mm2]60,03

8Rezistenta la oboseala. 1

In [N/m2]10003

9Alungirea relativa At

[%]40%3

10Reziliena KCU 30/2

in [J/cm2]1003

11Rezistena la fluaj

in [N/mm2]3003

12Proprietile tehnologice (turnabilitatea ,deformabilitatea , uzinabilitatea , sudabilitatea , clibilitatea)Satisfctoare1Notarea se face cu calificative

Bun2

Foarte bun3

13Preul de cost , PC

in [lei/kg]10001

Optimizarea alegerii materialului se bazeaz pe experiena proiectantului i pentru o alegere rapid a materialului se pleac de la cteva date referitoare la : solicitrile din timpul exploatrii , condiiile de exploatare , clasa din care face parte piesa i condiiile de execuie . n continuare se va prezenta o metod de alegere a materialului optim numit metoda de analiz a valorilor optime .

Metoda presupune rezolvarea urmtoarelor etape :

1. stabilirea rolului funcional al piesei , a tehnologicitii construciei i a condiiilor economice de funcionare ale acesteia ;

2. determinarea i stabilirea factorilor analitici ai problemei alegerii materialului optim ;3. descompunerea factorilor analitici n elemente primare ;4. aprecierea cantitativ a factorilor analitici se face folosind un sistem de notare , n funcie de valoare fiecrei proprieti k acordndu-i-se o not tk;5. stabilirea ponderii importanei fiecrui factor primar se face innd cont de datele rezultate din etapele 1 i 3 acordnd fiecrei proprieti k o pondere dk n stabilirea ponderi trebuie ndeplinita condiia : ;6. alegerea soluiei optime la momentul dat se face aplicnd criteriul :

7. analiza soluiilor din punct de vedere al utilitii lor i stabilirea condiiilor de nlocuire economic a unui material cu alt material .TABEL MATERIALE

innd cont de proprietile funcionale (rezistena la coroziune, rezistena la rupere) i de cele tehnologice(turnabilitatea i uzinabilitatea) la care se adaug cele economice materialul ales pentru realizarea piesei este OL60. CAPITOLUL 1

STABILREA ROLULUI FUNCIONAL AL PIESEI FOLOSIND ANALIZA MORFAFUNCIONAL A SUPRAFEELOR

Cunoaterea rolului funcional al piesei este prima etap n proiectarea oricrui proces tehnologic de realizare a piesei respective rolul funcional al piesei este dat de rolul funcional al oricrei suprafee ce delimiteaz piesa in spaiu de aceea in primul rnd se stabilete rolul funcional al fiecrei suprafee din punct de vedere al rolului lor funcional suprafeele se clasific n:

- suprafeele de asamblare caracterizate prin:- o anumit configuraie geometric;

- precizie dimensional ridicat;

- rugozitate mic;

- prescripii referitoare la forma geometric;

- prescripii referitoare al poziia suprafeei in raport cu alte suprafee;

- eventuale prescripii referitoare la duritatea suprafeei.- suprafee funcionale caracterizate prin:

- precizie dimensional ridicat(depinde de rolul funcional in ansamblul din care face parte);

- rugozitate mic(uneori este mare , depinde de rolul funcional);

- prescripii referitoare la poziia suprafeei in coresponden cu alte suprafee;

- eventuale prescripii referitore la configuraia geometric;

- eventuale prescripii referitoare la proprietile mecanice, aspectul suprafeelor.- suprafee tehnologice apar n timpul prelucrri i ajut la poziionarea piesei n vederea prelucrri ele pot rmne dup terminarea prelucrri sau pot dispare, in funcie de configuraia geometric final a piesei . Se caracterizeaz prin:

- precizie dimensional corespunztoare(neprecizat, de cele mai multe ori cote libere);

- rugozitatea suprafeei corespunztoare cu procedeul tehnologic de realizare a suprafeei;

- fr prescripii sau eventuale prescripii referitoare la forma geometric;

- eventuale prescripii referitoare la poziia suprafeei in raport cu suprafeele ce urmeaz a fi prelucrate.- suprafee auxiliare (de legtur) fac legtura intre suprafeele funcionale i cele de asamblare. Se caracterizeaz prin:

- precizia dimensional mic (neprecizat);

- rugozitatea suprafeei mare (cea care rezulta din procedeul de obinere a semifabricatului);

- fr prescripii referitoare la precizia de forma;

- fr prescripii referitoare la precizia de poziii.

Cunoscnd aceste elemente referitoare al tipurile de suprafee ce delimiteaz o pies n spaiu se poate stabili rolul funcional al unei piese fr a cunoate ansamblul din care face parte piesa sau se poate proiecta o pies care s ndeplineasc un anumit rol funcional impus.

Metoda folosit pentru stabilirea rolului funcional posibil sau pentru proiectarea unei piese care s ndeplineasc un anumit rol funcional impus poarta numele de metoda de analiz morfofuncional a suprafeelor.Acesta metod presupune parcurgerea intr-o succesiune logic a urmtoarelor etape:

- descompunerea piesei n suprafee ct mai simple (plane, cilindrice, conice, evolventice, elicoidale etc.);

notarea tuturor suprafeelor ce delimiteaz piesa in spaiu ;

analizarea fiecrei suprafee n parte din urmtoarele puncte de vedere: forma geometric a suprafeei, dimensiuni de gabarit, precizie dimensional, precizie de form, precizie de poziie, rugozitate i duritate;

ntocmirea uni graf suprafee caracteristici

stabilirea rolului funcional al piesei , se face n urma analizei de corelaie a diferitelor tipuri de suprafee obinute in graful suprafee caracteristici . Rolul funcional impus unei pese se obine presupunnd pentru suprafeele ce delimiteaz piesa in spaiu caracteristicile corespunztoare tipurilor de suprafee (de asamblare, funcionale, tehnologice, sau auxiliare).DESEN+TABEL SUPRAFETE

innd cont de rolul funcional al fiecrei suprafee n parte si analiznd forma i dimensiunile piesei, ne rezult c aceasta va fi folosit pentru fixarea/prinderea demontabila. CAPITOLUL 3Procedee tehnologice posibile de obinere a piesei semifabricat

n vederea alegerii unei metode sau a unui procedeu tehnologic de realizare a unei piese se ine cont de dezvoltarea industriei i de condiiile oferite.

Procedeul tehnologic ales trebuie s asigure o bun calitate a pieselor, la un pre de cost ct mai sczut.

Se face o analiz complex a procedeelor tehnologice pentru obinerea unor rezultate finale mai avantajoase.

Privind posibilitile de realizare a piesei se au n vedere urmtoarele:

desenul piesei

rolul funcional al suprafeelor

materialul ales, comportarea lui la prelucrare

numrul de buci ( producie anual )

utilajul de care dispune ntreprinderea

Principalele procedee de obinere a semifabricatelor metalice sunt urmtoarele:

turnare

aschiere sudare

tiere

Turnarea este un procedeu tehnologic de realizare a pieselor prin introducerea unui material metalic n stare lichid ntr-o cavitate special execut. Prin solidificarea topiturii rezult piesa turnat, care reproduce configuraia i dimensiunile cavitii de turnare.

Principalele procedee de turnare sunt:

n forme din amestec de formare obinuit

n forme coji, cu modele uor fuzibile

n forme metalice fr suprapresiune

n forme coji cu liant termoreactiv

n forme metalice cu suprapresiune

centrifugal

Prelucrarea prin deformare plastic se bazeaz pe plasticitatea metalelor, adic pe capacitatea acestora de a cpta deformaii permanente sub aciunea unor fore exterioare. Fcnd abstracie de unele pierderi tehnologice, inevitabile, prelucrarea prin deformare plastic reprezint un procedeu de prelucrare foarte avantajos n ceea ce privete economia de metal, fiind net superior prelucrrii prin achiere la care pierderile de material sub form de deeuri sunt foarte mari.

Procedeele de prelucrare prin aschiere sunt urmtoarele:Prelucrari prin aschiere

Din categoria prelucrarilor prin aschiere fac parte strunjirea, frezarea, filetarea, rabotarea, mortezarea, brosarea, repidicarea.

Prelucrarile prin aschiere presupun indepartarea de material de pe suprafata semifabricatului sub forma de aschii, iondepartarea de achii de pe semifabricat presupune o miscare relative intre scula si piesa.

Miscarea necesara detasarii de aschii se numeste miscare principala, iar miscarea care asigura eliminarea continua de aschii se numeste miscare de avans.

Cei mai importanti parametrii care caracterizeaza o prelucrare prin achiere sunt:

adancimea de aschiere;

avansul de aschiere;

viteza de avans;

turatia;

In principal orice masina unealta este compusa din o parte fixa care sustine toate elementele masinii, numita sasiu; una sau mai multe coloane pe care sunt ghidate saniile; cu saniile se realizeaza miscarile necesare prelucrarii cu ajutorul unor dispozitive specuifice; sculele se fixeaza pe sanii.

Mesele au rolul de a sustine piesele direct sau prin intermediul unor dispozitive.

Motorul de actionare . poate fi electric, hidraului sau chiar pneumatic.

Cutia de viteze are rolul de a asigura diferitele trepte de viteza necesare prelucrari.

Curia de avansuri care regleaza viteza miscarii de avans.

Strunjirea

Este operatia de prelucrare prin aschiere a suprafetelor interioare sau exterioare a pieselor, ce reprezinta in general corpuri de rotatie, cu ajutorul cutitelor pe masini unelte din grupa sturungurilor.

Piesa de prelucrat executa miscarea de rotatie (miscarea principala) iar cutitul executa miscarea de avans.

Prin strunjire se pot prelucra, in general piese de revolutie, cu suprafere cilindrice, conice, dar putem prelucra si suprafete plane prin sttrunjire plana.

Cutitele de strung (conform standardului ISC 20-100.10 Cutite de strung) se aleg corespunzator operatiei trebuie sa se realizeze.

Fixarea cutitelor se realizeaza cu ajutorul unor suporturi. Pentru prelucrare piesa se fixeaza in diferite dispozitive numite bacuri; papusa mobile, inima de antrenaresi alte dispozitive.

Necesitatea de adoptare a prelucrarii prin strunjire la diverse piese, precum si conditia de marire a productivitatii muncii, a condus la constructia unui numar mare de masini unelte care se incadreaza in categoria strungurilor. Astfel exista:

Strung Carusel se carcterizeaza prin faptul ca axul principal este pozitionat verical, ceea ce permite prelucrarea unor piese cu diametrul cuprin intre 800-2700 mm si o inaltime maxima de 8000 mm. Acesta asezare verticala a piesei conduce la o mai buna rigiditate.

Strungul Revolver se caracterizeaza prin faptul ca pemite montarea unui nr mare de scule (12 16 scule) care permite o prelucrare rapida a pieselor si ceea ce conduce la cresterea productivitatii.

Frezarea

Este procesul de prelucrare prin aschiere a suprefetelor plane, cilindrice sau profilate cu ajutorul unor scule cu mai multe taisuri numite freze si respectiv masini de frezat.

Miscarea principala este asigurate de scula, iar miscarea de avans de catre piesa de prelucrat.

Operatiile de frezare se pot clasifica in functie de:

suprafetele prelucrate: plane, cilindrice, profilate.

Sensul de rotatie al frezei in raport cu avansul piesei: Contra avansului sau in sensul avansului.

Directia de actionare a frezei: cilindrica, frontala, elicoidala.

Dupa forma dintilor: triungiulare, rotunde, trapezoidale.

Honuirea

Este o prelucrare prin achiere fin pentru aproape toate materialele, n ultima parte de confecionare a unei piese mecanice. Scopul acestei prelucrri este, de a obine forma i msura exact n calitateatribologic(tiina frecrii)dorit. Honuirea se aplic n special la finisareacilindilor motoarelorsau a cilindrilor hidraulici.

Braul de la maina de honuire se deplaseaz att n lungimea ct i n rotaie n jurul acestuia, ca dup honuire pe suprafaa piesei prelucrate se poate vedea acele ncrucisri de lini de prelucrare. Cnd cursa de honuire este mai lung, micarea n lungime este realizat de braul mainii. Cnd cursa de honuire este mai fina (scurt), atunci micrile axiale pot fi realizate i de piesa n prelucrare. Honuirea se poate face pe main de strungit orizontal sauvertical, dar de obicei sunt maini speciale pentru aceast prelucrare. Sculele pentru honuire, sunt prevzute la partea de prelucrare cu materiale ca;diamantul,corindonulsau alte materiale foarte durabile.

O honuire mai nou este honuirea culaser, care prin exactitatea ei poate reduce uzura piesei honuite, remarcabil fa de cele honuite clasic.

CAPITOLUL 4

Obinerea piesei semifabricat printr-un procedeu tehnologic de turnareTurnarea, ca procedeu tehnologic este una din cele mai vechi metode de obinere a pieselor prin punere in forma, dezvoltate de om. Turnarea intervine ntotdeauna ca metoda tehnologica distinct la materialele care sunt elaborate in stare lichida sau vscoasa. mpreun cu prelucrrile prin matriare si cu cele de formare prin sintetizare sunt utilizate in mod nemijlocit la realizarea formei pieselor spre deosebire de alte prelucrri, unde forma rezulta prin mijlocirea unor procese tehnologice preliminare distincte (laminare, tragere, forjare libera, achiere si microachiere).

Prin turnare se pot realiza forme practic nelimitate, piese cu mase diverse, de la fraciuni de gram si pana la sute de tone, care i gsesc utilizri in toate domeniile de activitate.

Procesele de execuie a pieselor prin turnare se remarca prin urmtoarele avantaje:

- permit realizarea de piese cu configuraii diverse, in clasele de precizie 6..16, cu suprafee de rugozitate Ra=1,6...200 m;

permit realizarea de piese cu proprieti diferite in seciune (unimaterial, polimaterial);

creeaz posibilitatea obinerii de adaosuri de prelucrare minime ( fata de forjarea libera, sau prelucrrile prin achiere);

creeaz posibilitatea de automatizare complexa a procesului tehnologic, fapt ce permite repetabilitatea preciziei si a caracteristicilor mecanice, la toate loturile de piese de acelai tip;

- permit obinerea unei structuri uniforme a materialului piesei, fapt ce i confer acesteia o rezisten multidirecional. In general, compactitatea, structura i rezistenta mecanica a pieselor turnate sunt inferioare pieselor similare realizate prin deformare plastica (deoarece acestea poseda o rezistenta unidirecional, dup direcii prefereniale).

Dintre dezavantajele procedeelor de realizare a pieselor prin turnare se pot enumera:

- consum mare de manopera, ndeosebi la turnarea in forme temporare;

- costuri ridicate pentru materialele auxiliare;

- consum mare de energie pentru elaborarea si meninerea materialelor in stare lichida la temperatura de turnare;

- necesit msuri eficiente contra polurii mediului si pentru mbuntirea condiiilor de munc.

Se pot prelucra prin turnare materiale metalice si nemetalice , in producie de serie sau de unicate.

De menionat c , prin turnare se pot realiza att piese/semifabricate dintr-un material unic, sau din cel puin doua materiale ( acoperiri prin turnare statica sau centrifugala, utilizarea turnrii cu inserii, obinerea prin turnare a materialelor compozite etc.).

Tendina actual este de a eficientiza procesele de producie prin reducerea adaosurilor de prelucrare si a operaiilor de prelucrare dimensionala ulterioare. Din acest motiv, procedeele de punere in forma, ntre care i turnarea, capt o atenie deosebit, cunoscnd un grad mai ridicat de perfeciune i inovare fa de alte procedee.

In funcie de domeniul de aplicare al procesului de turnare (tehnologii mecanice, metalurgice, de mecanica fina, de tehnica dentara, de prelucrri de industria chimica, de construcii etc.), pot exista denumiri specifice, care sunt sinonime.

Principalele denumiri cu care se prezint in continuare.

Amestecul de formare este materialul din care e realizeaz interiorul formei de turnare ( la turnare in forme temporare), fiind compus din doua elemente: un material granulat, care are rolul de a se modela dup configuraia modelului si de a umple rama de formare, si un liant, care confer rezistenta si stabilitate formei de turnare, permind ulterior dezbaterea formei pentru extragerea piesei. Amestecul de formare trebuie sa aib o bun refractaritate, pentru a rezista la contactul cu topitura, precum si o granulaie corespunztoare, pentru a asigura etaneitatea pereilor cavitaii formei.

Forma de turnare este scula specifica procesului tehnologic de turnare care conine cavitatea de turnare reeaua de turnare si canalele de evacuare a gazelor. Cu ajutorul ei se realizeaz configuraia ,gabaritul si calitatea suprafeei piesei.

Formarea este denumirea generica a operaiilor prin care se realizeaz forma de turnare; acest termen se refera numai la realizarea formelor temporare i semitemporare, confecionate din amestecuri de formare. Formele permanente , de tipul matrielor si al cochilelor se realizeaz prin turnare sau forjare, urmate de prelucrri mecanice, tratamente termice i de suprafa .

Extragerea piesei denumete operaia de scoatere a piesei solidificate din forma de turnare.

Miezul este o parte distincta a formei de turnare, cu ajutorul cruia se obin golurile interioare ale piese turnate. Miezurile pot fi permanente(la turnare in matrie sau cochile) sau temporare ( la turnarea in cochile sau in forme temporare).Formarea miezurilor se fa ce cu ajutorul cutiilor de miez.

Modelul de turnatorie este o macheta tridimensionala care reproduce aproape identic piesa, mrit corespunztor in funcie de caracteristica de contracie ala solidificare a materialului piesei si servete in operaiile de formare.

Mulajul este un model intermediar (negativul formei piesei reale); servete la realizarea modelului de turnatorie(pozitivul formei piesei).

Reeaua de turnare este partea tehnologica a cavitaii formei de turnare, care conine plnia d turnare, totalitatea canalelor de conducere a materialului lichid spre cavitatea piesei, precum si maselotele. Pentru formarea reelei de turnare se realizeaz modele corespunztoare.

Turnabilitatea este proprietatea tehnologica a unui material ce definete capacitatea acestuia de a capt dup solidificare configuraia geometrica si dimensiunile unei forme geometrice in care se introduce in stare lichida sau lichido-vscoas. Este o proprietate tehnologica complexa, care determina posibilitile unui material de a fi prelucrat prin turnare; ea este influenat de mrimi fizice precum: fuzibilitatea, fluiditatea, contracia de solidificare etc.

Turnarea este denumirea generica a unor grupe de procese tehnologice de realizare a pieselor semifabricat i/sau finite .

Proprieti de turnare ale metalelor i aliajelor

1. Turnabilitatea: proprietatea tehnologic global , care reflect comportarea materialelor n raport cu procedeele tehnologice din grupa turnrii . Ea se exprim prin calificative : foarte bun , bun , satisfctoare , slab , nesatisfctoare .

2. Fuzibilitatea : este proprietatea materialului de a trece n stare topit .

3. Fluiditatea: este proprietatea materialului aflat n stare lichid sau vscoas de a curge i umple toate detaliile cavitaii formei de turnare.

4. Contracia: este proprietatea materialului metalic de a-i micora volumul n timpul solidificrii .

5. Segregarea: este separarea constituenilor unui amestec eterogen astfel nct distribuia acestora nu mai este uniform .

6. Absorbia gazelor: exprim proprietatea de a dizolva gaze .

La proiectarea modelelor i a cutiilor de miez trebuie parcurse urmtoarele etape:

1. stabilirea rolului funcional al piesei se face pe baza metodei de analiz morfofuncional a suprafeelor;

2. alegerea materialului optim pentru confecionarea piesei - se folosete metoda de analiz a valorilor optime;

3. ntocmirea desenului piesei brut turnate se face pornind de la desenul piesei finite, pe care se adaug:

-Ap - adaosuri de prelucrare, pe toate suprafeele a cror precizii dimensionale i rugoziti nu pot rezulta direct din turnare;

-At - adaosuri tehnologice, pentru toate suprafeele a cror configuraie sau poziie nu poate fi obinuit direct prin turnare sau n vederea simplificrii formei tehnologice a piesei;

-A - adaosuri de nclinare, care faciliteaz scoaterea modelului din form i a piesei din form. Valoarea adaosurilor de nclinare depinde de poziia planului de separaie;

-Rc - adaosuri sub forma razelor de racordare constructive, n scopul de a evita apariia defectelor de tipul fisurilor i crpturilor;

-Ac - adaosuri de contracie. Stabilirea acestuia se face n funcie de natura materialului de turnat;

4. ntocmirea desenului modelului se face pornind de la desenul piesei brut turnate inndu-se seama de valorile adaosurilor de contracie i de numrul i forma mrcilor;

5. ntocmirea desenului cutiilor de miez se face innd cont de configuraia interiorului piesei brut turnate care indic numrul i forma miezurilor.

Alegerea planului de separaie se face innd cont de urmtoarele recomandri:

s fie, pe ct posibil, plan de simetrie;

s fie, pe ct posibil, un plan drept;

s fie situat n poziie orizontal;

s conin suprafaa cea mai mare a piesei.

Stabilirea adaosului de contracie, se face utiliznd formula: (mm)unde:

dm dimensiunea modelului;

dp dimensiunea piesei;

k contracia liniar Execuia cavitii de turnare i turnarea propriuzis

Pentru obinerea piesei, se folosete modelul format din semiforma superioar i semiforma inferioar asamblate dea lungul planului de separaie X-X cu tifturi de centrare. Pentru obinerea cavitii se utilizeaz semimodelul inferior care se plaseaz n interiorul semiramei n care se pune amestecul de model i amestecul de umplere. Cavitatea se obine cu ajutorul semimodelului superior plasat n semirama superioar n care se pune amestec de umplere. Rezult cavitatea de turnare.

Lichidul se toarn prin reeaua de turnare format din plnie, piciorul plniei i canalul de alimentare. Evacuarea gazelor i a aerului din cavitatea de tunare se realizeaz prin canale i rsufltoare, n urma solidificrii metalului sau aliajului lichid rezultnd piesa brut turnat care are o bavur n planul de separaie i resturi ale reelei de turnare . n urma operaiei de debavurare rezult piesa turnat . _1040830568.unknown

_1040830702.unknown

_1040591966.unknown