TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia...

95
FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela STRNAD TEHNOLOGIA MATERIALELOR Îndrumar de laborator 2005

Transcript of TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia...

Page 1: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

FACULTATEA DE INGINERIE

Gabriela STRNAD

TEHNOLOGIA MATERIALELOR

Îndrumar de laborator

2005

Page 2: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Referenţi ştiinţifici:

Prof.dr.ing. Dumitru ŞOAITA, Universitatea ,,Petru Maior” din Tg.Mureş Prof.dr.ing. Teodor SOCACIU, Universitatea ,,Petru Maior” din Tg.Mureş

Reproducerea integrală sau parţială a textului sau ilustraţiilor din aceastã lucrare este

permisă numai cu acordul autorului.

Tehnoredactare computerizată : autorul

Corectura : autorul

Multiplicare : Petru Pop

Legătorie : Lenuţa Pop

__________________________________________________

Bun de tipar : 31.10.2005 Tiraj : 27 ex.

CZU: 62.002.3 ________________________________________

Tiparul executat la Universitatea ,,Petru Maior” din Târgu-Mureş

Page 3: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MUREŞ FACULTATEA DE INGINERIE

Gabriela STRNAD

TEHNOLOGIA MATERIALELOR

Îndrumar de laborator

2005

Page 4: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 3

CUPRINS pagina

Lucrarea 1. Determinarea durităţii prin metoda Brinell ........................................ 5

Lucrarea 2. Determinarea durităţii prin metoda Poldi .......................................... 9

Lucrarea 3. Determinarea durităţii prin metoda Rockwell ................................... 13

Lucrarea 4. Determinarea durităţii prin metoda Vickers ........................................ 19

Lucrarea 5. Compararea valorilor de duritate determinate

prin diverse metode ................................................................ 23

Lucrarea 6. Încercarea de ambutisare prin metoda Erichsen ............................. 31

Lucrarea 7. Confecţionarea manuală a formelor de turnare ................................ 35

Lucrarea 8. Măsurarea gradului de îndesare a formelor

şi miezurilor în stare crudă ..................................................... 39

Lucrarea 9. Laminarea tablelor şi benzilor ........................................................... 41

Lucrarea 10. Operaţii de bază ale forjării libere ..................................................... 45

Lucrarea 11. Sudarea manuală cu electrozi metalici înveliţi

şi arc electric descoperit ......................................................... 55

Lucrarea 12. Sudarea prin puncte .......................................................................... 63

Lucrarea 13. Prelucrarea prin strunjire .................................................................. 69

Lucrarea 14. Prelucrarea prin frezare ..................................................................... 79

Lucrarea 15. Prelucrarea prin rabotare şi mortezare ............................................ 87

Page 5: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

4 Îndrumar de laborator

Page 6: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 5 LUCRAREA NR. 1.

DETERMINAREA DURITĂŢII PRIN METODA BRINELL

1. Scopul lucrării.

• Studierea proprietăţilor materialelor metalice pe baza valorilor de duritate determinate pe materiale omogene.

• Familiarizarea studenţilor cu metodele statice de determinare a durităţii utilizate în laboratoarele uzinale.

2. Consideraţii generale. Încercarea de duritate Brinell este o metodă de bază pentru stabilirea durităţii

pieselor metalice netratate termic (cu durităţi mai mici de 650 HB); ea constă în imprimarea unui penetrator (bilă de oţel călit sau carbură metalică de diametru D) pe suprafaţa unei epruvete şi măsurarea diametrului amprentei d lăsate pe suprafaţă după îndepărtarea forţei F, aplicată perpendicular pe suprafaţa acesteia (fig. 1.1).

Duritatea Brinell se defineşte ca fiind raportul dintre forţa de încercare şi aria amprentei S care se consideră o calotă sferică:

S

FHB =

[kgf/mm2]

în care:

( )22

2dDDDS −−××=

π [mm2]

D - diametrul bilei [mm] F - forţa de încercare [N] d - diametrul mediu al amprentei [mm]

2

21dd

d+

= [mm]

În practică, valoarea durităţii nu se calculează pentru fiecare determinare în parte, ci se extrage din tabele în funcţie de F, D şi d.

Simbolul HB este precedat de valoarea durităţii şi se completează cu un indice care precizează condiţiile de încercare, în următoarea ordine:

a) diametrul bilei, în milimetri; b) numărul care reprezintă forţa de încercare, în kgf; c) durata de aplicare a forţei, în secunde, dacă aceasta diferă de timpul precizat.

Fig.1.1. Principiul încercării durităţii după metoda Brinell şi poziţia

relativă a urmelor

Page 7: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

6 Îndrumar de laborator EXEMPLUL 1: 350 HB 5/750 ⇒ duritate Brinell de 350, măsurată cu o bilă de oţel cu diametrul de 5 mm la o forţă de încercare de 750 kgf, aplicată timp de 2 până la 8 s. EXEMPLUL 2: 600 HB 1/30/20 ⇒ duritate Brinell de 600, măsurată cu o bilă de metal dur cu diametrul de 1 mm la o forţă de încercare de 30 kgf, aplicată timp de 20 s.

Bilele folosite sunt executate din oţel călit sau carbură de wolfram, au suprafaţa

lustruită şi fără defecte, iar diametrele lor nominale pot fi:10; 5; 2,5; 2; 1 mm. Încercarea trebuie să se efectueze pe o suprafaţă netedă şi plană, lipsită de oxizi

şi de substanţe străine şi, în special, lipsită de lubrifianţi. Epruveta trebuie să aibă o stare de suprafaţă care să permită o măsurare precisă a amprentei. Pregătirea ei trebuie realizată astfel încât orice afectare a suprafeţei, de exemplu prin încălzire sau prin ecruisare, să fie diminuată. După încercare nu trebuie să fie vizibilă nici o deformaţie pe suprafaţa opusă a epruvetei.

Ca regulă generală, încercarea se efectuează la temperatura ambiantă, în limite cuprinse între 10°C şi 35°C. Încercările efectuate în condiţii controlate trebuie să fie efectuate la o temperatură de (23 ± 5)°C. Forţa de încercare trebuie aleasă astfel încât diametrul amprentei d să fie cuprins între valorile (0,24 ... 0,6)xD.

Diametrul bilei trebuie ales cât mai mare, astfel încât să se obţină cea mai mare amprentă posibilă, cu scopul de a încerca o suprafaţă reprezentativă a epruvetei. În cazul în care grosimea epruvetei permite, se recomandă utilizarea unei bile cu diametrul de 10 mm. Epruveta trebuie plasată pe un suport rigid. Suprafeţele în contact trebuie să fie curate şi lipsite de corpuri străine (ulei, murdărie). Este important ca epruveta să fie menţinută bine strânsă pe suport astfel încât să nu se deplaseze în timpul încercării. 3. Utilaj, aparatură şi materiale folosite.

Aparatul utilizat pentru încercarea durităţii prin metoda Brinell este prezentat în

figura 1.2. Sarcina de încărcare se comandă în mod mecanic de la butonul 17, prin multiplicarea forţei prin intermediul unor greutăţi 7, atârnate la extremitatea pârghiei 4. Amplificarea se face în două etaje (1:4 şi 1:10) la raportul 1:40 prin pârghiile 1, 4 şi jugul 2. Timpul de menţinere al sarcinii este reglabil între 15 şi 45 s, cu descărcare automată, prin acţionarea unui inversor de faze legat în circuitul motorului 9.

Piesele de încercat (epruvetele) 15, trebuie să îndeplinească condiţiile prevăzute în SR EN 10003-1. Astfel, suprafaţa de examinat trebuie să fie plană, fără porţiuni oxidate, cu un grad de prelucrare care să permită măsurarea urmei cu precizia cerută. Ea se prelucrează prin frezare sau strunjire până la rugozitatea Ra = 2,5 pentru încercări cu bile de ∅ 5 şi ∅ 10 mm şi prin rectificare la Ra = 1,25 pentru încercări cu bile de ∅ 2,5 mm sau mai mici. Se vor evita încălzirile excesive, cât şi prelucrările care provoacă o ecruisare a suprafeţei. Se interzice prelucrarea epruvetei prin rabotare.

Grosimea minimă a epruvetei trebuie să fie de cel puţin 8 ori adâncimea h a urmei.

4. Modul de lucru.

În funcţie de calitatea materialului din care este confecţionată epruveta se stabilesc condiţiile de încercare (diametrul bilei, sarcina de încercare, timpul de menţinere a sarcinii) şi:

- se reglează aparatul; - se aşează epruveta 15 pe platoul de reazem 14; - se ridică epruveta cu ajutorul roţii de manevrare 12 spre penetratorul 16 şi

se imobilizează între platoul de reazem şi carcasa de sprijin;

Page 8: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 7

- se aplică, menţine şi se descarcă sarcina; - se măsoară dimensiunile urmei pe ecranul 21; - se determină valorile durităţii.

Aplicarea, menţinerea şi descărcarea sarcinii decurge astfel: operatorul apasă maneta de pornire în jos până la refuz, după care o lasă să revină într-o poziţie în care ea se opreşte. La apăsarea manetei se pune în mişcare motorul şi reductorul de viteză 11, concomitent cu schimbarea poziţiei capului rotativ 18, prin care penetratorul 16 se aduce în poziţie verticală deasupra epruvetei. Tija de sprijin a pârghiei pentru greutăţi 6 coboară şi sarcina se aplică prin intermediul penetratorului 16 pe epruveta 15.

La sfârşit de cursă, un braţ de pe axul reductorului 11 acţionează asupra unui microîntrerupător care comandă inversarea sensului de rotaţie. Tija de sprijin 6 se ridică şi aduce sistemul de pârghii 1, 4 din nou în poziţia de repaos. Electromagnetul 3 declanşează maneta de pornire aducând-o în poziţie iniţială şi, concomitent, obiectivul 19 ajunge în poziţie verticală. Urma rămasă pe epruvetă se proiectează prin obiectiv pe ecranul 21.

Fig.1.2. Schema cinematică a aparatului pentru măsurarea durităţii prin metoda Brinell de tip "Balanţa" Sibiu

1,4 - pârghii; 2 - jug; 3 - electromagnet; 5 - rolă; 6 - tijă de sprijin; 7 - greutăţi; 8 - batiu; 9 - motor electric; 10 - cuplaj; 11 - reductor melcat; 12 - roată de manevră; 13 - şurub de ridicare; 14 - platou de reazem; 15 - epruvetă; 16 - penetrator; 17 - buton de încărcare;

18 - cap de rotaţie; 19 - obiectiv; 20 - lampă de semnalizare; 21 - ecran.

Page 9: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

8 Îndrumar de laborator

Măsurarea diametrului urmei (d) se face cu ajutorul riglei gradate pe două direcţii perpendiculare. Diferenţa dintre valorile celor două diametre perpendiculare trebuie să fie mai mică de 2% din valoarea diametrului minim. În caz contrar încercarea se repetă. Diametrul urmei se stabileşte ca medie aritmetică a celor două diametre.

Determinarea durităţii se face cu ajutorul tabelelor din SR EN 10003-1 prezente în laborator, pentru fiecare material executându-se minimum 3 încercări.

5. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii.

Valorile experimentale măsurate se vor trece în tabelul de mai jos, pe baza lor stabilindu-se valorile de duritate Brinell. Se vor trage concluzii privind mărimea durităţii Brinell a diferitelor materiale încercate.

Condiţiile încercării

DIAMETRUL URMEI DURITATEA BRINELL

F D t d1 d2 dm

Nr crt

Calitatea materia-

lului încercat kgf mm s mm mm mm

După SR EN

Calculată HB

Page 10: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 9 LUCRAREA NR. 2.

DETERMINAREA DURITĂŢII PRIN METODA POLDI

1. Scopul lucrării.

Însuşirea unei metode rapide de determinare a durităţii pieselor de gabarit mare, în locuri inaccesibile aparatelor de duritate statică. Ca urmare a unor erori în limita de ±10%, metoda, nestandardizată, este admisă doar pentru obţinerea unor valori informative. 2. Consideraţii generale.

Ciocanul Poldi foloseşte principiul metodei Brinell cu deosebirea că amprenta nu se realizează printr-o sarcină statică, ci printr-o sarcină dinamică variabilă. Această sarcină se aplică prin lovirea cu un ciocan de mână a percutorului aparatului. Bila din oţel a ciocanului Poldi imprimă concomitent două urme: una pe piesa de încercat şi alta pe bara de comparaţie, aceasta din urmă având o duritate Brinell HBb cunoscută. Comparând suprafaţa amprentei de pe piesa de încercat cu suprafaţa amprentei de pe bara de comparaţie se determină duritatea HBp a piesei. Notând forţa de lovire cu F, relaţia pentru determinarea durităţii piesei este:

)dDD(2

D.

FHB

2p

2p

−−π

= (1)

iar pentru duritatea barei de comparaţie:

)dDD(

2

D

FHB

2b

2b

−−π

= (2)

în care: HBp - duritatea piesei de încercat [daN/mm2] HBb - duritatea barei de comparaţie [daN/mm2] D - diametrul bilei (care este de 10 mm) [mm] dp - diametrul urmei pe piesa de încercat [mm] db - diametrul urmei pe bara de comparaţie [mm]; Făcând raportul dintre formulele (2) şi (1):

2

b

p

2b

2

bp

2

p

b )d

d(

dDD

dDD

HB

HB≅

−−

−−

=

adică

2

p

bbp )

d

d(HBHB =

Deci, cunoscând duritatea HBb a barei de comparaţie şi măsurând diametrele amprentelor imprimate de bilă sub acţiunea sarcinii de lovire F, atât pe suprafaţa barei de

Fig. 2.1. Principiul încercării durităţii cu ciocanul Poldi

Page 11: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

10 Îndrumar de laborator comparaţie cât şi pe suprafaţa piesei de încercat, se poate determina duritatea HBp a piesei de încercat.

Fiecare aparat este însoţit de o tabelă proprie, în care sunt date valorile durităţii piesei de încercat în funcţie de materialul de încercat.

Aceste tabele au fost calculate luând ca bază pentru bara de comparaţie o duritate de 201 daN/mm2 (HB), ceea ce corespunde unei rezistenţe de rupere la tracţiune σr = 70 daN/mm2.

Din cauza deformaţiilor proprii ale bilelor de oţel, intervalul de duritate explorabil prin această metodă se extinde numai până la 450 HB.

3. Utilaj, aparatură şi materiale folosite. Epruvetele şi piesele de încercat trebuie să îndeplinească condiţiile prevăzute pentru piese şi epruvete la încercarea durităţii după metoda Brinell. Bara de comparaţie este o prismă pătrată de duritate Brinell cunoscută (marcată la vârf de serviciul metrologic), în general 201 HB. Ciocanul Poldi (fig. 2.2), constă dintr-un corp 1, în care este montată piesa 2 de fixare a bilei 3. Bila 3, din oţel călit, având diametrul de 10 mm, este aşezată în piesa 2, fiind reţinută de un arc 4. În interiorul corpului 1 al aparatului se află percutorul cu umăr 5 şi arcul spiral 4. Între bila 3 şi percutorul 5 se introduce bara de comparaţie 6 care va fi apăsată şi deci fixată cu ajutorul arcului spiral 4 prin intermediul percutorului 5. Deoarece partea de capăt a poansonului se uzează şi se deformează, este necesară rectificarea lui periodică. Ciocanul cu care se realizează sarcina de lovire este un ciocan de mână cu masa minimă de 300 g. Pentru măsurarea diametrelor diferitelor amprente se utilizează o lupă montată pe un tub de vizat, care are la partea inferioară o scală gradată în zecimi de milimetru.

4. Modul de lucru.

Se examinează aspectul exterior al piesei destinate pentru măsurarea durităţii şi, în cazul în care suprafaţa ei nu este suficient de uniformă sau plană, se netezeşte cu o pilă sau la polizor.

Se introduce bara de comparaţie în locaşul aparatului, între bilă şi percutor. Percutorul exercită o presiune energică asupra barei de comparaţie prin arcul

spiral interior. Aparatul, încărcat cu bara de comparaţie, se aşează cu bila perpendicular pe

suprafaţa pregătită. Cu o lovitură de ciocan (nu prea puternică) se creează două amprente (calote

sferice): una în suprafaţa de încercat şi a doua în suprafaţa barei de comparaţie.

Fig. 2.2. Ciocanul Poldi 1 - corp; 2 - piesă de fixare; 3 - bilă; 4 - arc; 5 - percutor;

6 - bară de comparaţie; 7 - epruvetă

Page 12: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 11

Diametrul cercului de bază al calotei sferice se recomandă să nu fie mai mare de 4,2 mm, căci altfel, prin cedarea marginilor barei de comparaţie, sunt denaturate rezultatele măsurătorii. În consecinţă, lovitura trebuie să fie scurtă, nu prea puternică, bine dirijată, pentru a se evita lovituri duble care ar putea duce la rezultate denaturate.

Se măsoară diametrul cercului de bază al calotei sferice cu ajutorul lupei. La măsurarea amprentelor se vor avea în vedere următoarele: - amprentele în porţiuni poroase nu sunt semnificative; - pentru amprentele ovale se calculează diametrul mediu; - distanţele dintre amprentele epruvetei vor fi mai mari de 15 mm.

5. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii.

Se înregistrează datele experimentale în tabelul 2.1. Tabelul 2.1.

Duritatea HB (ciocan Poldi)

Nr.crt.

Calitatea materialului STAS

Rezistenţa efectivă de rupere σr a barei de comparaţie

Coeficient de corecţie

70K rbσ

=

Diametrul mediu dp a două citiri în două direcţii perpendicu-lare [mm] PE PIESA

Diametrul mediu db a două citiri în două direcţii perpendicu-lare [mm] PE BARĂ

citită HB1

corectată

HBp=KxHB1

Determinarea cifrei de duritate se face astfel: se caută pentru materialul respectiv,

în tabelele anexate aparatului, intersecţia dintre coloana şi linia diametrelor citite, obţinându-se rezultatul încercării în unităţi Brinell (ciocan Poldi).

Barele de comparaţie au durităţi apropiate de 200 HB şi rezistenţa de rupere la tracţiune apropiată de 70 daN/mm2, însă aceste valori diferă de la o bară de comparaţie la alta. De aceea, cifra de duritate găsită va fi înmulţită cu un coeficient de corecţie K egal cu valoarea raportului dintre rezistenţa efectivă de rupere la tracţiune a barei de comparaţie şi 70. Bara de comparaţie este marcată la vârf, de către serviciul metrologic, cu valoarea rezistenţei efective de rupere la tracţiune şi coeficientul de corecţie K cu care trebuie să înmulţim duritatea aflată din tabele.

De exemplu:

σr 66 67 68 69 70 71 72 73 74 K 0,943 0,957 0,971 0,986 1 1,014 1,029 1,043 1,057

Rezultatul încercării durităţii unui material este recomandabil să fie media

aritmetică a rezultatelor obţinute la cel puţin două imprimări făcute succesiv pe suprafaţa aceleiaşi piese.

Page 13: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

12 Îndrumar de laborator

Duritatea determinată se va exprima în cifre întregi. Pe buletinul de analiză se trece simbolul durităţii Brinell (HB) completat, în paranteză, cu denumirea metodei de încercare folosite (Ciocan Poldi).

Cifrele din tabelele anexate aparatului pentru fontă, alamă turnată, alamă laminată, aliaje de aluminiu, cupru laminat şi bronz turnat reprezintă cifrele de duritate Brinell (ciocan Poldi). În tabelele pentru oţel recopt şi oţel îmbunătăţit, cifrele din rândul superior reprezintă rezistenţa de rupere la tracţiune (kgf/mm2), iar cifrele din rândul inferior reprezintă valoarea durităţii Brinell (ciocan Poldi).

Page 14: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 13

LUCRAREA NR. 3.

DETERMINAREA DURITĂŢII PRIN METODA ROCKWELL

1. Scopul lucrării.

Însuşirea unei metode pentru determinarea durităţii unor materiale ca: metale dure, oţeluri călite, oţeluri îmbunătăţite, oţeluri netratate, metale şi aliaje neferoase, fonte, etc., atât în fluxul tehnologic de producţie, cât şi în laboratoare de încercări ale materialelor. 2. Consideraţii generale.

Condiţiile de încercare a durităţii după această metodă sunt stabilite în standardele STAS 493-91 şi STAS 8251-82.

Încercarea constă în apăsarea unui penetrator (con de diamant sau bilă de oţel) cu o sarcină iniţială F0 şi apoi cu o sarcină F1 şi măsurarea adâncimii remanente de pătrundere (e) după îndepărtarea suprasarcinii, menţinându-se aplicată sarcina iniţială. Unitatea de măsură pentru (e) este de 0,002 mm (fig. 3.1)

Prin apăsarea unui penetrator pe suprafaţa unui metal se produce o deformaţie elastico-plastică măsurabilă, de exemplu, prin adâncimea de pătrundere. Prin îndepărtarea sarcinii care apasă penetratorul, deformaţia elastică dispare, rămânând numai cea plastică (remanentă), adică adâncimea de pătrundere a penetratorului se reduce. Cu cât un corp este mai dur, cu atât deformaţiile plastice sunt mai mici în comparaţie cu cele elastice. În felul acesta adâncimea remanentă de pătrundere (e) a penetratorului este o mărime care se află într-un raport invers proporţional cu duritatea materialului de încercat. Pentru a exprima cifrele de duritate într-o scară direct crescătoare, se ia ca valoare a durităţii diferenţa dintre o constantă E şi valoarea adâncimii remanente de pătrundere a penetratorului (e) care a fost apăsat cu o forţă determinată.

Deci, duritatea Rockwell reprezintă diferenţa dintre o adâncime convenţională dată (E) şi adâncimea pătrunderii remanente (e) a penetratorului sub o sarcină F1, adâncime măsurată faţă de poziţia penetratorului sub sarcina iniţială F0.

Fig. 3.1. Schema de principiu a măsurării durităţii prin metoda Rockwell a – cu penetrator con de diamant b – cu penetrator bilă de oţel

Page 15: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

14 Îndrumar de laborator Scările şi domeniile de aplicare sunt cele prezentate în tabelul 3.1.

Tabelul 3.1. Scara

durităţii Rockwell

Simbolul durităţii

Tipul penetratorului Sarcina iniţială

F0

Supra sarcina

F1

Sarcina totală

F

Domeniul de aplicare (intervalul

de durităţi)

A HRA con de diamant *) 98,07 N 490,3 N 588,4 N 20… 88 HRA

B HRB bilă de oţel 1,5875 mm 98,07 N 882,6 N 980,7 N 20…100 HRB

C HRC con de diamant *) 98,07 N 1,373 kN 1,471 kN 20… 70 HRC

D HRD con de diamant *) 98,07 N 882,6 N 980,7 N 40… 77 HRD

E HRE bilă de oţel 3,175 mm 98,07 N 882,6 N 980,7 N 70…100 HRE

F HRF bilă de oţel 1,5875 mm 98,07 N 490,3 N 588,4 N 60…100 HRF

G HRG bilă de oţel 1,5875 mm 98,07 N 1,373 kN 1,471 kN 30 … 94 HRG

H HRH bilă de oţel 3,175 mm 98,07 N 490,3 N 588,4 N 80…100 HRH

K HRK bilă de oţel 3,175 mm 98,07 N 1,373 kN 1,471 kN 40…100 HRK

*)cu unghiul la vârf de 1200 şi raza de la vârf de 0,200 mm.

Pentru indicarea durităţii Rockwell se foloseşte simbolul HR precedat de valoarea durităţii şi urmat de o literă corespunzătoare scării. De exemplu: 59 HRC - duritate Rockwell de 59, măsurată pe scara C. Duritatea se exprimă prin numere întregi, făcându-se rotunjirea cu o precizie de ± 0,5 HR.

Metoda Rockwell de determinare a durităţii foloseşte ca penetrator: • con de diamant cu unghiul între generatoare de 1200 ± 0,50, terminat

cu o calotă sferică cu raza de 0,2 mm (încercările A şi C) • bilă din oţel călit fie cu diametrul de 1,5875 (1/16") ± 0,035 mm, fie de

3,175 (1/8") ± 0,035 mm, duritatea minimă a bilei fiind de 850 HV şi la a cărei determinare s-a ţinut cont de curbura ei.

Succesiunea operaţiilor pe fazele încercării este următoarea:

• Faza I: Penetratorul încărcat cu sarcina F0 se aplică lent şi fără şocuri, perpendicular pe suprafaţa piesei de încercat.

• Faza II: Se aduce reperul zero al cadranului în dreptul acului indicator şi apoi se aplică suprasarcina F1. Viteza de aplicare a suprasarcinii sau viteza de deplasare a suprasarcinii înainte de a se aşeza pe penetrator trebuie să fie cuprinsă între 0,8 ÷1 mm/s.

• Faza III: Se îndepărtează suprasarcina F1 (păstrând sarcina iniţială F0). Se citeşte pe cadranul aparatului duritatea piesei în unităţi HR (corespunzătoare HRA, HRB, HRC, HRF sau HRG) dată de relaţia:

HR = E - e

3. Utilaj, aparatură şi materiale folosite. Epruveta sau piesa a cărei duritate se doreşte să se măsoare, trebuie să îndeplinească cerinţele prevăzute de STAS 493 -91. Astfel, suprafaţa probei trebuie să fie netedă, cu o rugozitate Ra de maximum 1,6, lipsită de oxizi, impurităţi, lubrifianţi sau defecte de suprafaţă. La prelucrarea suprafeţei probei trebuie să se evite ecruisarea şi încălzirea la temperaturi ce ar putea provoca modificări de structură ale materialului.

Page 16: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 15 Încercarea se va efectua pe suprafeţe plane sau curbe cu diametrul mai mare de 25 mm. Grosimea piesei - b - sau a stratului superficial de încercat trebuie să fie de cel puţin de zece ori mai mare decât adâncimea remanentă de pătrundere - e. După încercare, suprafaţa piesei opusă celei căreia asupra căreia se aplică forţele nu trebuie să prezinte nici un fel de deformaţii datorate încercării. Încercarea se execută la temperatura ambiantă în limitele 10...35°C. În cazuri deosebite sau de litigiu, încercarea se efectuează la temperatura de 23 ± 5°C.

Aparatele de încercare a durităţii Rockwell se deosebesc de aparatele Brinell şi Vickers, atât prin faptul că încărcarea se desfăşoară în două trepte (mai întâi sarcina iniţială F0 şi apoi sarcina totală F), cât şi prin faptul că dispozitivul de măsurare face parte integrantă din aparat. Aparatele de încercare a durităţii, penetratorul (con de diamant sau bilă de oţel) şi dispozitivul de măsurare a adâncimii de penetrare trebuie să îndeplinească condiţiile din STAS 7169/3-88.

În fig.3.2. este prezentată schema simplificată a unui aparat Rockwell. În interiorul carcasei metalice 1 a aparatului, se găseşte mecanismul de încărcare, compus din pârghia de încărcare 4, greutăţile 3, amortizorul 2 şi arcul 5 pentru realizarea sarcinii iniţiale. Pârghia de încărcare acţionează asupra penetratorului 8 ghidat în carcasa 7.

Adâncimea de penetrare este măsurată cu ajutorul ceasului comparator 6. Epruveta sau piesa de încercat se aşează pe platoul de reazem 10, care se poate

regla în înălţime cu ajutorul roţii de manevrare 11, care acţionează asupra şurubului de ridicare 12.

4. Modul de lucru.

Încercările de duritate Rockwell cuprind următoarele operaţii: 1. Pregătirea piesei de încercat; se face conform celor arătate la punctul precedent. 2. Aşezarea piesei de încercat pe platoul de reazem 10, cu îndeplinirea următoarelor

cerinţe: - să se asigure un contact bun între suprafaţa de aşezare a piesei şi

platoul de reazem; - să se evite deformarea piesei sub sarcină;

Fig. 1.4. Schema cinematică a aparatului pentru măsurarea

durităţii prin metoda Rockwell, de tip "Balanţa" Sibiu.

1 - carcasa aparatului; 2 – amortizor; 3 - greutăţi; 4 - pârghia de încărcare; 5 - arc; 6 - ceas comparator; 7 - carcasă; 8 - penetrator; 9 - bec de semnalizare; 10 - platou de reazem; 11 - roată de manevrare; 12 - şurub de ridicare; 13 - întrerupător; 14 - manetă de armare; 15 - manetă de deblocare; 16 - clichet.

Page 17: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

16 Îndrumar de laborator

- să se asigure perpendicularitatea aplicării sarcinii pe suprafaţa de încercat;

- să se asigure imobilitatea piesei fixate sub sarcină. 3. Alegerea condiţiilor de încercare, adică:

- alegerea felului încercării (A, B, C, F sau G); - alegerea mărimii suprasarcinii şi a penetratorului.

4. Reglarea aparatului pentru condiţiile prescrise la încercarea respectivă, ceea ce se realizează prin:

- montarea dispozitivului penetrator în capul de prindere al axului penetratorului, astfel încât să se asigure imobilitatea acestuia;

- aplicarea greutăţilor corespunzătoare pe placa pentru suspendarea greutăţilor, astfel încât să se asigure suprasarcina dorită;

- reglarea duratei de menţinere a suprasarcinii pe piesa de încercat (indicată prin aprinderea becului 9), prin rotirea rozetei de la tija amortizorului.

5. Stabilirea contactului dintre penetrator şi suprafaţa pregătită a piesei de încercat şi aplicarea sarcinii iniţiale se face prin ridicarea platoului de reazem 10 până în momentul când becul de semnalizare 9 se stinge, ceea ce înseamnă că s-a aplicat sarcina iniţială F0.

6. Aplicarea sarcinii F1, menţinerea sarcinii totale F0 + F1 pe durata prescrisă conform tabelului 3.2 în funcţie de natura materialului şi descărcarea suprasarcinii F1. Suprasarcina corespunzătoare se aplică prin apăsarea uşoară în jos a manetei de deblocare 15, prin care se eliberează mecanismul de comandă. În acest moment un electromagnet de pe pârghia de încărcare 4 cuplează pârghia cu dispozitivul de indicare, acul indicator al comparatorului 6 fiind pe reperul zero.

Tabelul. 3.2

Timp de menţinere

[s] Natura materialului

1…3 Materiale care în condiţiile de încercare nu prezintă nici o deformare plastică în timpul aplicării sarcinii totale F

1…5 Materiale care în condiţiile de încercare prezintă o deformare plastică în timpul aplicării sarcinii totale F

10…15 Materiale care în condiţiile încercării prezintă importante deformări plastice în timpul aplicării sarcinii totale F

Sub acţiunea sarcinii totale, penetratorul pătrunde în piesa de încercat, în timp ce acul indicator se deplasează pe cadranul comparatorului în sens invers acelor de ceasornic. În momentul în care suprasarcina apasă asupra piesei de încercat, se aprinde becul de semnalizare 9, care rămâne aprins atât timp cât suprasarcina acţionează asupra piesei de încercat. În timpul descărcării suprasarcinii, acul indicator se deplasează în sensul acelor ceasornicului, oprindu-se într-o poziţie intermediară care depinde de duritatea piesei. În timpul efectuării încercării, maneta de armare 14 execută o mişcare în sus, care nu trebuie să fie împiedicată. După oprirea manetei, pe piesă rămâne numai sarcina iniţială de 98,07 N.

7. Stabilirea durităţii, respectiv a adâncimii urmei remanente - lucru care se realizează prin citirea poziţiei acului indicator pe scara corespunzătoare a comparatorului gradat în unităţi de duritate Rockwell.

Page 18: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 17 8. Coborârea platoului şi scoaterea piesei, după care se apasă pe maneta de armare 14 în

jos în timp ce maneta de blocare 15 revine în poziţia iniţială. Electromagnetul pârghiei de încărcare 4 decuplează legătura dintre pârghie şi dispozitivul indicator, iar acul indicator se opreşte în dreptul reperului zero. În felul acesta, aparatul este pregătit pentru o nouă determinare.

Distanţa între contururile a două amprente alăturate sau de la conturul amprentei

la margine trebuie să fie de minimum patru ori diametrul amprentei, dar nu mai puţin de 2 mm. Distanţa de la centrul amprentei la marginea probei trebuie să fie de minimum 2,5 ori diametrul amprentei. Înaintea încercării propriu-zise se efectuează 1 - 2 încercări de probă, fără a se lua în considerare rezultatele, în scopul asigurării unui contact perfect între penetrator şi tija port penetrator, cât şi între suportul probei şi măsuţa aparatului.

Duritatea Rockwell se determină prin mai multe încercări al căror număr, dispersie, amplasament şi interpretare se prevăd în standardele de produs.

5. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii.

Pe baza măsurătorilor de duritate toate rezultatele obţinute se vor trece sub formă

tabelară, conform modelului de mai jos. Se vor trage concluzii privind mărimea durităţii Rockwell a diferitelor materiale.

Tabelul 3.3

Condiţii de încercare DURITATE ROCKWELL Nr. crt.

Calitatea materialului

încercat F0 F Penetra-

tor HR1 HR2 HR3 HRm

Indicarea durităţii

Page 19: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

18 Îndrumar de laborator

Page 20: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 19 LUCRAREA NR. 4.

DETERMINAREA DURITĂŢII PRIN METODA VICKERS

1. Scopul lucrării. Însuşirea unei metode de măsurare a durităţii cu cel mai larg interval de măsurare,

ce poate fi folosită aproape universal: de la materiale moi până la cele extrem de dure. Ca urmare a adâncimii reduse de penetrare, metoda poate fi aplicată şi pieselor subţiri, straturilor tratate termic sau depuse galvanic.

2. Consideraţii generale.

Metoda de determinare a durităţii cu un penetrator de diamant având formă de piramidă dreaptă cu bază pătrată, iniţiată de R.L. Smith şi G.E. Sandland, a fost denumită după prima firmă care a construit acest tip de aparat, firma Vickers. Metoda Vickers nu este atât de frecvent folosită ca metodele Brinell şi Rockwell, cu toate că este metoda cu cel mai larg interval de măsurare, putând fi folosită aproape universal. Metoda Vickers se aseamănă, în principiu, cu metoda Brinell. Ea constă în apăsarea pe suprafaţa materialului de încercat a unui penetrator, cu viteză redusă şi cu o anumită forţă predeterminată (fig. 4.1). Duritatea Vickers, simbolizată HV, se exprimă prin raportul dintre forţa de apăsare F şi aria suprafeţei laterale a urmei lăsate de penetrator pe piesă:

S

FHV = (1)

Urma este de forma unei piramide drepte cu bază pătrată, cu diagonala d, având la vârf acelaşi unghi ca penetratorul. Unghiul dintre două feţe opuse ale acestuia este 136° şi a fost ales pentru a se stabili o legătură cu duritatea Brinell. Standardele britanice au stabilit intervalul diametrelor urmelor Brinell la valori cuprinse între 0,25...0,5 D (unde D este diametrul penetratorului bilă). Valoarea medie între acestea este 0,375 D şi piramida cu unghiul între feţele opuse de 136° are feţele tangente la o sferă de diametru D după un cerc de diametru d = 0,375 D (fig. 4.1).

Fig. 4.1. Schema de principiu a măsurării durităţii Vickers

penetrator

piesă de încercat

urmă

F

d

136°°°°

Page 21: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

20 Îndrumar de laborator

Notând cu F forţa de încercare şi cu S aria suprafeţei laterale a piramidei cu diagonala d, se obţine pentru duritatea Vickers:

2

2 8544,1

2

136sin2

d

Fd

F

HVo

×=

×

= (2)

În practică se măsoară lungimea diagonalei cu un microscop de măsurare sau cu un proiector, iar valoarea corespunzătoare a durităţii Vickers se citeşte din tabele. La încercarea Vickers, pentru că se folosesc penetratoare cu unghiuri la vârf identice, se obţin urme geometric asemenea oricare ar fi forţa de încercare, cel puţin în domeniul sarcinilor obişnuite, între 4,9 daN şi 98 daN, duritatea obţinută fiind independentă de mărimea sarcinii de încercare. Acest fapt permite o aplicabilitate foarte largă a metodei Vickers, practic cu un interval cuprins între 10 şi 1900 HV. Adâncimea de penetrare a piramidei Vickers este de numai 1/7 d, ca urmare metoda se pretează şi pentru determinarea durităţii pieselor subţiri, a straturilor tratate termic, depuse galvanic, etc. Cu toate că, practic, duritatea obţinută prin metoda Vickers nu variază cu mărimea forţei de încercare, din motive practice, standardele 492-78 şi 7057-78 prescriu anumite sarcini discrete şi clasifică încercările Vickers în:

• încercări de duritate Vickers; • încercări de duritate Vickers cu sarcini mici: • încercări de duritate Vickers cu microsarcini (microduritate Vickers)

Tabelul 4.1.

Încercarea Sarcina de încercare F [daN]

(kgf)

Vickers

4,903 (5,00)

9,806 (10,00)

19,61 (20,00)

29,42 (30,00)

49,3 (50,00)

98,07 (100,00)

Vickers cu sarcini mici

0,49 (0,5)

0,89 (1,00)

1,96 (2,00)

2,94 (3,00)

3,92 (4,00)

- -

Vickers cu microsarcini

0,0049 (0,005)

0,0098 (0,01)

0,0196 (0,02)

0,049 (0,05)

0,098 (0,1)

0,196 (0,2)

Pentru evitarea influenţării reciproce a urmelor prin zonele durificate din jurul lor se

recomandă: • păstrarea distanţelor b între centrele urmelor; • păstrarea distanţelor c între centrul urmelor şi marginea piesei,

la valorile indicate în Tabelul 4.2. În vederea determinării durităţii prin metoda Vickers se execută cel puţin trei urme,

suprafaţa materialului fiind pregătită anterior prin prelucrare la o rugozitate care să asigure o măsurare în condiţii bune a diagonalelor urmelor, acestea trebuind să aibă conturul clar. La fiecare urmă se măsoară cele două diagonale, calculându-se valoarea medie a lor. Între cele două diagonale ale unei urme se admite o diferenţă maximă de 2%. Dacă

Page 22: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 21 această valoare este depăşită se controlează dacă suprafaţa piesei este perpendiculară pe direcţia de acţionare a penetratorului sau dacă materialul nu este anizotrop.

Tabelul 4.2

Duritatea Vickers Timpul de

menţinere a sarcinii [s]

b

c

Peste 100 10...15 2,5 d 2,5 d

36...100 27...33 3,5 d 2,5 d

10...36 115...125 4,5 d 3,5 d

Sub 10 170...190 5,5 d 4,5 d Duritatea Vickers se indică cu o precizie de 0,1 HV pentru durităţi sub 100 HV, iar la durităţi mai mari de 100 HV numai prin cifre întregi. Valoarea durităţii este urmată de simbolul HV, urmat de un prim indice care reprezintă sarcina de încercare (exprimată în daN) şi de un al doilea indice reprezentând durata medie de menţinere a sarcinii de încercare (exprimată în secunde). 3. Utilaj, aparatură şi materiale folosite.

În figura 4.2 este prezentat

aparatul care va fi utilizat pentru determinarea durităţii Vickers. La acest tip de aparate, dispozitivului de măsurare îi revine un rol important, astfel încât ele au aspectul unor microscoape cu un dispozitiv anexă pentru realizarea urmelor. Aparatul este susţinut de o coloană 1, montată pe placa de bază 2 care susţine şi masa aparatului. În funcţie de mărimea piesei de încercat, aparatul se deplasează pe coloană şi se fixează prin strângere cu ajutorul roţii de mână 9. Sarcina se aplică cu ajutorul manetei 5. La coborârea acesteia, penetratorul 3 se aşează pe suprafaţa piesei de încercat. Continuând coborârea se comprimă un arc elicoidal aflat în interiorul cilindrului, exercitând forţa de încercare care este cea nominală în poziţia atingerii conului de protecţie. După realizarea urmei, aparatul se roteşte în jurul coloanei, astfel încât deasupra urmei să ajungă microscopul de măsurare cu ocularul 6 şi micrometrul 7. Urma este iluminată cu un bec 8, alimentat printr-un

Fig. 4.2 Aparat pentru măsurarea durităţii Vickers

Page 23: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

22 Îndrumar de laborator transformator înglobat în aparat. Cursa de rotire este reglată astfel încât urma să ajungă în centrul câmpului vizual al microscopului. Valoarea diviziunii micrometrului ocular este de 1 µm. 4. Modul de lucru. Pe fiecare material de încercat se vor executa 3 urme. Pentru fiecare dintre acestea succesiunea de operaţii va fi:

• pregătirea piesei de încercat; • aşezarea piesei pe masa aparatului; • aplicarea sarcinii de încercare prin apăsarea manetei 5 şi menţinerea forţei atât

timp cât este necesar (vezi Tabelul 4.2); • aducerea microscopului de măsurare deasupra urmei rămase pe piesă, prin rotirea

în jurul coloanei 1; • măsurarea diagonalelor urmei d1 şi d2 şi calcularea mediei aritmetice d; • calculul durităţii Vickers cu ajutorul formulei (2); • extragerea din tabele a durităţii Vickers corespunzătoare condiţiilor de încercare şi

lui d măsurat; • înregistrarea rezultatelor într-un tabel de forma Tabelului 4.3; • se va determina duritatea Vickers a materialului respectiv ca medie aritmetică a

celor 3 încercări.

5. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii.

Valorile experimentale măsurate se vor trece în tabelul de mai jos, în baza lor stabilindu-se valorile de duritate Vickers. Se vor trage concluzii privind mărimea durităţii Vickers a diferitelor materiale încercate.

Tabelul. 4.3

Condiţii

Material F [daN] t [s]

Nr. înc.

d1

[mm]

d2

[mm]

d

[mm]

HV

calc.

HV

STAS

HV

calc.

HV

STAS

1

2

3

1

2

3

1

2

3

Page 24: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 23 LUCRAREA NR. 5.

COMPARAREA VALORILOR DE DURITATE DETERMINATE PRIN DIFERITE METODE

1. Scopul lucrării. Înţelegerea modului în care pot fi comparate valorile de duritate obţinute prin

diverse metode şi modul în care acestea pot fi legate de valoarea rezistenţei de rupere la tracţiune.

2. Consideraţii generale.

Relaţiile între valorile durităţii obţinute prin diverse metode şi scări de duritate au fost studiate de diferiţi cercetători, dar rezultatele obţinute au prezentat diferenţe apreciabile. Toate tabelele de comparaţie realizate au o valabilitate restrânsă la un anumit metal, aliaj sau grup de aliaje. Singura metodă de trecere de la o scară de duritate la alta, este efectuarea măsurătorilor pe materialul respectiv într-un interval redus de duritate, cu aparate bine reglate, corespunzătoare metodelor care urmează să fie echivalate. STAS R 883-82 stabileşte valorile comparative ale durităţilor statice determinate prin metodele Vickers, Brinell, Rockwell şi superficială Rockwell, precum şi ale rezistenţei de rupere la tracţiune. Valorile comparative indicate se aplică oţelurilor nealiate, oţelurilor slab aliate, cu o structură omogenă, nichelului şi aliajelor de nichel, aluminiului şi aliajelor de aluminiu, cuprului şi aliajelor cupru-staniu. Valorile comparative se iau în calcul doar atunci când duritatea nu se poate măsura direct prin metoda indicată pentru materialul respectiv. În cazul în care valoarea durităţii unui material a fost determinată prin echivalare, acest lucru se va specifica indicându-se standardul respectiv. Echivalarea rezistenţei de rupere la tracţiune se poate face numai pe baza durităţii Brinell, cu ajutorul relaţiei:

HBRr

×= 334,0 (1) În cazul indicării rezistenţei la rupere stabilită prin echivalarea durităţii Brinell, valoarea rezistenţei la rupere va fi urmată de valoarea durităţii, a sarcinii de apăsare, a diametrului bilei şi a timpului de menţinere. Exemplu: Rr = 560 N/mm2 obţinută din 166 HB 187,5/2,5/15. 3. Modul de lucru Într-un tabel de forma tabelului 5.3. se vor introduce valorile de duritate determinate la încercările de duritate Brinell, Rockwell şi Vickers şi vor fi făcute toate echivalările posibile utilizându-se tabelele de echivalare 5.1 şi 5.2 (extrase din STAS).

Page 25: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

24 Îndrumar de laborator Valori comparative de duritate pentru oţeluri

Tabelul 5.1.

Duritate Rockwell Duritate Vickers F≥98N

HV

Duritate Brinell k≈30 HB

HRB HRF HRG HRC HRA HRD HR15N HR30N HR45N Rezistenţa la rupere

Rr N/mm2

80 76,0 255

85 80,7 41,0 270

90 85,5 48,0 82,6 285

95 90,2 52,0 84,8 305

100 95,2 56,2 87,0 320

105 99,8 59,3 88,8 335

110 105 62,3 90,5 350

115 109 64,5 92,1 370

120 114 66,7 93,6 385

125 119 69,0 95,0 400

130 124 71,2 96,4 415

135 128 73,1 97,7 430

140 133 75,0 99,0 41,0 450

145 138 76,9 99,8 44,1 465

150 143 78,7 101,4 46,9 480

155 147 80,5 102,0 49,4 495

160 152 81,7 103,6 51,8 510

165 156 83,4 104,1 54,1 530

170 162 85,0 105,5 56,4 545

175 166 86,6 106,3 58,6 560

180 171 87,1 107,2 60,7 575

185 176 88,4 107,9 62,7 595

190 181 89,5 108,7 64,6 610

195 185 90,5 109,4 66,4 625

200 190 91,5 110,1 68,1 640

205 195 92,5 110,7 69,6 660

210 199 93,5 111,3 71,4 675

215 204 94,0 111,9 72,9 690

220 209 95,0 112,4 74,4 705

225 214 96,0 112,9 75,8 720

Page 26: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 25

Tabelul 5.1. (continuare)

Duritate Rockwell Duritate Vickers F≥98N

HV

Duritate Brinell k≈30 HB

HRB HRF HRG HRC HRA HRD HR15N HR30N HR45N Rezistenţa la rupere

Rr N/mm2

230 219 96,7 113,4 77,2 740

235 223 97,4 113,9 78,5 755

240 228 98,1 114,3 79,7 20,3 60,7 40,3 69,6 41,7 19,9 770

245 233 98,8 114,7 80,8 21,3 61,2 41,1 70,1 42,5 21,1 785

250 238 99,5 115,1 81,7 22,2 61,6 41,7 70,6 43,4 22,2 800

255 242 23,1 62,0 42,2 71,1 44,2 23,2 820

260 247 24,0 62,4 43,1 71,6 45,0 24,3 835

265 252 24,8 62,7 43,7 72,1 45,7 25,2 850

270 257 25,6 63,1 44,3 72,6 46,4 26,2 865

275 261 26,4 63,5 44,9 73,0 47,2 27,1 880

280 266 27,1 63,8 45,3 73,4 47,8 27,9 900

285 271 27,8 64,2 46,0 73,8 48,4 28,7 915

290 276 28,5 64,5 46,5 74,2 49,0 29,5 930

295 280 29,2 64,8 47,1 74,6 49,7 30,4 950

300 285 29,8 65,2 47,5 74,9 50,2 31,1 965

310 295 31,0 65,8 48,4 75,6 51,3 32,5 995

320 304 32,2 66,4 49,4 76,2 52,3 33,9 1030

330 314 33,3 67,0 50,2 76,8 53,6 35,2 1060

340 323 34,4 67,6 51,1 77,4 54,4 36,5 195

350 333 35,5 68,1 51,9 78,0 55,4 37,8 1125

360 342 36,6 68,7 52,8 78,6 56,4 39,1 1155

370 352 37,7 69,2 53,6 79,2 57,4 40,4 1190

380 361 38,8 69,8 54,4 79,8 58,4 41,7 1220

390 371 39,8 70,3 55,3 80,3 59,3 42,9 1255

400 380 40,8 70,8 56,0 80,8 60,2 44,1 1290

410 390 41,8 71,4 56,8 81,4 61,1 45,3 1320

420 399 42,7 71,8 57,5 81,8 61,9 46,4 1350

430 409 43,6 72,3 58,2 82,3 62,7 47,4 1385

440 418 44,5 72,8 58,8 82,8 63,5 48,5 1420

450 428 45,3 73,3 59,4 83,2 64,3 49,4 1455

Page 27: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

26 Îndrumar de laborator

Tabelul 5.1. (continuare)

Duritate Rockwell Duritate Vickers F≥98N

HV

Duritate Brinell k≈30 HB

HRB HRF HRG HRC HRA HRD HR15N HR30N HR45N Rezistenţa la rupere

Rr N/mm2

460 437 46,1 73,6 60,1 83,6 65,0 50,4 1485

470 447 46,9 74,1 60,7 83,9 65,7 51,3 1520

480 47,7 74,5 61,3 84,3 66,4 52,2 1555

490 48,4 74,9 61,6 84,7 67,1 53,1 1595

500 49,1 75,3 62,2 85,0 67,7 53,9 1630

510 49,8 75,7 62,9 85,4 68,3 54,7 1665

520 50,5 76,1 63,5 85,7 69,0 55,6 1700

530 51,1 76,4 63,9 86,0 69,5 56,2 1740

540 51,7 76,7 64,4 86,3 70,0 57,0 1775

550 52,3 77,0 64,6 86,6 70,5 57,8 1810

560 53,0 77,4 65,4 86,9 71,2 58,6 1845

570 53,6 77,8 65,8 87,2 71,7 59,3 1880

580 54,1 78,0 66,2 87,5 72,1 59,9 1920

590 54,7 78,4 66,7 87,8 72,7 60,5 1955

600 55,2 78,6 67,0 88,0 73,2 61,2 1995

610 55,7 78,9 67,5 88,2 73,7 61,7 2030

620 56,3 79,2 67,9 88,5 74,2 62,4 2070

630 56,8 79,5 68,3 88,8 74,6 63,0 2105

640 57,3 79,8 68,7 89,0 75,1 63,5 2145

650 57,8 80,0 69,0 89,2 75,5 64,1 2180

660 58,3 80,3 69,4 89,5 75,9 64,7

670 58,8 80,6 69,8 89,7 76,4 65,6

680 59,2 80,8 70,1 89,8 76,8 65,7

690 59,7 81,1 70,5 90,1 77,2 66,2

700 60,1 81,3 70,8 90,3 77,6 66,7

720 61,0 91,8 71,5 90,7 78,4 67,7

740 61,8 82,2 72,1 91,0 79,1 68,8

760 62, 82,6 72,6 91,2 79,7 69,4

780 63,3 83,0 73,3 91,5 80,4 70,2

800 64,0 83,4 73,8 91,8 81,1 71,0

Page 28: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 27

Tabelul 5.1. (continuare)

Duritate Rockwell Duritate Vickers F≥98N

HV

Duritate Brinell k≈30 HB

HRB HRF HRG HRC HRA HRD HR15N HR30N HR45N Rezistenţa la rupere

Rr N/mm2

820 64,7 83,8 74,3 92,1 81,7 71,8

840 65,3 84,1 74,8 92,3 82,2 72,2

860 65,9 84,4 75,3 92,5 82,7 73,1

880 66,4 84,7 75,7 92,7 83,1 73,6

900 67,0 85,0 76,1 92,9 83,6 74,2

920 67,5 85,3 76,5 93,0 84,0 74,8

940 68,0 85,6 76,9 93,2 84,4 75,5

Page 29: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

28 Îndrumar de laborator Valori comparative de duritate pentru aluminiu şi aliaje de aluminiu

Tabelul 5.2

Duritate

Vickers HV Duritate

Brinell HB Duritate

Rockwell HRB

20 19,0

22 20,9

24 22,8

26 24,7

28 26,6

30 28,5

32 30,4

34 32,3

36 34,2

38 36,1

40 38,0

42 39,9

44 41,8

46 43,7

48 45,6

50 47,5

52 49,4

54 51,3

56 53,3

58 55,1

60 57,0

62 58,9

64 60,8

66 62,7

68 64,6

70 66,5

72 68,4

74 70,3

76 72,2

78 74,1

Duritate Vickers HV

Duritate Brinell HB

Duritate Rockwell HRB

80 76,0 31,9

82 77,9 34,4

84 79,8 36,8

86 81,7 39,1

88 83,6 41,3

90 85,5 43,3

92 87,4 45,3

94 89,3 47,2

96 91,2 49,1

98 93,1 50,8

100 95,0 52,5

105 99,8 56,4

110 104,5 60,0

11 109,3 63,3

120 114,0 66,3

125 118,8 69,0

130 123,5 71,5

135 128,3 73,9

140 133,0 76,1

145 137,8 78,1

150 142,5 80,0

155 147,3 81,8

160 152,0 83,4

165 156,8 85,0

170 161,5 86,5

175 166,3 87,9

180 171,0 89,2

185 175,8 90,4

190 180,6 91,6

195 185,3 92,7

200 190,0 93,8

205 194,8 94,8

210 199,5 95,7

Page 30: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 29 4. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii.

Între valorile de duritate determinate anterior la încercările de duritate Brinell, Rockwell şi Vickers introduse în tabelul de mai jos vor fi făcute toate echivalările posibile utilizându-se tabelele de echivalare 5.1 şi 5.2 şi formula de calcul a rezistenţei la rupere (1). Se vor analiza rezultatele şi se vor trage concluziile care se impun.

Tabelul. 5.3

HV

HB

HRB

HRC

Rr

[N/mm2] din tabel

Rr

[N/mm2] calculat

HV

HB

HRB

HRC

Page 31: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

30 Îndrumar de laborator

Page 32: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 31

LUCRAREA NR. 6.

ÎNCERCAREA DE AMBUTISARE PRIN METODA ERICHSEN 1. Scopul lucrării.

Încercarea e utilizată pentru determinarea capacităţii de ambutisare a metalelor.

Utilizarea variată a ambutisării în cazul pieselor de automobile, tractoare, avioane, maşini electrice, diferite dispozitive, aparate şi obiecte de larg consum, indică importanţa ei în prelucrarea materialului laminat sub formă de table subţiri. Se poate afirma că, în prezent, confecţionarea în masă a produselor din table metalice subţiri nu este posibilă fără utilizarea ambutisării.

2. Consideraţii generale.

Încercarea de ambutisare este o încercare tehnologică la care sunt supuse tablele metalice subţiri (până la 2 mm grosime) în vederea stabilirii capacităţii lor de ambutisare până la rupere. Încercarea se face cu ajutorul unui penetrator de dimensiuni prescrise, terminat în formă de calotă sferică. Adâncimea de ambutisare, exprimată în mm, constituie indicele Erichsen IE. Schema acestei încercări este prezentată în fig. 6.1: Rezultatele probelor de ambutisare depind de: grosimea tablei, natura materialului, condiţiile de fixare a probei şi de forma şi dimensiunile penetratorului.

În diagrama din fig. 6.2. sunt redate curbele caracteristice pentru table laminate din diferite materiale privind calitatea şi posibilităţile lor de prelucrare prin ambutisare. Aceste curbe sunt valabile pentru materialul în stare recoaptă, ele reprezentînd valorile minime necesare pentru indicele Erichsen.

Fig. 6.1. Schema de principiu a încercării la ambutisare.

1 – matriţă

2 – inel de strângere a tablei de încercat;

3 – penetrator.

Page 33: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

32 Îndrumar de laborator

3. Utilaj, aparatură şi materiale folosite. Epruvetele folosite pentru încercarea de ambutisare vor fi de formă pătrată sau

circulară, având latura, respectiv diametrul, cel puţin egale cu 90 mm. Încercarea se poate executa şi pe o bandă metalică, având lăţimea cel puţin egală cu 70 mm. Starea epruvetei pentru încercare este prevăzută de standardele materialelor respective. Trebuie evitate orice prelucrări ale epruvetelor înainte de încercare, deoarece aceste prelucrări influenţează capacitatea de ambutisare a materialelor respective şi modifică rezultatele încercării.

Aparatul folosit pentru încercarea tablelor la ambutisare prin metoda Erichsen, prezentat în fig.6.3, se compune dintr-o roată de manevrare 1, fixată pe axul filetat 4 care se poate roti în interiorul piuliţei 6, montată în corpul 10. La capătul axului filetat 4 este fixat un dorn de presiune terminat cu o calotă sferică standardizată 9, care se sprijină pe un rulment cu bile 5. Strângerea epruvetei se face între inelul de presiune 11 şi matriţa 12, prin rotirea portmatriţei 14 în sensul de rotaţie al acelor de ceas. Valoarea indicelui de ambutisare Erichsen se citeşte pe tamburul indicator 3, care se roteşte împreună cu roata de manevrare 1. Întreg aparatul este montat în carcasa sudată 8.

4. Modul de lucru.

1. Se verifică dacă epruveta îndeplineşte condiţiile prevăzute de STAS 2112-86 şi de standardele materialelor respective. Epruveta trebuie să fie plană, de grosime uniformă şi lipsită de fisuri sau bavuri.

Fig. 6.2. Curbe caracteristice reprezentând valorile minime ale indicelui de ambutisare • Oţeluri: 2 – A5; 4 – A3; 5 – A4; 6 – A2; 7 – A1; • Alame: 1 – CuZn 37.m; 8 – CuZn 37.1/2t; 9 – Cu Zn 20.1/2t; 10 – CuZn 37.t; 11 – CuZn 20.t; • Aluminiu: 3 – Al 99

Grosimea tablei [mm]

Adâ

ncim

ea d

e am

butis

are

I E [m

m]

Page 34: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 33

2. Epruveta se aşează între inelul de presiune 11 şi matriţa 12, prin manipularea corespunzătoare a acesteia. Epruveta va fi prinsă între inelul de presiune şi matriţa aparatului, fără însă a o fixa rigid, lăsînd un joc iniţial de circa 0,05 mm.

3. Se execută ambutisarea epruvetei, lent, continuu, fără şocuri cu o viteză între 5 mm/min şi 20 mm/min; viteza se va micşora către sfârşitul operaţiei pentru a se putea determina cu precizie momentul ruperii, care se consideră practic atins la apariţia primei crăpături pe întreaga grosime a epruvetei, pe o lungime de circa 5 mm.

4. Se citeşte pe scala inelară a aparatului adâncimea, în mm, a calotei, în momentul ruperii. Precizia minimă de citire trebuie să fie de 0,1 mm.

5. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii. La stabilirea indicelui de ambutisare IE al materialului încercat se ia media aritmetică a cel puţin trei încercări executate pe epruvete din aceeaşi bucată de material. Alături de rezultat se va indica numărul standardului corespunzător încercării executate: STAS 2112-86. Pentru un material care corespunde din punct de vedere calitativ pentru procedeul de ambutisare, valoarea indicelui Erichsen obţinut în urma încercării trebuie să fie cel puţin egal sau mai mare decât valorile indicate pe diagramă.

Fig. 6.3. Aparatul folosit pentru determinarea indicelui Erichsen

Page 35: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

34 Îndrumar de laborator Prin examinarea urmei de ambutisare se mai pot trage o serie de concluzii asupra posibilităţilor ulterioare de prelucrare. Astfel, forma rupturii propriu-zise poate fi radială faţă de urmă, ceea ce denotă însuşiri negative de ambutisare; spre deosebire de aceasta, o linie de ruptură rotundă, în jurul calotei de ambutisare, constituie o dovadă pozitivă pentru posibilitatea de ambutisare adâncă. De asemenea, din starea suprafeţei calotei de ambutisare rezultă: o suprafaţă lucioasă indică un material apt pentru ambutisare, în timp ce o suprafaţă rugoasă, dovedeşte o granulaţie mare a materialului.

Tabelul 6.1

Încercări

Nr. crt.

Marca materialului

conform STAS

Grosimea tablei

g [mm] IE1 IE2 IE3 IE4 IE5

IE

[mm]

Obs.

Page 36: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 35

LUCRAREA NR. 7.

CONFECŢIONAREA MANUALĂ A FORMELOR DE TURNARE

1. Scopul lucrării

Înţelegerea şi însuşirea aprofundată a cunoştinţelor privitoare la sculele şi dispozitivele folosite la confecţionarea manuală a formelor de turnare şi la operaţiile prin care se execută formele de turnare.

2. Consideraţii generale.

Ansamblul de operaţii executate de muncitorul formator, cu ajutorul sculelor, în scopul realizării unei forme de turnare, se numeşte formare manuală. Formarea manuală se poate executa în rame sau în solul turnătoriei. Formele utilizate pentru o singură turnare se numesc forme temporare, în timp ce cele utilizate pentru un număr mare de turnări, se numesc forme permanente. Formele de turnare pot fi uscate sau crude, după cum forma temporară este uscată sau nu înainte de turnare. În timp ce formele crude se confecţionează în mod curent, formele uscate se confecţionează mai rar, pentru obţinerea unor piese turnate de mare importanţă, care trebuie să aibă o suprafaţă curată, fără defecte de turnare după prelucrarea mecanică. În funcţie de configuraţia piesei care se formează, se pot utiliza mai multe metode de formare în două rame:

• cu model dintr-o singură bucată; • cu model din mai multe bucăţi; • cu model, cu formă falsă; • cu model cu părţi demontabile, etc;

Cea mai folosită metodă de formare manuală este formarea în două rame cu model având un singur plan de separaţie. 3. Utilaj, aparatură şi materiale folosite.

Pentru realizarea procesului de formare în două rame cu model având un singur plan de separaţie, se foloseşte trusa didactică existentă în laboratorul de Tehnologia materialelor. Trusa de formare este compusă dintr-o cutie de lemn în partea inferioară a căreia sunt aşezate sita de cernere, scafa de umplere, săculeţul cu pudră de izolaţie, punga cu amestec de formare, o cutie de miez şi o pereche de rame de formare. În partea superioară a trusei sunt aşezate cele două planşete de formare şi o placă de polistiren expandat în care se găsesc:

• piesa turnată; • modelul de format; • miezul; • modelul pâlniei de turnare; • sculele de formare:

� pensulă pentru curăţirea modelul; � bătător;

Page 37: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

36 Îndrumar de laborator

� cepuri de ghidare a ramelor; � riglă pentru răzuit; � vergea pentru darea canalelor de aerisire; � pensulă pentru umectarea marginii cavităţii formei în jurul

modelului; � picou; � lanţetă; � troilă; � es; � croşetă; � cleme de fixare a ramelor asamblate.

4. Modul de lucru.

Succesiunea procesului tehnologic de formare în două rame este prezentată în figura 7.1. şi constă în următoarele etape:

1. Se deschide trusa de formare şi se aşează componentele acesteia pe masa de

lucru. 2. Se aşează planşeta de formare pe masă. 3. Se ia jumătatea de model prevăzută cu găuri de centrare, se curăţă de praf şi

amestec de formare cu ajutorul pensulei şi se aşează pe planşetă (fig.7.1.a). 4. Se aşează rama inferioară. 5. În scopul prevenirii lipirii amestecului de formare de model, cu ajutorul

săculeţului, se presară pudră de izolaţie peste acestea (fig.7.1.b). 6. Se cerne cu sita un strat de amestec de model (fig.7.1.c). 7. Se depune cu ajutorul scafei un strat de amestec de formare de 20…30 mm

aşezându-se cu mâna amestecul pe la colţurile şi adânciturile modelului (fig.7.1.d).

8. Se adaugă amestec de formare în straturi de 100...150 mm şi se îndeasă cu partea ascuţită a bătătorului având grijă să nu se lovească suprafaţa modelului, pentru a se evita deteriorarea lui (fig.7.1.e).

9. Ultimele straturi se îndeasă cu partea plată a bătătorului f, după care surplusul se rade cu ajutorul riglei metalice de răzuit (fig.7.1.g).

10. Cu ajutorul vergelei se execută canale de aerisire având grijă ca aceste canale să se înfunde la 10...15 mm de suprafaţa modelului pentru a nu o deteriora (fig.7.1.h).

11. Se aşează cealaltă planşetă şi întreg ansamblul se roteşte cu 180o (fig.7.1.i). 12. Se ridică planşeta superioară (fig.7.1.j). 13. Se netezeşte suprafaţa semiformei în planul de separaţie cu ajutorul troilei. 14. Se aşează jumătatea superioară a modelului, se ghidează semiforma

superioară cu ajutorul cepurilor de ghidare şi se amplasează modelul pâlniei de turnare.

15. Se presară pudră de izolaţie (fig.7.1.k). 16. Se cerne din nou un strat de amestec de model de 20....30 mm (1), după care

se repetă operaţiile de îndesare de la confecţionarea semiformei inferioare (fig.7.1.m,n,o).

17. După raderea surplusului (fig.7.1.p) şi executarea canalelor de aerisire se înşurubează cu grijă picoul în modelul pâlniei de turnare şi, după ce se dau câteva lovituri de demulare cu ajutorul ciocanului de lemn, modelul se extrage din formă.

Page 38: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 37

Fig. 7.1. Fazele procesului tehnologic de formare în două rame

1 – planşeta de formare; 2 – semimodel; 3 – ramă; 4 – săculeţ cu pudră; 5 – sită; 6 – bătător; 7 – riglă metalică; 8 – vergea; 9 – cep de ghidare; 10 – modelul pâlniei de turnare; 11 – pensulă; 12 – picou; 13 – miez; 14 – greutate.

Page 39: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

38 Îndrumar de laborator

18. Se execută pâlnia de turnare şi eventualele reparaţii (fig.7.1.q) după care planşeta se aşează pe semiforma superioară şi ansamblul semiformei superioare se ridică, se roteşte cu 180o şi se aşează alături (fig.7.1.r).

19. Se netezeşte în planul de separaţie cu ajutorul troilei. 20. Cu ajutorul lanţetei se execută canalul de alimentare. 21. Se umezeşte cu pensula în jurul modelului (fig.7.1.t) şi, după montarea picoului

în jumătăţile de model, prin lovituri de demulare date uşor în picou, jumătăţile de model se extrag din formă (fig.7.1.u).

22. Se repară eventualele defecte cu ajutorul lanţetei, croşetei sau es-ului, iar eventualul amestec de formare căzut în cavitatea formei se suflă cu ajutorul parei de cauciuc.

23. Pentru evitarea contactului dintre materialul topit şi suprafaţa cavităţii formei, în cazul formelor crude se pudrează cavitatea inferioară cu praf de ciment sau grafit, în timp ce în cazul formelor uscate se vopseşte cavitatea cu o vopsea pe bază de grafit (după care forma se usucă).

24. Cu puţin înainte de turnare se montează miezul (fig.7.1.v) după care forma se închide prin ridicarea, rabaterea şi ghidarea cu ajutorul cepurilor a semiformei superioare peste semiforma inferioară (fig.7.1.w);

25. Pentru a se evita ridicarea semiformei superioare în timpul turnării, datorată presiunii metalostatice a materialului lichid, forma de turnare se consolidează prin ghidarea clemelor de fixare pe ieşindurile laterale ale ramelor de formare (fig.7.1.z);

26. Se scot cepurile de ghidare din urechile ramelor de formare pentru ca, după turnare, datorită dilatării în timpul încălzirii, să nu rămână blocate în acestea.

Observaţii: • Pentru a nu se executa şi un miez se va verifica concordanţa dintre cutia de miez şi

miezul existent în trusă, după care acesta din urmă se va monta în formă. Înainte de dezbaterea formei miezul se va recupera.

• În timpul formării, pentru a se asigura o bună asamblare a celor două rame, se va avea grijă ca aşezarea acestora să se potrivească conform formei urechilor de ghidare.

• În cazul în care orificiul din urechea ramei superioare este uzat, rama superioară, după aşezare, se va împinge de la stânga la dreapta. În acelaşi mod se va proceda şi la asamblarea finală a semiformelor.

• Dacă configuraţia piesei ar fi necesitat ca reţeaua de turnare să fie completată cu maselote sau răsuflători, modelele acestora s-ar fi montat şi s-ar fi extras odată cu modelul pâlniei de turnare.

4. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii.

Fiecare student va confecţiona în laborator o formă temporară crudă. Se vor desena schiţele modelului utilizat, a miezului şi a secţiunilor longitudinale şi transversale prin forma de turnare.

Page 40: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 39

Fig. 8.1. Aparat pentru măsurarea gradului de îndesare

1 – palpator; 2- pană de blocare; 3 – suport paralelipipedic; 4 – scală gradată;

5 – ac indicator

LUCRAREA NR. 8.

MĂSURAREA GRADULUI DE ÎNDESARE A FORMELOR ŞI MIEZURILOR ÎN STARE CRUDĂ

1. Scopul lucrării.

În urma efectuării lucrării de laborator studenţii vor putea să înţeleagă corelaţia

dintre gradul de îndesare al amestecului de formare în forma de turnare şi natura aliajului din care se toarnă piesa pentru care se realizează forma respectivă.

2. Consideraţii generale.

Unul dintre factorii importanţi care influenţează asupra proprietăţilor formelor şi miezurilor (permeabilitate, rezistenţă etc.) este gradul de îndesare. Determinarea gradului de îndesare se poate face prin două metode:

• prin determinarea durităţii superficiale a formei (metodă utilizată pentru formele sau miezurile crude);

• prin determinarea masei volumetrice (metodă utilizată pentru formele sau miezurile uscate);

Metoda constă în măsurarea durităţii superficiale a formelor sau miezurilor în stare crudă, adică în determinarea rezistenţei pe care o opune suprafaţa acestora la pătrunderea unui corp dur. 3. Utilaj, aparatură şi materiale folosite.

Aparatul utilizat este un aparat de tip

Dietert (fig. 8.1). El se compune dintr-un palpator 1 terminat cu un cap sferic de diametru de 0,2”. Acesta, sub acţiunea unei forţe de 2,37 N (tensiunea arcului), efectuează o cursă maximă de 0,1”. Lungimea acestei curse depinde de duritatea superficială a formei. Deplasarea liniară a palpatorului este transformată într-o mişcare de rotaţie a acului indicator 5 pe scala gradată 4 a aparatului, cu ajutorul unui mecanism pinion-cremalieră. Acul indicator poate fi blocat în poziţia de măsurare cu ajutorul unei pene de blocare 2. Scala aparatului este gradată în 100 unităţi convenţionale Dietert. Măsurătorile se realizează pe formele de turnare efectuate în cadrul Lucrării nr.7: Confecţionarea manuală a formelor de turnare.

Page 41: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

40 Îndrumar de laborator 4. Modul de lucru.

Se verifică dacă acul indicator este pe poziţia 0. Se aşează aparatul, prin intermediul suportului paralelipipedic 3, în poziţie verticală pe suprafaţa formei. Ca urmare a apăsării, palpatorul execută o mişcare liniară de retragere, sesizată de acul indicator pe cadranul aparatului. Gradul de îndesare se poate citi fie direct în timpul determinării, fie ulterior după blocarea aparatului. Valoarea sa reprezintă media aritmetică a cel puţin trei determinări, între care nu se admite o diferenţă mai mare de 10% faţă de valoarea medie. 5. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii.

În funcţie de materialul din care se toarnă piesa, se stabilesc următoarele valori ale gradelor de îndesare pentru formele crude:

Tabelul 8.1

Valoarea gradului de îndesare

[în unităţi Dietert]

Felul îndesării

Domeniul de utilizare

sub 12 foarte slabă -

≈ 20 slabă -

≈ 50 mijlocie Piese turnate din fontă maleabilă

≈70 tare Piese mijlocii din fontă

≈ 85 foarte tare Piese mari din fontă şi din oţel

Studenţii vor schiţa atât semiforma superioară cât şi cea inferioară, în planul de

separaţie, indicând cele 6 puncte de măsurare a gradului de îndesare. Rezultatele obţinute şi aprecierile privind uniformitatea gradului de îndesare şi domeniul de utilizare a formei se vor completa în tabelul de mai jos:

Tabelul 8.2

Valoarea gradului de îndesare

[unităţi Dietert]

Nr. crt.

Valoarea în fiecare punct

Valoarea medie

Felul îndesării

Domeniul de

utilizare

Observaţii

1

2

3

4

5

6

Page 42: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 41

LUCRAREA NR. 9.

LAMINAREA TABLELOR ŞI BENZILOR 1. Scopul lucrării.

• Demonstrarea unor fenomene şi legi ale deformării plastice; • Studiul construcţiei unei caje de laminare

2. Consideraţii generale.

Laminarea este procedeul de prelucrare prin deformare plastică la care un semifabricat este trecut printre doi cilindrii care se rotesc în sensuri inverse şi reduc dimensiunile secţiunii în direcţia acţionării forţei obţinându-se o creştere a dimensiunilor pe celelalte două direcţii. Ea reprezintă procedeul cu cea mai mare răspândire în prelucrarea metalelor prin deformare plastică. Aproximativ 75% din producţia de oţel elaborată în industria metalurgică se prelucrează prin laminare în semifabricate ca: table, benzi, profile, ţevi, etc., în timp ce restul de 25% din cantitatea de oţel se prelucrează prin turnare sau prin forjare. Laminorul este o instalaţie complexă utilizată pentru prelucrarea prin laminare la cald sau la rece a materialelor metalice. Este format din utilaje de bază (care participă direct la deformarea plastică), de exemplu: linii de laminare (care la rândul lor se compun şi ele din trenuri de laminare) şi din utilaje auxiliare (care deservesc utilajele de bază) de încălzire, manevrare, ajustare, etc.. Asamblul format din doi sau mai mulţi cilindri care lucrează simultan la executarea unei operaţii de laminare poartă numele de cajă de laminare sau cajă de lucru (fig. 9.1). Partea cilindrilor care vinde în contact direct cu laminatul poartă numele de tăblie. După forma ei, cilindrii pot fi cu tăblie netedă (folosiţi la laminarea tablelor şi benzilor) sau cu tăblie calibrată (folosiţi pentru laminarea profilelor).

În cazul laminării prezintă interes calculul: • reducerii absolute de înălţime: ∆h=h0-h1 • reducerii relative de înălţime: adică raportul dintre reducerea absolută şi înălţimea

iniţială:

(%)1001000

10

0

⋅−

=⋅∆

=h

hh

h

hKh

• coeficientului de reducere a înălţimii:

Paralel cu reducerea înălţimii are loc, de obicei, o creştere a lăţimii. Se pot calcula: • lăţirea absolută: ∆b=b1-b0 • lăţirea relativă:

(%)100100

0

01

0

⋅−

=⋅∆

=b

bb

b

bKb

• coeficientul de lăţire:

γ=0

1

h

h

β=0

1

b

b

Page 43: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

42 Îndrumar de laborator

În mod analog se pot determina:

• alungirea abolută: ∆l=l1-l0 • alungirea relativă:

(%)1001000

01

0

⋅−

=⋅∆

=l

ll

l

lK l

• coeficientul de alungire:

λ=0

1

l

l

Plecând de la legea volumului constant se poate scrie:

1000

111

0

1 =⋅⋅

⋅⋅=

lbh

lbh

V

V

adică: γ××××β××××λ=1 3. Utilaj, aparatură, materiale folosite.

Laminorul utilizat în laborator, este un laminor duo, nereversibil, cu cilindri orizontali de ø 60 folosit pentru laminarea benzilor subţiri la rece (fig.9.2). El se compune din:

• motoreductorul 1; • cuplajul de compensaţie 2, care permite mici deplasări sau dezaxări ale arborilor ce

urmează a fi cuplaţi;

Fig. 9.1. Schema de principiu a laminării

Page 44: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 43

• caja de angrenare 3, care are rolul de a transmite cajei de lucru momentul de rotaţie primit de la motorul de acţionare, împărţindu-l proporţional pe cilindri de lucru ai cajei şi de a schimba sensul de rotaţie al acestora;

• barele de cuplare 4, pentru transmiterea momentului motor de la cilindri cajei de angrenare la cilindri cajei de lucru, permiţând anumite dezaxări ca urmare a schimbării poziţiei pe verticală a cilindrilor de lucru prin reglările ce sunt necesare a se efectua;

• manşoanele de cuplare 5; • caja de lucru, formată dintr-un cadru în care sunt montaţi cei doi cilindri de lucru cu

tăblie netedă 6, împreună cu dispozitivul de reglare pe verticală a cilindrului superior.

Se mai folosesc: împingător, micrometru, şubler, ciocan de cauciuc, placă de îndreptat, epruvete din plumb.

4. Modul de lucru

1. Se pregăteşte o probă din plumb de dimensiuni aproximative Ho=7 mm; B0=40 mm;

L0=70 mm. 2. Se efectuează un număr de patru treceri, iar pentru fiecare trecere se aplică o

reducere absolută de înălţime de ∆h≈1 mm. Atât dimensiunile iniţiale cât şi cele de după fiecare trecere se măsoară în trei puncte iar valorile obţinute se trec în tabelul de rezultate.

3. Înainte de măsurarea dimensiunii Ln, epruveta se va îndrepta pe placa de îndreptare cu ajutorul ciocanului de cauciuc.

Observaţie: Introducerea probelor în vederea laminării se va efectua numai cu ajutorul împingătoarelor pregătite în acest scop. 5. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii.

Se va verifica legea volumului constant. Cu ajutorul valorilor măsurate, se calculează, pentru fiecare trecere, eroarea relativă ∆V, care depinde în primul rând de precizia măsurătorii şi, într-o măsură mai mică, de nerespectarea legii.

Fig. 9.2. Schema de principiu a unui laminor duo 1 – motoreductor; 2 – cuplaj de compensaţie; 3 – cajă de angrenare; 4 – bare de cuplare;

5 – manşoane de cuplare; 6 – cilindri de laminare;

Page 45: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

44 Îndrumar de laborator

Tabelul 9.1

Hn [mm]

Bn [mm]

Ln [mm] Vn ∆∆∆∆V

Nr. trec

1 2 3 Med 1 2 3 Med 1 2 3 Med

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Obs: Eroarea relativă ∆V se va calcula cu relaţia:

1001

1 ×−

=∆−

n

nn

V

VVV [%]

Se vor calcula următorii coeficienţi:

Tabelul 9.2

Hn

Bn

Ln

Sn

∆h

Kh

γ

∆b

Kb

ββββ

∆l

Kl

λ

Nr. trec

mm mm mm mm2 mm % - mm % - mm % -

0 1 2 3 4 5 6 7 8

În final, în urma studierii rezultatelor, se vor trage concluziile care se impun privind respectarea legii volumului constant şi se vor analiza valorile coeficienţilor de laminare.

Page 46: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 45

LUCRAREA NR. 10.

OPERAŢII DE BAZĂ ALE FORJĂRII LIBERE

1. Scopul lucrării.

Studenţii vor studia şi apoi vor realiza efectiv operaţiile de bază ale forjării libere şi vor cunoaşte sculele, dispozitivele şi utilajele utilizate la forjare.

2. Consideraţii generale.

Forjarea liberă reprezintă procesul de prelucrare prin deformare plastică a metalelor şi aliajelor la care, cu ajutorul unor scule simple, universale, sub acţiunea unor forţe (statice sau dinamice), se produce o deformare neîngrădită a materialului. În funcţie de modul în care se aplică această forţă se deosebesc: • forjare liberă manuală, la care deformarea se produce pe o nicovală cu ajutorul unui

ciocan sau baros; • forjare liberă mecanică, la care deformarea se produce cu ajutorul diferitelor utilaje. Dacă forjarea liberă manuală se utilizează astăzi tot mai puţin (numai în ateliere mici, meşteşugăreşti şi pentru executarea unor piese izolate, simple, de dimensiuni reduse), forjarea liberă mecanică este mult mai răspândită, fiind aplicată, în special, pentru forjarea pieselor mari şi foarte mari care nu se pot prelucra în matriţe. Sculele şi dispozitivele (prezentate în figura 10.1) folosite la forjare se pot împărţi în trei categorii distincte: 1. scule de bază (servesc la deformarea piesei):

• nicovală; • ciocane şi baroase; • daltă; • dorn; • planator(netezitor); • rotunjitoare şi netezitoare cu profil, etc.

2. scule ajutătoare (sunt utilizate la prinderea, fixarea şi răsucirea semifabricatului, în general la manipularea acestuia în timpul forjării):

• diferite tipuri de cleşti de forjă; • furci de răsucit şi îndoit; • capete de prindere (patroane); • căntuitoare;

3. scule de control şi de măsurat: • compase: de exterior (de tip simplu, dublu sau triplu) şi de interior; • şabloane (calibre de lungime); • echere fixe şi reglabile.

Deoarece sculele pentru deformare produc deformarea materialului numai într-o anumită zonă limitată, realizând o deformare în trepte, între semifabricat şi sculă este necesar să existe o deplasare relativă care să permită ca întreg volumul să ia forma şi dimensiunile dorite. Aceste deplasări relative, cât şi modul de aplicare a forţei caracterizează diferitele operaţii de bază ale forjării libere: întinderea, refularea, tăierea, găurirea, îndoirea, răsucirea şi sudarea prin forjare.

Page 47: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

46 Îndrumar de laborator 3. Utilaj, aparatură, materiale folosite.

Ciocanele (fig. 10.1.a) se utilizează îndeosebi ca scule de lovire, pentru deformarea grobă, la forjarea manuală.

Baroasele (fig. 10.1.b) pot avea vârful orientat transversal faţă de direcţia cozii sau paralel cu axa cozii.

a. ciocan b. baroase c. nicovală

d. berbec şi nicovală pentru forjare mecanică

e. placă profilată f. planator

g. rotunjitor h. dorn i. gâtuitor

j. dălţi

k. cleşti Fig. 10.1. Scule utilizate la forjarea liberă

Page 48: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 47

Nicovala (fig. 10.1.c) reprezintă scula de sprijin care se foloseşte pentru toate operaţiile de forjare. Suprafaţa de refulare serveşte pentru refularea parţială a pieselor înalte, adică a pieselor care, dacă s-ar refula pe oglinda nicovalei, ar depăşi înălţimea optimă de lucru şi ar îngreuna operaţia de refulare. Cele două cornuri, pătrat şi rotund, servesc pentru operaţiile de îndoire, cu şi fără colţ. Dintre cele două găurii ale nicovalei, cea rotundă serveşte pentru operaţiile de găurire, iar cea pătrată pentru fixarea diverselor scule, ca: dalta de nicovală, rotunjitorul ş.a.

Berbecul şi nicovala pentru forjarea mecanică (fig. 10.1.d), reprezintă corespondentul ciocanului şi al nicovalei de la forjarea manuală. În funcţie de scopul urmărit, berbecul şi nicovala pot fi: plane, profilate sau combinate.

Placa profilată (fig.10.1.e) reprezintă de asemenea o sculă de sprijin şi serveşte pentru efectuarea unor operaţii de forjare manuală: găurire, îndoire, refulare parţială.

Planatoarele (fig.10.1.f) pentru forjarea manuală se aseamănă cu ciocanele de mână şi se folosesc la operaţiile de netezire a suprafeţelor plane.

Rotunjitoarele (fig.10.1.g) se folosesc pentru operaţiile de netezire a semifabricatelor rotunde, atât la forjarea manuală, cât şi la forjarea mecanică.

Dornurile (fig. 10.1.h) se folosesc pentru efectuarea operaţiilor de găurire şi pot fi simple sau cu coadă. Forma vârfului la dornuri (rotundă, ovală, pătrată, etc.) se alege în funcţie de forma găurii ce urmează a fi obţinută.

Gâtuitoarele (fig. 10.1.i) servesc pentru intensificarea alungirii sau a lăţirii semifabricatului la întinderea prin forjare.

Dălţile pentru forjarea manuală (fig.10.1.j) se folosesc pentru tăierea semifabricatului.

În fig. 10.1.k se prezintă cleşti utilizaţi la prinderea semifabricatelor în vederea forjării acestora.

Operaţiile de bază ale forjării libere sunt întinderea, refularea, tăierea, găurirea, îndoirea, răsucirea şi sudarea prin forjare.

Întinderea reprezintă operaţia prin care se realizează alungirea, cu sau fără lăţire, micşorându-se în mod corespunzător secţiunea transversală a semifabricatului.

• La forjarea manuală întinderea poate fi: cu alungire şi lăţire medie, cu alungire maximă şi lăţire minimă, precum şi cu lăţire maximă şi alungire minimă. Întinderea cu alungire şi lăţire medie se execută, în mod obişnuit, cu ciocanul de mână sau barosul. Pentru intensificarea alungirii şi reducerea lăţirii semifabricatului (cazul întinderii cu alungire maximă şi lăţire minimă) se folosesc gâtuitoare de mână sau gâtuitoare de mână şi de nicovală. După forjarea grobă, operaţia de netezire se execută cu planatorul, rotunjitorul sau alte scule adecvate, în funcţie de secţiunea transversală a semifabricatului. În figura 10.2 este prezentat felul şi succesiunea operaţiilor, inclusiv sculele folosite, la întinderea şi netezirea prin forjare manuală a unei porţiuni dintr-un semifabricat prismatic.

• La forjarea mecanică, în funcţie de scopul urmărit şi de configuraţia piesei forjate, întinderea poate fi executată în mai multe variante. Întinderea simplă se execută fie cu rotire alternativă, fie cu rotire în spirală (fig.10.3).

Refularea reprezintă operaţia de forjare prin care se realizează îngroşarea semifabricatului, micşorându-se în mod corespunzător lungimea acestuia. În funcţie de scopul urmărit, refularea poate fi executată pe întreaga lungime a semifabricatului sau numai pe o anumită porţiune.

Page 49: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

48 Îndrumar de laborator

Fig. 10.4. Refularea prin forjare manuală

• La forjarea manuală (fig.10.4), refularea se execută de obicei numai pe o anumită porţiune a lungimii semifabricatului şi, de regulă, la unul din capetele acestuia. În funcţie de înălţimea semifabricatului, refularea se execută fie pe oglinda nicovalei, fie pe suprafaţa de refulare a acesteia.

• La forjarea mecanică refularea se execută în următoarele scopuri:

� pentru obţinerea pieselor forjate cu secţiune transversală mare din semifabricate cu secţiune transversală mică;

� pentru obţinerea pieselor plate, de genul roţilor dinţate, discurilor, flanşelor şi a altor piese asemănătoare;

� ca operaţie prealabilă în vederea găuririi la forjare a pieselor goale în interior;

� pentru mărirea gradului de deformare în cazul în care suprafaţa transversală a lingoului sau a semifabricatului nu asigură gradul de deformare sau coroiajul necesar;

� pentru reducerea anizotropiei caracteristicilor mecanice ale piesei forjate etc.

Tăierea reprezintă operaţia de forjare prin care diferite porţiuni dintr-un semifabricat sunt separate total sau parţial.

Fig. 10.2. Întinderea şi netezirea prin forjare manuală

Fig. 10.3. Întinderea prin forjare mecanică

a. cu rotire alternativă

b. cu rotire în spirală

Page 50: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 49

• În cazul forjării manuale tăierea se face fie cu ajutorul dălţilor, fie cu ajutorul unor prisme pătrate sau dreptunghiulare. În funcţie de grosimea semifabricatului, tăierea poate fi executată din una sau mai multe direcţii. În fig. 10.5. este prezentat modul de tăiere unilaterală la forjarea manuală.

• În cazul forjării mecanice, tăierea unilaterală (fig. 10.6.a) se aplică pentru semifabricatele subţiri. Tăierea bilaterală (fig. 10.6.b) se aplică, în general, pentru semifabricatele de secţiune pătrată şi de grosimi mai mari. La tăierea din patru direcţii, semifabricatul se roteşte cu 90°, după tăierea pe fiecare latură, înainte ca dalta să ajungă în axa semifabricatului. Pentru înlăturarea restului de material, dalta de formă prismatică se roteşte cu baza mare în jos (fig. 10.6.c). Acest procedeu se aplică pentru semifabricatele a căror secţiune este foarte mare.

Găurirea reprezintă operaţia de forjare prin care se realizează goluri în interiorul semifabricatelor. Se poate face manual (fig. 10.7) sau mecanic (fig. 10.8). În funcţie de grosimea semifabricatului şi de scopul urmărit, găurirea prin forjare poate fi: unilaterală sau bilaterală. Găurirea unilaterală se aplică mai mult pentru semifabricate subţiri, iar cea bilaterală pentru semifabricate mai groase.

Fig. 10.6. Tăierea prin forjare mecanică

a. unilaterală b. bilaterală c. din 4 direcţii

Fig. 10.5. Tăierea prin forjare manuală

a. cu dalta de nicovală

b. cu dalta de mână

Fig. 10.7. Găurirea prin forjare manuală

Fig. 10.8. Găurirea prin forjare mecanică 1 – placă pentru găurire; 2 – dorn;

3 – piesă găurită; 4 - deşeu

Page 51: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

50 Îndrumar de laborator Îndoirea reprezintă operaţia de forjare prin care se schimbă orientarea axei longitudinale a unui semifabricat, potrivit scopului dorit. Îndoirea se aplică atât la forjarea manuală (fig.10.9), cât şi la forjarea mecanică, şi se execută cu sau fără şabloane sau alte dispozitive.

Răsucirea constituie operaţia de forjare la care o parte a semifabricatului se roteşte în jurul axei longitudinale cu un unghi a cărui mărime este condiţionată de felul şi configuraţia piesei finite. La forjarea manuală, operaţia de răsucire se aplică mai mult pentru piesele decorative. La forjarea mecanică această operaţie se aplică cel mai mult pentru execuţia arborilor cotiţi. Sudarea reprezintă operaţia de unire prin contopire a două sau mai multe semifabricate sau a capetelor aceluiaşi semifabricat. Dacă operaţia de sudare se execută în bune condiţii, rezistenţa la rupere a materialului în locul de sudură trebuie să fie egală cu rezistenţa materialului în restul porţiunilor. Având în vedere că sudura nu reuşeşte perfect în toate cazurile, aceasta se consideră corespunzătoare dacă rezistenţa la rupere în locul de sudură este mai mare de 85 % din rezistenţa materialului în celelalte porţiuni. În cazul oţelurilor, sudura prin forjare se realizează cu atât mai uşor cu cât este mai redus conţinutul de carbon şi al elementelor însoţitoare şi de aliere. Cu excepţia manganului, care în proporţii reduse, până la 0.8%, îmbunătăţeşte sudabilitatea, celelalte elemente de aliere şi însoţitoare, inclusiv carbonul, reduc sudabilitatea oţelurilor. Pentru asigurarea unei

sudării corecte se recomandă ca oţelurile folosite să aibă până la 0,3% C, sub 0,2% Si şi sub 0,8% Mn, iar procentul de fosfor şi de sulf să fie cât mai redus. Dacă forjorul posedă suficientă îndemânare, pot fi sudate şi oţeluri cu până la 0,5% C. În vederea sudării, capetele ce urmează a fi unite între ele se fasonează. După modul de fasonare, sudarea poate fi: prin suprapunere, prin îmbinare şi prin împletire (fig. 10.10).

Fig. 10.9. Îndoirea prin forjare liberă manuală

Fig. 10.10. Sudarea prin forjare

a. prin suprapunere

b. prin împletire c. prin îmbinare

Page 52: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 51 După fasonare capetele semifabricatului se încălzesc până la temperatura de topire. În funcţie de conţinutul de carbon al oţelului, temperatura de încălzire variază între 1275...1400°C, fiind cu atât mai înaltă cu cât este mai redus conţinutul de carbon. În general, temperatura optimă de sudare se apreciază cu ochiul liber. În acest scop, pe suprafaţa semifabricatelor încălzite la incandescenţă, se plimbă un vârf ascuţit, de obicei un cârlig din oţel nealiat şi se urmăreşte creşterea temperaturii. Când vârful ascuţit se lipeşte de capătul semifabricatului încălzit şi nu se desprinde decât cu un efort sporit, înseamnă că s-a realizat temperatura de topire, respectiv sudare. Acest moment este remarcat şi de apariţia unor scântei care se formează ca o consecinţă a topirii oţelului la suprafaţă. Semifabricatele încălzite la temperatura de sudare trebuie scoase imediat din foc sau din cuptor, curăţite de zgură şi aşezate în poziţia de sudare. Reuşita operaţiei de sudare depinde, în cea mai mare măsură, de momentul în care au fost scoase semifabricatele din foc sau din cuptor. Dacă semifabricatele sunt evacuate cu 2...3 s înainte de momentul oportun, sudarea celor două capete nu mai poate fi efectuată. Dacă dimpotrivă, scoaterea semifabricatelor întârzie cu 2...3 s materialul se arde şi, după sudură, se rupe fie în locul sudurii, fie în apropierea acesteia. Capetele încălzite la incandescenţă se aşează pe nicovală şi se începe operaţia de sudare. Sudarea se realizează prin lovituri, la început uşoare şi repezi, în direcţia şi sensul împingerii unuia din capete către celălalt. După ce capetele s-au prins unul de altul, forţa de lovire poate fi mărită până la valoarea corespunzătoare secţiunii semifabricatului ce se sudează. Operaţiile de îndepărtare a zgurii, de aşezare corectă a capetelor pe nicovală şi de sudare trebuie să se facă în cel mai scurt timp posibil. Întârzierea acestor operaţii cu câteva secunde poate duce la obţinerea unor rezultate necorespunzătoare. După sudare urmează operaţia de subţiere şi de netezire a porţiunii celor două capete suprapuse. Spre deosebire de sudare, care trebuie făcută cât mai repede, subţierea şi netezirea porţiunii sudate trebuie astfel condusă încât temperatura de sfârşit de deformare plastică să fie cât mai apropiată de temperatura de recristalizare a oţelului. De aceea, uneori, subţierea şi netezirea porţiunii sudate se execută într-un ritm mai încetinit. În caz contrar, când operaţia de netezire a zonei de sudură se termină la temperaturi mai înalte, grăunţii oţelului sunt mai mari, iar caracteristicile mecanice ale semifabricatului mai reduse.

Utilajul pe care se va efectua în laborator forjarea liberă, este un ciocan

autocompresor. Elementele principale şi modul de lucru ale acestui ciocan pneumatic cu două robinete de distribuţie sunt reprezentate în figura 10.11.

În poziţia iniţială, pistonul compresor 12 se găseşte în punctul mort superior, iar pistonul principal 5, prevăzut cu tija 4, se găseşte în punctul mort inferior, berbecul 3 fiind în contact cu semifabricatul sau cu nicovala. În această poziţie, prin intermediul robinetelor de distribuţie 6 şi 6’, între cilindrul principal 9 şi cilindrul compresor 13 comunicaţia este deschisă, atât în sus cât şi în jos. Aerul de presiune atmosferică pătrunde în tija 14 a pistonului compresor şi, prin orificiile radiale 15, ajunge în partea de jos a cilindrului compresor, iar de aici, prin robinetul de distribuţie 6, trece în partea de jos a cilindrului principal. În acelaşi timp, prin orificiul din pistonul compresor, care se găseşte în dreptul orificiului de alimentare 11, aerul de presiune atmosferică trece în partea superioară a cilindrului compresor şi, în continuare, prin robinetul de distribuţie 6’ trece în partea de sus a cilindrului principal. Rezultă că, în poziţia iniţială, cei doi cilindrii comunică cu atmosfera, atât în partea superioară cât şi cea inferioară, fapt pentru care presiunea în ambii cilindri este egală cu cea atmosferică. La coborârea pistonului compresor 12, datorită rotirii manivelei 17 de către arborele motor 18, orificiile de legătură cu atmosfera se închid. Din această cauză în timpul coborârii pistonului compresor, dedesubtul celor două pistoane presiunea creşte, iar deasupra lor scade. În acest fel între cele două jumătăţi ale cilindrilor se creează o diferenţă de presiune, care creşte pe măsura coborârii pistonului compresor,

Page 53: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

52 Îndrumar de laborator până în momentul în care presiunea din partea inferioară a cilindrilor învinge forţele de ridicare ale părţii căzătoare şi berbecul se desprinde de pe semifabricat sau nicovală. Pe măsura rotirii manivelei 17 până la α=180°, pistonul compresor coboară şi ajunge în punctul mort inferior, iar sistemul principal se ridică până la circa ¾ din cursa normală. Când manivela 17 s-a rotit cu 180° orificiul din pistonul compresor ajunge în dreptul orificiului 11’ (fig.10.11.b.) şi permite realimentarea cu aer de presiune atmosferică a părţii superioare a celor doi cilindri. La rotirea în continuare a manivelei cu α>180°, pistonul compresor se deplasează în sens invers. Acesta determină mărirea presiunii deasupra celor două pistoane şi micşorarea acesteia dedesubtul pistoanelor. Datorită modificării presiunii, pistonul principal se opreşte şi apoi coboară până în punctul mort inferior pentru a produce lucrul mecanic dorit. În continuare, ciclul se repetă. Acest ciclu se numeşte mers automat.

Fig. 10.11. Ciocanul pneumatic a. elemente componente 1 – suportul nicovalei; 2 – nicovală; 3 – berbec; 4 – tija ciocanului; 5 – pistonul principal; 6 şi 6’ – orificiile robinetelor de distribuţie a aerului comprimat; 7 – orificiul robinetului central; 8 – cameră de evacuare; 9 – cilindrul principal; 10 – supapă de echilibrare; 11 şi 11’ – orificii de alimentare şi evacuare; 12 – pistonul compresor; 13 – cilindrul compresor; 14 – tija pistonului compresor; 15 – orificii de alimentare; 16 – bielă; 17 – manivelă; 18 – arbore motor.

b. orificiul de comunicare între cilindrul compresor şi atmosferă

c. poziţiile robinetelor de distribuţie şi ale robinetului central

Page 54: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 53

La ciclul mers automat se recomandă ca robinetul central 2 (fig.10.11.c.) să fie închis. Reglarea energiei de lovire se realizează fie cu ajutorul pedalei (neindicată în desen), fie cu ajutorul manetei de comandă M. Pe măsura apăsării pedalei sau a rotirii manetei M din poziţia II în poziţia I, se deschid robinetele de distribuţie 1 şi 1’, adică robinetele 6 şi 6’ din figura 10.11.a, care fac legătura între cei doi cilindri şi, în aceeaşi măsură, energia de lovire a ciocanului creşte. Dacă pedala este apăsată până la capătul cursei sau maneta se găseşte în poziţia I, energia de lovire a ciocanului este maximă. La eliberarea totală a pedalei sau readucerea manetei în poziţia II, berbecul poate rămâne în una din cele două poziţii extreme, coborâtă sau ridicată. În primul caz, se spune că ciocanul funcţionează pe ciclul mers în gol, iar în al doilea caz, pe ciclul menţinerea berbecului în poziţie ridicată. Pentru realizarea ciclului mers în gol se deschide robinetul central 2 (fig. 10.11.c), care corespunde orificiului 7 din figura 10.11.a, iar pentru menţinerea berbecului în poziţie ridicată robinetul central se închide. Când robinetul central este deschis, iar pedala este eliberată sau maneta M se găseşte în poziţia II, cilindrul compresor comunică cu atmosfera, atât în partea inferioară cât şi în partea superioară. În acest caz, pistonul compresor nu poate comprima aer nici la coborâre, nici la ridicare. Dacă pentru aceeaşi poziţie a pedalei sau a manetei M, robinetul central este închis, cei doi cilindrii comunică cu atmosfera la partea superioară, iar la partea inferioară comunică între ei prin intermediul unei supape ireversibile. În acest caz, aerul comprimat de pistonul compresor la coborâre pătrunde dedesubtul pistonului principal pe care îl ridică şi-l menţine în această poziţie, întrucât supapa ireversibilă nu permite evacuarea aerului comprimat. La următoarea coborâre a pistonului compresor, o nouă cantitate de aer comprimat pătrunde dedesubtul pistonului principal, ridicând presiunea în partea de jos a cilindrului principal. În continuare, ciclul se repetă şi presiunea în partea de jos a cilindrului principal creşte mereu până când pierderile prin neetanşeităţi devin egale cu alimentarea. Datorită creşterii presiunii, ciocanul se încălzeşte, uleiul arde şi uzura prin frecare creşte. Din această cauză menţinerea berbecului în poziţie ridicată nu trebuie prelungită peste 1...2 minute. În cazul unor pauze mai mari se deschide robinetul central şi ciocanul trece pe ciclul mers în gol. Când întreruperile depăşesc 3...4 minute se opreşte şi motorul.

Dacă maneta de comandă M se aduce din poziţia II în poziţia III, iar robinetul central 2 se închide, se face legătura cu atmosfera pentru cilindrul compresor în partea de sus şi cilindrul principal în partea de jos, iar partea de jos a cilindrului compresor se pune în legătură cu partea de sus a cilindrului principal. În acest fel, la ridicare, pistonul compresor merge în gol. Aerul comprimat de pistonul compresor la coborâre trece prin supapa ireversibilă şi ajunge deasupra pistonului principal pe care îl menţine apăsat sub presiune. Se realizează în acest fel ciclul menţinerea berbecului în poziţie coborâtă. Acest ciclu este necesar pentru fixarea semifabricatului între berbec şi nicovală în vederea efectuării unor operaţii, cum ar fi de exemplu, îndoirea, răsucirea etc. Ca şi la menţinerea berbecului în poziţie ridicată, şi în acest caz presiunea în cilindrul principal creşte continuu, până când pierderile prin neetanşeităţi se echivalează cu alimentările şi ciocanul se încălzeşte. De aceea prelungirea excesivă a ciclului de menţinere a berbecului în poziţia apăsat nu este recomandabilă.

Dacă robinetul central se menţine închis, iar maneta M se roteşte între poziţiile II şi III, se realizează ciclul mers unitar (lovituri individuale). În acest caz pentru fiecare rotire a manetei se obţine o cursă a berbecului. Spre deosebire de ciclul mers unitar, la care numărul curselor berbecului este egal cu numărul rotirii manetei, la mers automat berbecul ciocanului se ridică şi coboară continuu, în timp ce maneta rămâne nemişcată într-o poziţie intermediară între I şi II sau în poziţie extremă.

Page 55: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

54 Îndrumar de laborator 4. Modul de lucru.

• Se vor încălzi diferite semifabricate în vederea aplicării ulterioare a unor operaţii de bază ale forjării libere.

• Se va urmări încălzirea semifabricatelor din cuptor după culoare, conform tabelului cu culori pentru temperatură din laborator.

• Se vor studia uneltele şi sculele pentru forjarea liberă. • Se va urmări şi încerca modul de funcţionare şi deservire corectă a ciocanului

pneumatic. • Se vor executa operaţiile de bază ale forjării libere: întindere, refulare, tăiere,

găurire, îndoire, răsucire, sudare. 5. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii

Elementele relevante pe parcursul executării piesei cerute vor fi trecute într-un tabel

de forma celui de mai jos.

Tabelul.10.1

Nr.

crt.

Denumirea

operaţiei

Schiţa

semifabricatului

Tempe-ratura

începu-tului de forjare

Schiţa operaţiei de forjare

Schiţa uneltelor folosite

Obser-vaţii

Page 56: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 55

LUCRAREA NR. 11.

SUDAREA MANUALĂ CU ELECTROZI METALICI ÎNVELIŢI ŞI ARC ELECTRIC DESCOPERIT

1. Scopul lucrării.

Sudarea manuală cu electrozi metalici înveliţi şi arc descoperit este procedeul de sudură cel mai răspândit fiindcă are o universalitate mare, necesită un echipament simplu, puţin costisitor şi, dacă se execută corect, se realizează suduri de bună calitate. Scopul lucrării este însuşirea de către studenţi a cunoştinţelor teoretice şi practice privind utilajul şi tehnologia sudării cu arc electric descoperit.

2. Consideraţii generale.

Sudarea cu arc electric se bazează pe transformarea energiei electrice în energie calorică. Arcul electric este o descărcare electrică de durată în mediu gazos, între doi electrozi, în condiţiile existenţei unei diferenţe de potenţial şi a unui anumit grad de ionizare a spaţiului dintre ei. Amorsarea arcului electric se realizează prin atingerea electrodului de piesă, urmată de retragerea lui la 2...3 mm. În timpul contactului se degajă o cantitate de căldură care favorizează ionizarea locală a aerului. Prin retragerea electrodului, ionii formaţi sunt acceleraţi în câmpul electric existent, acumulând o energie cinetică pe care o cedează lovind în drumul lor atomii de aer (pe care îi ionizează în continuare) sau la impactul cu piesa, respectiv cu electrodul, formând pe suprafaţa acestora porţiuni calde numite pete electrodice. Astfel, spaţiul dintre electrod şi piesă fiind ionizat, deci conductibil, permite trecerea curentului de sudare, care formează arcul electric. Coloana arcului ajunge la temperatura de ≈6000°C (fig.11.1).

Pentru amorsarea arcului este necesară o anumită valoare a tensiunii numită

tensiune de amorsare (50...70 V), care este mult mai mare decât tensiunea de lucru (18...30 V). Dependenţa dintre tensiunea şi intensitatea arcului pentru o lungime a arcului

Fig. 11.1. Schema arcului electric 1 – electrod; 2 – piese de sudat; 3 – coloana

arcului; 4 – craterul arcului; 5 – pata catodică; 6 – baia de metal topit; 7 –

pata anodică; 8 – aureola arcului

Fig. 11.2. Curba de variaţie a tensiunii în arc la amorsare

(A) şi ardere stabilă (S)

Intensitatea curentului

Ten

siun

ea

Page 57: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

56 Îndrumar de laborator este denumită caracteristica arcului (fig. 11.2). Se observă că la creşterea intensităţii I, tensiunea la borne scade brusc la început şi apoi mai lent. Dacă intensitatea depăşeşte o anumită valoare, tensiunea rămâne constantă, arcul devenind instabil.

Arcul electric poate fi întreţinut cu curent continuu sau cu curent alternativ. În cazul sudării cu curent continuu, polul pozitiv se leagă la piesă, iar cel negativ la portelectrod. Acest mod de sudare se numeşte cu polaritate directă (fig. 11.3.a), spre deosebire de sudarea cu polaritate inversă (fig. 11.3.b) când, polul negativ se leagă la piesă şi cel pozitiv la portelectrod.

Principiul procedeului de sudare cu arc electric descoperit este prezentat în fig.11.4.

Electrodului i se imprimă manual trei mişcări necesare pentru realizarea cusăturii: • mişcare de avans (1), care asigură menţinerea constantă a lungimii arcului; • mişcare de deplasare în lungul cusăturii (2); • mişcare transversală (pendulară) pentru asigurarea lăţimii cusăturii (3).

Fig. 11.3. Sudarea cu polaritate directă (a) şi cu polaritate inversă (b)

a. b.

Fig. 11.4. Schema sudării manuale cu arc electric cu electrozi metalici înveliţi

portelectrod

clemă de contact

piesă

sursă de curent pentru sudare

( = ~ )

electrod

sudură

Page 58: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 57 3. Utilaj, aparatură şi materiale folosite.

Arcul electric poate fi întreţinut: • cu curent continuu produs de generatoare de sudare sau de redresoare de

curent; • cu curent alternativ produs de transformatoare de sudare.

Alegerea utilajului se face ţinându-se seama de avantajele şi dezavantajele fiecărui tip de utilaj în diferite situaţii. Astfel, generatoarele de sudare cu elemente în mişcare, cu pierderi mari la mers în gol şi randament mai scăzut, necesită o întreţinere mai atentă în exploatare. Stabilitatea arcului electric este însă bună, iar încărcarea reţelei simetrică. Generatoarele pot fi antrenate de un motor electric, în acest caz numindu-se grup convertizor, sau de un motor cu ardere internă în acest caz numindu-se grup electrogen. Redresoarele de sudare sunt alimentate de la reţeaua trifazică de curent alternativ pe care îl transformă în curent continuu prin intermediul unor semiconductori cu randament mare şi volum restrâns, asigură o bună stabilitate arcului, o încărcare simetrică a reţelei şi pierderi mici la mers în gol. Transformatoarele de sudare sunt aparate robuste şi ieftine fără elemente în mişcare şi cu un randament bun. Dezavantajul lor constă în faptul că, având înfăşurări cu inductanţe mari, au factorul de putere mic, deci pierderi reactive mari. Stabilitatea arcului electric este mai redusă datorită trecerii prin valoarea zero a tensiunii sursei, moment în care arcul are tendinţa să se stingă. Transformatoarele pot fi monofazate sau trifazate. Cea mai importantă performanţă a unui utilaj de sudare este caracteristica externă, aceasta reprezintând variaţia tensiunii la borne în funcţie de intensitatea curentului consumat. În cazul utilajelor destinate sudării manuale caracteristica externă trebuie să fie cât mai coborâtoare. Această condiţie este necesară pentru menţinerea cât mai constantă a intensităţii curentului de sudare, chiar dacă tensiunea variază datorită apropierii şi îndepărtării inevitabile a electrodului faţă de piesă. Pentru a putea folosi o sursă de curent într-un caz dat, caracteristica arcului trebuie să întretaie caracteristica externă a utilajului (fig.11.5). Punctul A reprezintă punctul de amorsare, iar B punctul de ardere stabilă a arcului. Alte cerinţe ce se impun utilajelor pentru sudare sunt:

• tensiunea de mers în gol (U0) necesară amorsării arcului, să fie suficient de mare, iar după formarea arcului, să scadă rapid la valoarea tensiunii de lucru (Ua). Tensiunea de mers în gol este limitată la 80 V pentru c.c. şi la 75 V pentru c.a., limite considerate nepericuloase;

• intensitatea curentului (Is) să se poată regla uşor de la câteva zeci la câteva sute de amperi, iar la scurtcircuit să nu se depăşească de 2...2,5 ori curentul de regim pentru a preveni lipirea electrodului de piesă la amorsare sau degajările instantanee mari de căldură care ar împrăştia baia metalică. Scurtcircuitele se produc des nu numai la amorsare, ci şi în timpul

Fig. 11.5. Raportul între caracteristica externă a sursei de curent şi

caracteristica arcului de sudură a – arcul nu se aprinde;

b – arcul se aprinde 1 – caracteristica sursei; 2 – caracteristica unui arc lung; 3 – caracteristica unui arc

scurt

0

a. b.

Page 59: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

58 Îndrumar de laborator

sudării, când unii stropi metalici unesc electrodul cu baia metalică. Materialul de sudare necesar sudării cu arc electric descoperit este electrodul

învelit. Electrodul este format dintr-o sârmă pe care se aplică un înveliş din substanţe care asigură, prin topirea şi gazeificarea lor:

• arderea stabilă a arcului (funcţia ionizatoare); • formarea unui mediu gazos protector pentru metalul topit din spaţiul arcului electric

(funcţia protectoare); • formarea unei cruste de zgură care reduce viteza de răcire a zonelor încălzite

(funcţia moderatoare); • în unele cazuri conţin elemente care aliază cusătura (funcţia de aliere); • la electrozii pentru suduri în poziţii dificile zgura se întăreşte repede şi împiedică

scurgerea metalului topit (funcţia de sprijinire); • anumite tipuri de învelişuri contribuie la reducerea conţinutului de sulf şi fosfor

(funcţia de curăţire); Electrozii se caracterizează prin:

• natura materialului sârmei electrod; • diametrul sârmei electrod de; în mod industrial se fabrică electrozi cu de =

1,6; 2,0; 2,5; 3,25; 4; 5; 6 mm; • natura învelişului: acid - A, acid rutilic - AR, bazic – B, celulozic – C, oxidant

– O, rutilic – R, alte tipuri - S; • grosimea învelişului: subţire – max. 0,1de; mediu – (0,1...0,25)de; gros – min.

0,25de; • lungimea electrodului Le: Le = 350 mm pentru de< 3,25 mm şi Le = 450 mm

pentru de>3,25 mm. Simbolizarea electrozilor se face după următoarele caracteristici de sudare: natura materialului şi învelişului, randamentul efectiv, poziţiile de sudare, caracteristicile curentului de sudare, conţinutul de hidrogen difuzibil.

În afara utilajelor care servesc la generarea curentului electric şi a electrozilor pentru sudare, mai sunt necesare o serie de accesorii, scule, dispozitive şi materiale de protecţie :

• aparate pentru controlul regimului de lucru (I şi U); • cabluri de sudură izolate, din cupru electrolitic; • cleşte portelectrod care serveşte la prinderea şi conducerea electrodului; • clema de contact pentru aducerea curentului de la sursă la piesă; • ciocane şi perii de sârmă pentru îndepărtarea zgurii; • echipament de protecţia muncii (mască, mănuşi, şorţ, jambiere).

4. Modul de lucru.

Alegerea electrodului se face în funcţie de grosimea şi natura materialului pieselor de sudat şi poziţia cusăturii. Astfel, electrozii cu învelişuri acide, rutilice sau celulozice se folosesc la sudarea oţelurilor nealiate cu puţin carbon, atât în c.c. cât şi în c.a., iar electrozii cu înveliş bazic la sudarea oţelurilor slab aliate şi aliate, precum şi la sudarea unor metale şi aliaje neferoase, de preferinţă în c.c. cu polaritate inversă (din cauza stabilităţii mici a arcului electric). Electrozii de tip acid se folosesc în general la poziţia de sudare orizontală, electrozii bazici şi celulozici la toate poziţiile, iar electrozii rutilici la sudarea în poziţia verticală şi de plafon.

Pentru determinarea diametrului electrodului se foloseşte relaţia:

gde ⋅= 5,1 [mm]

Page 60: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 59

unde: g – grosimea pieselor care se sudează [mm] În cazul sudării în mai multe treceri, prima trecere, adică cea care formează rădăcina cusăturii se efectuează cu electrod de diametru mai mic.

Parametri tehnologici. După alegerea electrodului, în funcţie de diametrul său de, se stabileşte intensitatea curentului mediu de sudare:

( )ees ddI ××+= 620 [A]

Decizia privind lungimea arcului cu care se va suda, deci implicit tensiunea arcului (Ua), se va lua ţinând seama că sudarea cu arc scurt asigură o protecţie mai bună a metalului topit decât sudarea cu arc lung, însă există pericolul unui scurtcircuit (atingerea băii de sudură cu electrodul) şi execuţia este mai dificilă, solicitând o calificare mai mare a sudorului. Tensiunea arcului variază între 18...30V.

Se mai stabileşte viteza de sudare, care variază în limite foarte largi, obişnuit alegându-se între 10...40 cm/min. Aceste date fiind orientative, este bine să se respecte recomandările făcute de producătorul electrozilor înveliţi, care cuprind, pe lângă valoarea lui Is, şi date privind tensiunea de mers în gol (U0), tensiunea arcului (Ua), natura curentului şi polaritatea, viteza de sudare (vs) şi altele.

Pregătirea materialului. În cazul grosimilor mari de material la marginile pieselor se execută rosturi corespunzătoare în V, X, Y, U ş.a. (fig.11.6). Dacă piesele sunt subţiri şi nu necesită prelucrarea rosturilor, este totuşi obligatorie curăţirea oxizilor şi a petelor de grăsime sau vopsea de pe suprafeţele care se vor suda.

Tehnica operaţiei de sudare. După amorsarea arcului, electrodul se îndepărtează

la 2...3 mm de piesă, ţinându-se înclinat faţă de normală în direcţia de sudare, pentru evitarea formării de picături reci în faţa arcului (fig. 11.7). În timpul sudării se execută mişcări ale vârfului electrodului învelit (fig. 11.4), în funcţie de poziţia de sudare şi de geometria cusăturii aceste mişcări nu trebuie să amestece zgura cu baia metalică. La întreruperea procesului de sudare pentru a schimba electrodul învelit, reluarea sudării se face conform celor arătate în figura 11.8.

În mod obişnuit la curentul de sudare se admit variaţii de ± 10 A, atunci când Is>100 A şi variaţii de ± 5 A, când Is<100 A . Tensiunea de lucru stabilită poate avea variaţii de cel mult ± 2 V. Micşorarea deformaţiilor ce apar la sudare se poate face prin evitarea sudării neîntrerupte a lungimilor mari de cordon şi prin modificarea poziţiei relative dintre piese astfel încât, în urma deformaţiilor inevitabile, piesele să ajungă în poziţiile relative dorite (fig.11.9).

În cadrul lucrării se vor efectua următoarele: • se alege tipul de electrod corespunzător; • se determină grosimea electrodului necesar pentru executarea lucrării;

I

V

½ V

U

½ U

X simetric

X nesimetric

½ X simetric

½ X nesimetric

X simetric

X nesimetric

½ X Fig. 11.6. Tipuri de rosturi folosite la sudarea cu arc electric

Page 61: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

60 Îndrumar de laborator

Poziţia de sudare

Suduri de colţ

orizontal

cornişe

vertical

pe plafon

La fel ca la cornişe şi cu înclinaţia electrodului la fel ca la sudare verticală cap la cap.

La fel ca la sudarea orizontală, piesa fiind pusă deasupra

Fig. 11.7. Tehnologia de lucru pentru sudarea manuală cu electrozi metalici înveliţi, în diferite poziţii

Fig. 11.8. Reluarea sudării după o întrerupere a procesului

cusătură curăţită de zgură mişcarea electrodului la

reluarea sudării

aprinderea arcului zgură crater final

Page 62: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 61

• se stabileşte intensitatea de curent Is; • se verifică polaritatea conform recomandărilor referitoare la electrodul

utilizat; • se verifică pregătirea pieselor ca formă geometrică şi ca aspect; • se aşează piesele pe masa de sudat în poziţia de îmbinare, ţinând cont de

deformaţiile ce se produc în timpul sudării; • se îmbracă echipamentul de protecţie şi se execută operaţia de sudare; • se determină parametri tehnologici de sudare citind indicaţiile ampermetrului şi voltmetrului şi măsurând cu un cronometru timpul efectiv de sudare.

Fig. 11.9. Poziţionarea corectă a pieselor de sudat, ţinând cont de deformaţiile care apar la sudare

INCORECT CORECT

înainte de sudare după sudare înainte de sudare după sudare

Page 63: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

62 Îndrumar de laborator 5. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii.

Datele obţinute în timpul desfăşurării lucrării de laborator se trec într-un tabel de forma celui de mai jos.

Tabelul 11.1

Material de sudat Electrod Parametri tehnologici

Simbol g

[mm] Rost

Înveliş [tip]

de

[mm]

Le

[mm]

Is

[A]

Ua

[V]

Vs

[cm/min]

Polari-tate

Page 64: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 63

LUCRAREA NR. 12.

SUDAREA PRIN PUNCTE

1. Scopul lucrării.

Scopul lucrării este cunoaşterea aparaturii utilizată la sudarea prin puncte şi însuşirea elementelor de bază privind operaţiile de pregătire a pieselor şi alegerea parametrilor regimului de lucru la sudarea prin puncte.

2. Consideraţii generale.

Sudarea prin puncte este o metodă de îmbinare nedemontabilă a două table suprapuse, care se realizează prin încălzirea electrică prin rezistenţă şi aplicarea concomitentă a unei forţe de presare. Sudarea celor două piese se realizează, în locul încălzit şi presat, sub forma unui punct de sudură. Presarea şi încălzirea locului de sudură se realizează prin electrozii aparatului de sudat. Aplicarea forţelor de presare se efectuează prin apăsarea unei manete, pedale sau pneumatic.

Schema de principiu a procedeului este prezentată în figura 12.1.a. Piesele de sudat se strâng între cei doi electrozi legaţi la secundarul unui transformator coborâtor de tensiune. La trecerea unui curent electric de intensitate mare prin circuitul de sudare, se produce încălzirea şi topirea locală a materialului pieselor în zona de contact, formând un nucleu topit care, în urma solidificării, uneşte cele două piese. Aceasta înseamnă că punctul de sudură rezultă în urma solidificării nucleului topit format la trecerea curentului în locul unde rezistenţa de contact este maximă (contactul piesă-piesă), iar pierderile de căldură sunt minime (locurile îndepărtate de electrozii de cupru).

Diametrul vârfului electrodului d1 determină diametrul nucleului d2 a cărui valoare este cu ceva mai mare datorită devierii liniilor de curent prin material (fig. 12.2.). Datorită presiunilor mari şi a încălzirilor existente se produce, în jurul nucleului, o zonă sudată fără

transformator

întrerupător

punct de

sudură

piese

electrod electrod

electrod

piese

P

P

I

I Re

Rp

Re

Rp Rpp

Rep

Rep

b. a.

Fig. 12.1. Schema sudării electrice prin rezistenţă în puncte a – schema de principiu; b – rezistenţele din circuitul de sudare

Page 65: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

64 Îndrumar de laborator topire având diametrul d3. Această zonă prezintă importanţă din punct de vedere al proprietăţilor mecanice, deoarece impurităţile aflate pe cele două suprafeţe unite fără topire reduc aderenţa.

La suprapunerea a n table, punctele de sudură se formează tot la contactul dintre

table, rezistenţa de contact dintre piese Rpp fiind cea mai mare. Luând în considerare şi rezistenţa electrică a pieselor Rp, rezistenţa electrodului Re, rezistenţa de contact electrod-piesă Rep rezultă rezistenţa totală a circuitului (fig. 12.1.b):

R = n · Rp + (n - 1) · Rpp + 2 · Re + 2 · Rep

Realizarea unor suduri de calitate, necesită o dozare adecvată a energiei. Aceasta

trebuie să se situeze între limitele impuse de grosimea materialului de sudat şi caracteristicile termofizice ale acestuia. Presupunând că, pentru sudarea prin puncte a unor materiale de grosime g este admisă o energie maximă Wmax şi o energie minimă Wmin, se poate scrie:

222

2

2min

11

2

1max

tIUtIRW

tIUtIRW

⋅⋅=⋅⋅=

⋅⋅=⋅⋅=

Admiţând U = ct. rezultă că : I1 · t1 = c1 I2 ·t2 = c2

În coordonate I-t expresiile de mai sus reprezintă hiperbolele echilaterale (fig. 12.3) care delimitează următoarele domenii de lucru:

• domeniul 1: corespunzător valorilor mici ale produsului I×t, care determină energii mici de sudare, urmate de formarea unui nucleu mic sau chiar de absenţa acestuia;

• domeniul 2: corespunzător valorilor mari ale produsului I×t, care determină energii prea mari de sudare, urmate de supraîncălzirea materialului;

• domeniul 3: corespunzător valorilor optime ale energiilor pentru sudare; se observă că regimul optim poate fi obţinut în trei puncte caracteristice ale domeniului 3 şi anume:

� în punctul a se obţine sudarea cu regim dur (I mare şi t mic); � în punctul b se obţine sudarea cu regim mediu (I şi t având valori

medii ) � în punctul c se obţine sudarea cu regim moale (I mic şi t mare).

d2 d3

g

Fig. 12.2. Formarea nucleului topit

Page 66: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 65

Sudarea prin puncte prezintă diferite variante dintre care amintim sudarea prin

puncte dintr-o singură parte fig. 12.4., aplicată atunci când accesul electrozilor este mai comod dintr-o singură parte şi sudarea prin puncte în relief fig. 12.5, la care punctele de sudură dintre o piesă plană şi alta prevăzută cu proeminenţe se realizează simultan prin intermediul unor electrozi plani.

3. Utilaj, aparatură şi materiale folosite. Aparatul folosit în laborator pentru îmbinarea tablelor este un cleşte de sudare prin presiune în puncte de tip TECNA 7020 cu programator încorporat, 2,00 [KVA], prezentat în figura 12.6. Electrozii 1 sunt montaţi în braţele port-electrod 2. Tablele de sudat se introduc între cei doi electrozi. Forţa de strângere se realizează prin apăsarea manetei 3. Ansamblul 4 asigură reglarea corespunzătoare a forţei de strângere în funcţie de grosimea tablelor care se sudează. Butonul de reglare 5 permite alegerea corespunzătoare a parametrilor regimului de lucru. În interiorul corpului 6 al cleştelui se află transformatorul şi circuitele electronice.

Aparatul are o greutate mică, e uşor de manevrat şi operat, chiar în poziţii şi unghiuri dificile. Este dotat cu timer sincron SCR electronic pentru timpi de sudare de 0,05...1,25 secunde. Circuitul electronic de compensare SCR porneşte timer-ul doar când se realizează un curent corespunzător pentru presiune în puncte, acest fapt permitând şi

1 c

a

b 3

2

I1 · t1 = c1

I2 · t2 = c2

I [A]

t [s]

Fig. 12.3. Domeniile de sudare prin puncte,

în coordonate intensitate - timp

F F

F

F

transformator

piese de sudat

electrozi

placă suport

(din cupru)

Fig. 12.4. Schema de principiu a sudării prin puncte dintr-o singură parte

Fig. 12.5. Schema de principiu a sudării prin puncte în relief

Page 67: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

66 Îndrumar de laborator sudarea tablelor uşor oxidate (ruginite) sau cu urme de vopsea. Baza cleştelui permite fixarea sa pe un stativ.

Aparatul are următoarele performanţe şi caracteristici tehnice:

• programator (timer) sincronizat cu SCR; • reglare timp: 0,05....1,25 secunde; • răcire cu aer; • puterea nominală: 2 kVA; • puterea maximă de sudare: 13 kVA; • tensiunea de mers în gol: 2,3 V; • tensiunea de alimentare: 380 V; • frecvenţa de alimentare: 50 Hz; • curent permanent: 0,61 kA; • curentul maxim de scurt-circuit: 7,2 kA; • lungimea braţelor port-electrod: 125...500 mm; • distanţa între braţele port-electrod: 96 mm; • diametrul braţelor port-electrod: 20 mm; • diametrul electrodului: 10 mm; • cursa maximă a electrozilor: 55…190 mm; • forţa maximă în electrozi pentru L=125 mm: 120 daN; • forţa maximă în electrozi pentru L=500 mm: 38 daN; • dimensiuni: 430x100x250 mm; • masa: 10 kg.

1 - electrozi

2 – braţe port-electrozi

3 – manetă pentru aplicarea forţei de strângere

4 – ansamblu pentru reglarea forţei de strângere

5 – buton pentru reglarea parametrilor regimului de sudare

6 – corpul aparatului

7 – contactor pentru linitarea forţei de strângere

Fig. 12.6. Cleşte de sudare prin presiune în puncte, de tip TECNA 7020 cu programator încorporat,

Page 68: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 67 Electrozii de sudare pot avea două forme, în funcţie de tehnologia de lucru:

• electrozi sferici: la electrozii cu această formă nu este necesar ca aceştia să se potrivească perfect cu tabla de sudat, iar întreţinerea este mai uşoară şi mai rapidă; nu este recomandat a se utiliza la braţe port-electrod mai lungi de 250 mm;

• electrozi tronconici: utilizarea lor duce la o mai bună calitate a sudurii şi micşorează amprenta de pe suprafeţele tablelor ce se sudează; se obţin din cei sferici, prin prelucrarea vârfului; diametrul de contact al acestor electrozi trebuie ales în funcţie de grosimea tablelor de sudat (Tabelul 12.1); dacă tablele de sudat sunt de grosimi diferite, diametrul de contact al fiecărui electrod este ales în conformitate cu grosimea tablei (fig. 12.7); valorile diametrelor indicate în Tabelul 12.1 nu trebuie depăşite pentru că la depăşirea acestora se produc suduri de proastă calitate.

Înaintea începerii lucrului se recomandă curăţarea vârfului electrozilor cu o pilă sau cu hârtie abrazivă.

Tabelul 12.1

Grosimea tablelor de sudat G [mm]

Diametrul electrozilor din cupru De [mm]

Puncte de sudură realizate pe oră

0,6 + 0,6 3,5 540

0,8 + 0,8 4,0 380

1,0 + 1,0 4,0 300

1,2 + 1,2 4,5 260

1,5 + 1,5 5,0 120

1,8 + 1,8 5,5 100

2,0 + 2,0 6,0 60

Fig. 12.7. Alegerea diametrului electrozilor în funcţie de grosimea tablelor de sudat

Page 69: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

68 Îndrumar de laborator 4. Modul de lucru.

Etapele care vor fi parcurse în laborator pentru îmbinarea nedemontabilă prin sudare prin puncte a două table sunt:

1. Se pregătesc tablele care urmează a fi sudate şi se măsoară grosimea lor. 2. În funcţie de aceasta se aleg şi se reglează electrozii şi braţele port-electrod,

conform indicaţiilor din Tabelul 12.2.

Tabelul 12.2

Grosimea tablelor de sudat G [mm]

Lungimea electrozilor Le

[mm]

Lungimea braţelor port-electrod [mm]

Forţa maximă în electrozi [kgf]

2,0 + 2,0 50 125 120

1,8 + 1,8 95 250 70

1,5 + 1,5 130 350 50

1,2 + 1,2 180 500 40

3. Se reglează forţa de strângere astfel încât să se încadreze în cele indicate în Tabelul 12.2. Reglarea forţei de strângere se realizează din ansamblul 4 (fig.12.6) format din: tijă filetată, arc şi piuliţă. Acesta reglează distanţa D dintre butonul contactorului 7 şi baza manetei de strângere 3.

4. Se reglează parametrii de sudare cu ajutorul butonului 5. Acesta va seta timpul de sudare. Reglarea se va face conform indicaţiilor de pe plăcuţa montată pe aparat. Programatorul din componenţa aparatului are un circuit de compensare SCR care va calcula timpul de sudare necesar chiar dacă vopseaua, rugina sau murdăria împiedică trecerea curentului electric. Ciclul de sudare va fi încheiat de programatorul electronic doar cînd s-a obţinut o sudură completă.

5. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii.

În urma efectuării sudurii prin puncte pentru table de diferite grosimi se va completa un tabel de forma celui de mai jos. Se va analiza modul în care s-a lucrat şi se vor trage concluziile care se impun.

Tabelul 12.3

Material Electrozi Parametri de sudare Nr.

crt.

Simbol

Grosime

g [mm]

Diametru

De [mm]

Lungime

Le [mm]

Intensi-tatea

Is [A]

Forţa de apăsare

F [kgf]

Timpul

t [s]

Pasul

[mm]

Obs.

Page 70: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 69

LUCRAREA NR. 13.

PRELUCRAREA PRIN STRUNJIRE

1. Scopul lucrării.

Scopul lucrării este însuşirea de către studenţi a cunoştinţelor teoretice şi practice necesare pentru executarea operatiilor pe strungul universal (normal). Se vor studia: construcţia şi funcţionarea strungului universal, sculele şi dispozitivele utilizate la stunjire, parametri regimului de lucru şi indicaţiile asupra alegerii acestora.

2. Consideraţii generale.

Strunjirea reprezintă operaţia de prelucrare prin aşchiere executată pe maşini-

unelte numite strunguri, cu ajutorul unor scule aşchietoare, de obicei cuţite de strung. La această prelucrare procesul de aşchiere se realizeaza prin compunerea a două mişcări (fig.13.1):

• mişcarea principală, de rotaţie Ι a piesei (determină desprinderea aşchiilor)

efectuată cu turaţia n dată de relaţia:

D

Vn

×

×=

π

1000 [rot/min] (1)

unde: - V - viteza de aşchiere [m/min]

- D - diametrul piesei de prelucrat [mm] • mişcarea secundară, de avans II a sculei (determină aducerea unor straturi noi de

material în faţa taişului sculei); această mişcare este executată de sculă cu viteza de avans s, care se exprimă în mm/rot. În funcţie de direcţie, avansul poate fi: longitudinal, transversal şi înclinat. De asemenea există avansuri continue şi intermitente.

Fig. 13.1. Mişcările şi suprafeţele piesei în procesul de strunjire

1 – suprafaţă de aşchiat; 2 – suprafaţă de aşchiere; 3 – supafaţă aşchiată I – mişcarea principală de aşchiere (rotaţie) II – mişcarea secundară de aşchiere (avans)

1 2 3

II

I

Page 71: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

70 Îndrumar de laborator 3. Utilaj, aparatură şi materiale folosite.

a. Strungul universal.

Prelucrarea prin strunjire se execută în laborator pe un strung universal, pe care se pot realiza o mare varietate de prelucrări în producţie individuală şi de seriE mică. Un strung universal (normal) este format din următoarele părţi componente (fig.13.2.):

• Batiul 4 este elementul DE care se prind celelalte subansamble mobile sau fixE. Pentru a asIgura calitatea prelucrării, în afară de o mare rigiditate, batiul trebuie să aibă o mare capacitate de amortizare a vibraţiilor, de aceea se execută, de obicei, din fontă cenuşie.

• Păpuşa fixă 13, cuprinde arborele principal 2 care primeşte mişcarea de rotaţie de la un motor electric. În interiorul ei se află cutia de viteze, care are rolul de a realiza diferite turaţii ale arborelui principal (deci şi ale piesei), în funcţie de condiţiile de

1 133

2 16 15 173

18 12 10 7 14 20

9 8 4 19 6 11 3 21 5

Fig. 13.2. Strungul normal

1 – apărătoare; 2 – arbore principal; 3 – bară de comandă; 4 – batiu; 5 – bară de avans; 6 – cărucior; 7 – cremalieră; 8 – cutie de avansuri; 9 – cutia roţilor de schimb;10 – indicator pentru filetare; 11 – tavă; 12 – panou de afişare numerică; 13 – păpuşă fixă; 14 – păpuşă mobilă; 15 – placă rotativă; 16 – port-cuţit; 17 – sanie longitudinală; 18 – sanie port-cuţit; 19 – sanie transversală; 20 – suportul barelor; 21 – şurub conducător

Page 72: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 71

aşchiere. Arborele principal 2, are rolul de a transmite mişcarea de rotaţie (mişcarea principală de aşchiere) semifabricatului şi de a asigura poziţia axei de rotaţie paralelă cu direcţia ghidajelor longitudinale ale batiului. Capătul în consolă al axului principal serveşte la montarea dispozitivului de prindere a semifabricatului (universalul) sau a vârfului păpuşii fixe.

• Păpuşa mobilă 14, împreună cu vârful ei servesc la sprijinirea semifabricatelor lungi, care nu pot fi prelucrate numai prin prindere în consolă.

• Cutia de avans 8, primeşte mişcarea de la păpuşa fixă 13 prin intermediul unor roţi de schimb 9 şi o poate transmite căruciorului 6, prin şurubul conducător 21 (când se execută filete) sau prin bara de avans 5. În interiorul cutiei de avansuri se află mecanisme care permit obţinerea unei game variate de avansuri a căruciorului.

• Căruciorul strungului 6, serveşte la fixarea sculei şi executarea mişcărilor de avans. El este format dintr-o sanie longitudinală 17, care se poate deplasa în lungul ghidajelor batiului, o sanie transversală 19, care asigură deplasarea transversală a cuţitului în raport cu batiul şi deasupra căreia se află sania port-cuţit 18, cu suportul port-cuţit 16, pentru fixarea cuţitului. Cutia căruciorului conţine mecanismele pentru transmiterea mişcării de la şurubul conducător sau de la axul avansurilor la sănii.

• În afara părţilor principale, strungul mai are o serie de organe de comandă, roţi de mână, manete, butoane pentru comanda funcţiilor maşinii. Pe păpuşa fixă sunt montate manetele pentru schimbarea turaţiilor. Pe cutia de avans se află manetele pentru schimbarea valorii mişcării de avans, precum şi maneta pentru transmiterea mişcării la bara avansurilor 5 sau la şurubul conducător 21. Sub cutia de avans se află caseta cu instalaţia electrică, prevăzută cu butoane pentru conectarea strungului la reţeaua electrică, pentru pornirea pompei lichidului de răcire şi pentru dispozitivul de iluminat. Pe cutia căruciorului se află roţile de mână pentru transmiterea manuală a mişcărilor de avans, pentru inversarea sensului mişcării de avans de lucru, pentru cuplarea transmiterii mişcării de avans longitudinal sau transversal, avansului normal sau de filetare.

b. Scule pentru prelucrarea prin strunjire.

Principalele scule utilizate la operaţiile de strunjire sunt cuţitele de strung, executate într-o foarte mare varietate constructivă.

1. În funcţie de sensul avansului, se deosebesc:

• cuţite de dreapta (fig.13.3.a.) care lucrează cu avans de la dreapta spre stânga (la suprapunerea mâinii drepte pe cuţit tăişul principal se află pe partea degetului mare); se folosesc cel mai des;

• cuţite pe stânga fig.13.3.a.), care lucrează cu avans de la stânga spre dreapta (tăişul principal se află pe partea degetului mare al mâinii stângi, suprapusă pe cuţit).

2. După forma capului şi poziţia lui în raport cu corpul cuţitului, se deosebesc: • cuţite drepte şi cuţite încovoiate (fig.13.3.a,b) pe dreapta şi pe stînga; ele se

utilizează mai ales la prelucrarea porţiunilor greu accesibile; • cuţite cu capul îngustat (fig.13.3.c.) utilizate la operaţiile de prelucrare a

canalelor şi de retezare. 3. După mărimea adaosului de prelucrare înlăturat şi după calitatea prelucrării se

deosebesc:

Page 73: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

72 Îndrumar de laborator

• cuţite pentru degroşare, cu ajutorul cărora se înlătură stratul grosier de material; se lucrează cu adâncime de aşchiere mare, precizia de prelucrare rezultând scăzută;

• cuţite pentru finisare, care lucrează cu adâncimi de aşchiere mici şi care asigură atât o precizie dimensională relativ înaltă, cât şi o rugozitate bună a suprafeţei prelucrate.

4 . După felul suprafeţei prelucrate, cuţitele pot fi:

• pentru exterior; • pentru interior.

5. În funcţie de complexitatea părţii active, cuţitele pot fi: • simple; • profilate.

Majoritatea cuţitelor sunt, în prezent, armate la partea activă cu plăcuţe din oţel

rapid sau din carburi metalice. Pentru unele prelucrări foarte fine, se utilizează şi cuţite cu vârf de diamant. În afară de strunjirea propriu-zisă, pe strunguri se execută şi alte operaţii, pentru care se folosesc: burghie de diferite tipuri, adâncitoare, alezoare, tarozi, filiere etc. c. Dispozitive pentru poziţionare şi fixare.

Pentru poziţionarea şi fixarea pieselor se pot folosi: • universalul cu strângere concentrică prin intermediul a 3 bacuri, care

serveşte la prinderea pieselor rotunde. Universalul este montat pe capătul axului principal prin înşurubare. Piesa 1 se poate fixa în universalul 2:

� prin rezemare pe faţa frontală a universalului, când are un diametru mai mare decât alezajul arborelui principal 4, (fig.13.4.a.)

� poate trece prin universal şi alezajul arborelui principal (fig.13.4.b.); strângerea se execută cu bacurile 3.

Fig. . 13.3. Clasificarea cuţitelor de strung a – cuţite drepte; b – cuţite încovoiate; c – cuţite cu cap îngustat

a. c. b.

Page 74: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 73

• flanşele şi inimile de antrenare, care se folosesc atunci când piesa este fixată între vârfuri;

• vârfurile de susţinere, care se folosesc pentru prinderea arborilor şi a altor piese în găurile de centrare.

• pentru rezemarea intermediară a pieselor lungi şi flexibile se montează pe ghidajele patului lunete fixe sau pe căruciorul strungului lunete mobile.

Cuţitul 1 (fig.15.5.) se fixează în port-cuţitul 3 cu ajutorul şuruburilor 2, astfel încât vârful să se găsească la înălţimea axei piesei de prelucrat 4. Pentru aşezarea cuţitului la înălţimea necesară se folosesc plăcuţe de reglare care se aşează sub cuţit. Înălţimea la care se fixează vârful cuţitului se verifică după vârful din pinola păpuşii mobile sau cu ajutorul unor şabloane.

4. Modul de lucru.

Pe strungul universal se pot executa următoarele operaţii de strunjire (fig.13.6.): 1. Strunjire longitudinală. Piesa execută mişcarea principală de rotaţie, iar cuţitul

efectuează mişcarea secundară de avans, deplasându-se paralel cu arborele principal al strungului. După cum suprafaţa piesei care se strunjeşte este exterioară sau interioară, deosebim strunjire longitudinală exterioară (fig. 13.6.a) şi strunjire

4 2 3 1 3 2 4

1 1

Fig. 13.4. Prinderea în universal 1 – piesă; 2 – universal; 3 – bac de strângere; 4 – arbore principal

Fig. 13.5. Fixarea cuţitului în port cuţit

1 – cuţit; 2 – şurub; 3 – port-cuţit; 4 - piesă

4 1 2

3

Page 75: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

74 Îndrumar de laborator

longitudinală interioară (fig. 13.6.b). Avansul longitudinal al cuţitului poate fi manual sau automat.

2. Strunjire frontală. Piesa, fixată în universal sau în platoul cu fălci, execută mişcarea

principală de rotaţie, iar cuţitul, fixat în sania port-cuţit, este antrenat manual sau automat în mişcarea secundară de avans în direcţie perpendiculară pe axa de rotaţie (fig. 13.6.c).

3. Strunjire de canelare sau retezare. Are ca scop realizarea unui canal sau detaşarea extremităţii unei piese, cu ajutorul unui cuţit de retezat care execută o mişcare de avans transversal (fig. 13.6.d).

4. Strunjire conică. Se poate realiza prin mai multe metode: rotirea saniei port-cuţit, cu ajutorul riglei de copiat, prin deplasarea transversală a păpuşii mobile, cu cuţite profilate.

5. Strunjire profilată. Pentru obţinerea profilului cerut al piesei se foloseşte un cuţit profilat, al cărui tăiş are forma corespunzătoare negativului profilului urmărit.

6. Strunjire de filetare. Este o strunjire longitudinală, executată cu cuţite de filetat având forma profilului filetului (fig. 13.6.f). Avansul longitudinal este egal cu pasul filetului.

7. Găurirea şi centruirea. Piesa se fixează în universal şi execută o mişcare de rotaţie, iar burghiul se fixează în pinola păpuşii mobile şi are un avans longitudinal manual (fig. 13.6.e).

La stabilirea regimului de aşchiere trebuie să se ţină seama de caracteristicile

fizico-mecanice ale materialului de prelucrat, ale materialului cuţitului (ales în funcţie de felul strunjirii), precum şi de condiţiile de lucru (cu sau fără răcire forţată). Pentru a obţine o

b. c. a.

e. f. d.

Fig. 13.6. Operaţii executate prin strunjire a – strunjire cilindrică exterioară; b – strunjire cilindrică interioară;

c – strunjire frontală; d – strunjire de canelare sau retezare; e – prelucrarea găurilor; f – prelucrarea filetelor

Page 76: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 75 productivitate cât mai mare, ordinea de stabilire a parametrilor regimului de aşchiere este: adâcimea de aşchiere t, avansul s şi apoi viteza v, parcurgând următoarele etape:

1. adâncimea de aşchiere t [mm] (grosimea stratului de material îndepărtat la o trecere) se stabileşte la degroşare în aşa fel încât prelucrarea să se facă din cât mai puţine treceri; de obicei se ia egală cu adaosul de prelucrare, din care se lasă 10% pentru finisare;

2. avansul s [mm/rot] se alege la degroşare astfel încât secţiunea aşchiei să fie cea economică, secţiune care se determină cu ajutorul diagramelor sau a tabelelor determinate experimental (tabelul 13.1), iar la finisare se alege în funcţie de rugozitatea prescrisă suprafeţei de prelucrat;

3. viteza v [m/min] se determină ţinând seama de adâncimea de aşchiere t şi avansul s, stabilite anterior şi de durabilitatea economică T [min] a cuţitului, cu ajutorul relaţiei:

vyxm

v kstT

Cv

vv

= [m/min] (2)

unde: • Cv, m, xv, yv – coeficienţi determinaţi experimental în funcţie de nişte condiţii

etalon şi daţi în literatura de specialitate; • k – un coeficient global de corecţie, determinat ca produs de mai mulţi

coeficienţi de corecţie parţiali, ţinând seama de condiţiile reale de lucru.

În practică se folosesc tabele (vezi tabelul 13.1. şi 13.2.) cu parametri regimului de aşchiere stabiliţi conform etapelor de mai sus, în anumite condiţii, din care se poate alege regimul de aşchiere corespunzător pentru un anumit caz concret.

4. turaţia [rot/min] care trebuie reglată la strung pentru a realiza viteza v, se determină cu relaţia:

D

Vn

×

×=

π

1000 [rot/min] (3)

unde: - V - viteza de aşchiere [m/min]

- D - diametrul piesei de prelucrat [mm]

5. Se alege din gama de turaţii a strungului turaţia imediat inferioară (nmaş) şi se recalculează viteza de aşchiere cu relaţia:

1000

nDV

××=

π

[m/min] (4)

6. Se fac calcule de verificare a rezistenţei cuţitului de strung şi de verificare a puterii

strungului pentru lucru la parametri stabiliţi.

Page 77: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

76 Îndrumar de laborator

Tabelul 13.1 Mărimea medie a avansului la strunjirea de degroşare cu cuţite din oţeluri speciale de

scule şi din aliaje dure.

Adâncimea de aşchiere t

[mm]

Adâncimea de aşchiere t [mm]

<5 5...8 <5 5...8

Diametrul piesei D

[mm]

Avansul s [mm/rot]

Diametrul piesei D

[mm]

Avansul s [mm/rot] 10...18 18...30 30...50

50...120

≤0,2 0,2...0,5 0,4...0,8 0,6...1,4

- -

0,3...0,6 0,5...1,1

120...180 180...200 200...300

> 300

1,4...2,0 1,5...2,6 2,0...3,2

-

1,1...1,8 1,5...2,0 1,8...2,8 2,8...3,5

Observaţie: la strunjirea de finisare, în general, se ia o valoare de 0,25...0,4 din valoarea avansului de degroşare.

Tabelul 13.2 Valori pentru viteza economică de aşchiere

Durabilitatea tăişului T [min]

60 240 480 60 240 480 60 240 480 60 240 480

Avansul s [mm/rot]

0,1 0,2 0,4 0,8

Materialul piesei

Materialul sculei

Viteza de aşchiere V [m/min]

SS 60 43 36 45 32 27 34 24 20

S1 315 280 250 280 236 212 250 200 180 212 170 150

S2 200 170 150 180 140 125 150 118 106

OL 34

OL 37

OL 42

S3 118 95 85 100 80 71

Observaţii: SS-oţel rapid; S1…S3-plăcuţe din carburi metalice

După însuşirea noţiunilor teoretice privind prelucrarea prin strunjire, studenţii vor efectua în laborator următoarele:

• se va studia strungul din laborator (aflat în repaus): � se vor identifica părţiile componente şi modul de funcţionare; � se vor recunoaşte manetele de comandă; � se vor face manevrele pentru realizarea mişcăriilor de avans;

• Se vor executa diferite operaţii de strunjire după ce, în prealabil, s-a reglat strungul pentru regimul de aşchiere stabilit;

• se vor stabili operaţiile succesive de strunjire a unui reper, după un desen de piesă finită;

• se va urmări executarea reperului; • se vor schiţa operaţiile (fazele) de strunjire şi sculele folosite;

Page 78: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 77

• se va schiţa schema strungului universal, cu denumirea şi destinaţia elementelor de comandă.

5. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii.

Datele operaţiilor de strunjire se vor trece într-un tabel de forma celui de mai jos. Se vor analiza şi se vor trage concluziile care se impun.

Tabelul 13.3

Regimul de lucru

V [m/min] s [mm/rot] t [mm] n [rot/min]

Nr.

crt

Cal

itate

a m

ater

ialu

lui p

iese

i

Den

umire

a şi

schiţa

scu

lei

Mat

eria

lul s

cule

i

Din

nor

me

Din

cal

cul

Din

nor

me

Pe

maş

ină

Din

nor

me

Pe

piesă

Din

cal

cul

Pe

maş

ină

Obs.

Page 79: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

78 Îndrumar de laborator

Page 80: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 79

LUCRAREA NR. 14.

PRELUCRAREA PRIN FREZARE

1. Scopul lucrării.

Scopul lucrării este însuşirea de către studenţi a cunoştinţelor teoretice şi practice necesare pentru executarea operatiilor pe maşina de frezat universală. Se vor studia: construcţia şi funcţionarea maşinii de frezat universale, sculele şi dispozitivele utilizate la frezare, parametri regimului de lucru şi indicaţiile asupra alegerii acestora.

2. Consideraţii generale.

Frezarea reprezintă operaţia de prelucrare prin aşchiere executată pe maşini-unelte

numite maşini de frezat, cu ajutorul unor scule aşchietoare cu mai multe tăişuri numite freze. Maşinile de frezat pot fi: cu consolă (orizontale, verticale sau universale), fără consolă (orizontale sau verticale) sau speciale (prin copiere, de frezat filete, de frezat dantura roţilor dinţate, etc.). La prelucrarea prin frezare procesul de aşchiere se realizează prin compunerea a două mişcări:

• mişcarea principală, de rotaţie a sculei (determină desprinderea aşchiilor) efectuată cu turaţia n dată de relaţia:

D

Vn

×

×=

π

1000 [rot/min] (1)

unde: - V - viteza de aşchiere [m/min]

- D - diametrul sculei [mm] • mişcarea secundară, de avans a piesei prinsă în dispozitiv pe masa maşinii-unelte

(determină aducerea unor straturi noi de material in faţa taişului sculei). În funcţie de direcţie avansul poate fi: orizontal (longitudinal sau transversal) sau vertical. Frezarea diferă de strunjire şi prin aceea că, în timp ce la strunjire cuţitul aşchiază

continuu, la frezare fiecare dinte al frezei, care se aseamănă cu un cuţit normal, aşchiază intermitent. Dintele este numai un anumit timp în contact cu piesa şi detaşează aşchii discontinue, cu secţiune variabilă, având timp să se răcească în restul timpului unei rotaţii complete a frezei. Acest lucru duce la mărirea durabilităţii sculei şi la posibiliatea aşchierii cu regimuri de lucru mai intense şi cu productivitate mai mare. Prin frezare se pot prelucra suprafeţe plane, conice, alezaje, canale de pană sau elicoidale, roţi dinţate, etc. În funcţie de sensul mişcării de avans faţă de mişcarea principală, frezarea se poate executa prin două metode:

• frezare în contra avansului (fig. 14.1.a): sensul de rotaţiei al frezei este invers faţă de direcţia avansului piesei; dintele frezei atacă stratul de material care trebuie îndepărtat aşchiind la început o aşchie subţire, care se îngroaşă pe măsură ce dintele înaintează şi iese din material. În acest fel solicitarea dinţilor creşte progresiv, iar uzura lor este mai scăzută, fapt ce constituie un avantaj al metodei; pe de altă parte, forţele de aşchiere tind să smulgă piesa din dispozitiv, lucru care înrăutăţeşte condiţiile de prindere şi calitatea prelucrării, constituind un dezavantaj

Page 81: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

80 Îndrumar de laborator

al metodei de frezare în contra avansului; se utilizează mai ales la frezarea de degroşare;

• frezare în sensul avansului (fig. 14.1.b): dintele e solicitat la maxim în momentul pătrunderii în material, fapt ce duce la uzura rapidă a sculei, iar acesta e un dezavantaj major al metodei; forţele de aşchiere contribuie la fixarea piesei, ducând

la o precizie de prelucrare crescută, un avantaj care face ca metoda să fie folosită în special la frezarea de finisare.

Viteza de aşchiere se determină cu relaţia:

1000

nDV

××=

π [m/min] (2)

unde: - n – turaţia frezei [rot/min]

- D - diametrul frezei [mm] Deoarece, în majoritatea cazurilor, frezele au mai mulţi dinţi, avansul se poate referi la:

• avansul pe rotaţie: s [mm/rot];

• avansul pe dinte: sz [mm/dinte]: z

ss

z= unde z – numărul de dinţi.

Fig. 14.1. Schema frezării

a – în contra avansului

b – în sensul avansului

suprafaţa de aşchiat

suprafaţa aşchiată

suprafaţa de aşchiat

suprafaţa aşchiată

Page 82: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 81

• avansul pe minut: smin [mm/min]: smin= s x n = sz x z x n

3. Utilaj, aparatură şi materiale folosite.

a. Maşina de frezat universală. Prelucrarea prin frezare se execută în laborator pe o maşină de frezat universală,

aceasta fiind, de fapt, o maşină orizontală la care se poate monta un cap pentru frezare verticală. Elementele componente ale maşinii de frezat sunt prezentate în figura 14.2. Scula aşchietoare 5 se montează în arborele principal 6, prin intermediul unui dorn 4 care se sprinjină într-un lagăr în traversa 3 şi primeşte mişcarea de rotaţie I (mişcarea principală de aşchiere) prin cutia de viteze. Piesa de prelucrat se fixează pe masa 13 şi execută, împreună cu aceasta, mişcarea de avans. Masa maşinii 13 se deplasează împreună cu consola 8 pe ghidajele verticale 7 ale batiului 2. Această deplasare constituie mişcarea de avans pe verticală IV. Avansul pe orizontală se efectuează după două direcţii: longitudinală şi transversală. Avansul longitudinal II este efectuat de masa 13 de-a lungul ghidajelor din placa pivotantă 12. Avansul transversal III este efectuat de sania transversală 11, pe ghidajele 10 din consola 8.

Mişcările mesei maşinii de frezat pot fi realizate manual sau în ciclu automat.

Deasemenea, masa maşinii poate avea şi un avans rapid, pentru deplasarea cu viteză

3

9

2

1 7

5 6 14 4

x y

II V

8

IV

10

11

13

12

I

Fig. 14.2. Maşina de frezat universală 1 – placă de bază; 2 – batiu; 3 – traversă superioară; 4 – dorn port-freză; 5 – freză; 6 – arbore

principal; 7 – ghidaje verticale; 8 – consolă; 9 – şurub; 10 – ghidaje orizontale; 11 – sanie transversală; 12 – placă pivotantă; 13 – masă; I – mişcarea principală de rotaţie a sculei; II – mişcarea de avans longitudinal a mesei; III – mişcarea de avans transversal a mesei;

IV – mişcarea de avans vertical a mesei; V – mişcarea de rotire a mesei

III

Page 83: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

82 Îndrumar de laborator mare până în apropierea locului unde se face prelucrarea. La maşina de frezat universală mai există posibilitatea rotirii mesei superioare 13 cu 15...30° pentru tăierea canalelor elicoidale, frezarea danturilor înclinate, etc. Aceasta se realizează prin interpunerea, între sania transversală 11 şi masa de lucru 13, a unei plăci pivotante 12, care este prevăzută la partea inferioară cu un disc gradat pentru fixarea unghiului de rotire, iar la partea superioară cu ghidaje în lungul cărora se deplasează masa 13. Masa, împreună cu placa 12, pot fi rotite în ambele sensuri. Pivotarea mesei în plan orizontal este o mişcare de reglare, poziţia ei fiind blocată în timpul lucrului. b. Scule pentru prelucrarea prin strunjire.

La o freză se deosebesc: dinţii frezei (partea activă aşchietoare), corpul frezei şi partea de prindere (alezaj – în cazul prinderii în arborele orizontal al maşinii de frezat – sau coadă - în cazul prinderii în arborele vertical).

Din punct de vedere constructiv, frezele pot fi executate dintr-o bucată (monobloc) sau asamblate (cu dinţi montaţi). Frezele se clasifică în funcţie de forma suprafeţei pe care o prelucrează şi de maşina-unealtă pe care se execută prelucrarea.

Frezele cilindrice (fig. 14.3.a) se folosesc pentru prelucrarea suprafeţelor plane pe maşinile de frezat orizontale. Pot avea dinţi drepţi sau înclinaţi. Cele cu dinţi înclinaţi lucrează în condiţii mai bune deoarece aşchierea decurge mai liniştit. Pentru dimensiuni mari de freze, construcţia acestora poate fi realizată cu dinţi din oţel rapid sau plăcuţe din carburi metalice asamblaţi într-un corp din oţel de construcţie.

Frezele cilindro-frontale (fig. 14.3. a, b, c) se folosesc pentru prelucrarea suprafeţelor plane pe maşinile de frezat verticale. Aşchiază cu partea frontală şi cu partea cilindrică.

Fig. 14.3. Operaţii executate prin frezare a – frezarea suprafeţelor plane orizontale; b - frezarea suprafeţelor plane verticale;

c - frezarea suprafeţelor înclinate 1 – freză cilindrică; 2 – freză frontală; 3 – freză deget; 4 – freză conică; 5 – semifabricat;

Page 84: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 83

Frezele disc se folosesc pentru prelucrarea canalelor pe maşinile de frezat orizontale. Sunt prevăzute cu dinţi aşchietori pe suprafaţa cilindrică exterioară şi pe cele două suprafeţe frontale.

Frezele deget (fig. 14.3. b) se folosesc pentru prelucrarea canalelor pe maşini de frezat verticale. Au dinţi aşchietori pe suprafaţa cilindrică şi cea frontală.

Frezele unghiulare (fig. 14.3. c) se folosesc pentru prelucrarea suprafeţelor înclinate.

Frezele profilate (fig. 14.4) au suprafaţa activă profilată pentru prelucrarea unor suprafeţe complexe. Din categoria frezelor profilate fac parte şi frezele-modul folosite pentru tăierea dinţilor roţilor dinţate.

c. Dispozitive pentru poziţionare şi fixare. Piesele se pot fixa pe masa maşinii în diferite moduri folosindu-se sisteme simple, dispozitive universale sau speciale. În producţia de unicate sau serie mică, fixarea se poate face direct pe masa maşinii cu ajutorul unor bride, şuruburi, menghine simple, rotative sau înclinabile. La aşezarea şi fixarea pieselor în dispozitive acestea trebuie să fie cât mai aproape de bacurile de strângere, pentru asigurarea unei bune rigidităţi şi evitarea apariţiei vibraţiilor în timpul prelucrării. Pentru a se asigura desfăşurarea prelucrării în condiţii bune, frezele trebuie să fie bine fixate în arborele principal al maşinii. Frezele se fixează cu ajutorul unui dorn care se introduce în alezajul conic al arborelui principal. Alezajul conic de la capătul arborelui este standardizat în sistemele Morse sau ISO. Frezele cilindrice se montează pe un dorn al cărui capăt se fixează în arborele principal în alezajul conic, iar cel de-al doilea se sprijină într-un lagăr în consola maşinii. În figura 14.2. se observă modul de fixare a frezelor cilindrice. Freza 5 este introdusă pe dornul 4 la distanţa y de capătul arborelui principal 6 şi, respectiv, la distanţa x de lagărul de sprijin 14. Frezele frontale se fixează în arborele principal prin intermediul unui dorn scurt, iar antrenarea se face cu o pană.

4. Modul de lucru.

Pe maşina de frezat universală se pot executa următoarele operaţii de frezare: 1. Frezarea suprafeţelor plane orizontale (fig. 14.3.a) folosind freze cilindrice sau freze

frontale; 2. Frezarea suprafeţelor plane verticale (fig. 14.3.b) folosind freze deget sau freze

frontale;

Fig. 14.4. Frezarea suprafeţelor profilate 1 – freze cu profil conjugat celui al piesei; 2 - piesă

Page 85: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

84 Îndrumar de laborator 3. Frezarea suprafeţelor plane înclinate (fig. 14.3.c) prin înclinarea piesei de prelucrat

sau a arborelui port-sculă, folosind freze cilindrice, frontale sau unghiulare; 4. Frezarea suprafeţelor profilate (fig. 14.4) folosind freze care au un profil conjugat

celui al piesei.

La stabilirea regimului de aşchiere trebuie să se ţină seama de prelucrabilitatea materialului de prelucrat, de precizia şi calitatea cerută supafeţei ce va fi frezată, de materialul şi tipul frezei, de rigiditatea sistemului maşină unealtă – dispozitiv - piesă.

Ordinea de stabilire a parametrilor regimului de aşchiere este: 1. Se alege tipul de freză, caracterizată prin diametrul exterior D, numărul de dinţi Z şi durabilitatea economică T [min]; se vor folosi datele orientative din Tabelul 14.1.

2. Se stabileşte adâncimea de aşchiere t [mm] în funcţie de tipul frezei, de calitatea suprafeţei (pentru operaţiile de finisare se lasă 10% din adaosul de prelucrare) conform Tabelului 14.1.

3. Se stabileşte avansul pe dinte sz [mm/dinte] cu ajutorul tabelelor din literatura de specialitate; pentru lucrarea de faţă se va folosi Tabelul 14.2.

4. Se stabileşte lăţimea de frezare B [mm] (lăţimea de contact a frezei cu semifabricatul) conform Tabelului 14.1.

5. Se determină viteza economică de aşchiere v [m/min] folosind Tabelul 14.3. 6. Se determină turaţia frezei n [rot/min] care trebuie reglată la maşina de frezat

pentru a realiza viteza v; se determină cu relaţia:

D

Vn

×

×=

π

1000 [rot/min] (3)

unde: - V - viteza de aşchiere [m/min]

- D - diametrul frezei [mm]

7. Se alege din gama de turaţii a a maşinii de frezat turaţia imediat inferioară (nmaş) celei calculate;

8. Se recalculează viteza de aşchiere cu relaţia:

1000

masnD

V××

[m/min] (4)

9. Se calculează avansul pe minut smin (viteza de avans) [mm/min]:

smin= s x n = sz x z x n (5)

10. Se alege din gama de avansuri avansul pe minut cel mai apropiat de cel calculat.

11. Se recalculează avansul pe dinte. 12. Se determină forţele de aşchiere şi puterea necesară frezării, luând în

considerare parametri regimului de lucru stabiliţi anterior. 13. Se fac calcule de verificare a rezistenţei sculei şi maşinii de frezat.

După însuşirea noţiunilor teoretice privind prelucrarea prin frezare, studenţii vor

efectua în laborator următoarele: • se va studia maşina de frezat universală din laborator (aflată în repaus):

� se vor identifica părţile componente şi modul de funcţionare;

Page 86: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 85

� se vor recunoaşte manetele de comandă; � se vor face manevrele pentru realizarea mişcărilor principale şi de

avans; • se vor executa diferite operaţii de frezare după ce, în prealabil, s-a reglat maşina

pentru regimul de aşchiere stabilit; • se vor stabili operaţiile succesive de frezare a unui reper, după un desen de piesă

finită; • se va urmări executarea reperului; • se vor schiţa operaţiile (fazele) de frezare şi sculele folosite; • se va schiţa schema maşini de frezat universală, cu denumirea şi destinaţia

elementelor de comandă. Tabelul 14.1

Alegerea fazelor de lucru

Tipul frezei

Adâncimea de frezare t [mm]

Lăţimea de frezare

B [mm]

Diametrul recomandat al frezei

D [mm]

Freze cilindrice 5 8

70 90

60...75 90...110

Freze frontale 4 6

40 60

50...75 75...90

Freze disc 8 12

20 25

60...75 90...110

Freze disc cu dinţi rari

10 20 25

4 5

10

60...75 75

110

Tabelul 14.2. Avansurile pe dinte sz [mm/dinte] la frezare

Avansul pe dinte

sz [mm/dinte]

Materialul semifabricatului

Fc Ff Fz Fd Fr Fdur

Fontă cenuşie 0,2 0,2 0,07 0,05 0,3 0,1

Oţel cu σr ≤ 60 daN/mm2 0,15 0,2 0,07 0,05 0,3 0,09

Oţel cu σr > 60 daN/mm2 0,1 0,15 0,06 0,04 0,2 0,08

Oţel aliat cu σr ≤ 110 daN/mm2 0,08 0,1 0,05 0,02 0,15 0,06

Oţel aliat cu σr > 110 daN/mm2 0,05 0,08 0,03 0,01 0,1 0,05

Bronz 0,15 0,15 0,07 0,04 0,3 0,12 Fc – freză cilindrică; Ff – freză cilindro-frontală; Fz – freză cu dinţi frezaţi; Fd – freză frontală cu dinţi detalonaţi; Fr – freză cu dinţi aplicaţi, din oţel rapid; F dur - freză cu dinţi aplicaţi, din aliaj dur

Page 87: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

86 Îndrumar de laborator

Tabelul 14.3

Viteza de aşchiere economică v [m/min] la frezare

Viteza de aşchiere v [m/min]

Materialul semifabricatului Freze din oţel rapid Freze cu plăcuţe din carburi metalice

Fontă cenuşie 17...20 60...100

Oţel cu σr ≤ 60 daN/mm2 16...24 140...160

Oţel cu σr > 60 daN/mm2 15...20 100...140

Oţel aliat cu σr ≤ 110 daN/mm2 12...16 80...120

Oţel aliat cu σr > 110 daN/mm2 8...14 60...100

Bronz 40...50 60...100

5. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii.

Datele operaţiilor de frezare se vor trece într-un tabel de forma celui de mai jos. Se vor analiza şi se vor trage concluziile care se impun.

Tabelul 14.4

Regimul de lucru

V [m/min] Sz [mm/dinte]

t [mm] n [rot/min] B [mm]

D [mm]

Nr.

crt

Cal

itate

a m

ater

ialu

lui

pies

ei

Den

umire

a şi s

chiţa

sc

ulei

Mat

eria

lul s

cule

i

Din

nor

me

Din

cal

cul

Din

nor

me

Pe

maş

ină

Din

nor

me

Pe

piesă

Din

cal

cul

Pe

maş

ină

Pe

piesă

Page 88: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 87

LUCRAREA NR. 15.

PRELUCRAREA PRIN RABOTARE ŞI MORTEZARE

1. Scopul lucrării.

Scopul lucrării este însuşirea de către studenţi a cunoştinţelor teoretice şi practice necesare pentru executarea operatiilor pe maşinile rabotat şi mortezat. Se vor studia: construcţia şi funcţionarea maşinilor-unelte, sculele şi dispozitivele utilizate la rabotare şi mortezare, parametri regimului de lucru şi indicaţiile asupra alegerii acestora.

2. Consideraţii generale.

Rabotarea reprezintă operaţia de prelucrare prin aşchiere realizată pe maşini

unelte numite maşini de rabotat cu scule numite cuţite de rabotat. Mortezarea se execută pe maşini de mortezat cu cuţite de mortezat. Atât mişcarea principală de aşchiere (executată de piesă sau sculă, funcţie de tipul maşinii-unelte), cât şi cea secundară, sunt rectilinii. La rabotare mişcarea principală de aşchiere are loc în plan orizontal (fig. 15.1.a), iar la mortezare are loc în plan vertical (fig.15.1.b).

Maşinile de rabotat pot fi: • cu cuţit mobil sau maşini de rabotat transversal, se mai numesc şepinguri; • cu masă mobilă sau maşini de rabotat longitudinal.

Maşinile de mortezat sunt întotdeauna cu cuţit mobil şi se mai numesc morteze.

Fig. 15.1. Schema de principiu a prelucrării prin rabotare (a) şi mortezare (b)

Page 89: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

88 Îndrumar de laborator Atât la rabotare, cât şi la mortezare, mişcarea principală de aşchiere este formată dintr-o cursă activă, în timpul căreia se execută aşchierea propriu-zisă, şi o cursă în gol, pentru revenirea sculei în poziţia iniţială de prelucrare, astfel încât, după efectuarea mişcării de avans, să aibă loc o nouă cursă activă. Ambele curse formează aşa-numita cursă dublă. Viteza de aşchiere este variabilă, creşte de la 0 la o valoare maximă, scăzând apoi la 0 la sfârşitul fiecărei curse. Valoarea medie a vitezei de aşchiere vm se determină cu relaţia:

1000

1

+××

=g

a

m

v

vnL

v [m/min] (1)

unde: L – lungimea cursei [mm]; n – numărul de curse duble pe minut [cd/min]; va – viteza cursei active [m/min]; vg - viteza cursei de mers în gol [m/min].

3. Utilaj, aparatură şi materiale folosite.

a. Şepingul.

Prelucrarea prin rabotare se execută în laborator pe o maşină de rabotat cu cuţit mobil. Elementele componente ale şepingului sunt prezentate în figura 15.2.

1

3

2

5

4

7

6

III

IV

II

I

Fig. 15.2. Şepingul 1 – batiu; 2 – cutie de viteze; 3 – berbec; 4 – cap port-sculă; 5 – masă de lucru; 6 – traversă;

7 – pârghie de sprijin; I – mişcare principală; II – mişcare de avans a mesei; III – mişcare de avans a saniei port-cuţit; IV – mişcare de reglare în plan vertical.

Page 90: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 89 Maşina de rabotat se compune din batiul 1, în interiorul căruia se află sistemul de antrenare format din cutia de viteze 2 şi un mecanism cu culisă oscilantă. La partea superioară a batiului se află ghidajele orizonale pe care se deplasează berbecul 3. Acesta execută mişcarea principală de aşchiere I, rectilinie alternativă, pe care o imprimă cuţitului, montat în capul port-cuţit de la capătul frontal al berbecului. Piesele se aşează pe masa 5 a maşinii de rabotat, prinsă în consolă pe traversa 6, şi execută mişcarea secundară II de avans transversal intermitent. Traversa se poate deplasa în plan vertical, mişcarea IV, cu ajutorul unui ax filetat. Masa se consolidează prin pârghiile 7. Capul port-sculă realizează mişcarea de avans vertical III manual sau automat. b. Scule şi dispozitive pentru prelucrarea prin rabotare.

Cuţitele de rabotat se aseamănă cu cuţitele de strung, având particularităţi specifice modului în care se realizează prelucrarea. Se execută din oţeluri de scule sau sunt armate cu plăcuţe din carburi metalice. Ca şi cuţitele de strung, cuţitele de rabotat se fixează în dispozitive port-cuţit. Aceste dispozitive sunt prevăzute cu mecanisme pentru ridicarea cuţitului la cursa de mers în gol.

Piesele de prelucrat sunt fixate pe masa maşinii de rabotat cu ajutorul unor elemente şi dispozitive standardizate (furci cu înălţime fixă sau variabilă, tampoane, plăci de sprijin şi de strângere, etc.) sau speciale (menghine de diferite tipuri).

4. Modul de lucru.

Pe maşina de rabotat se pot prelucra suprafeţe plane, orizontale, înclinate, profilate, canale interioare şi exterioare, etc. 1. Rabotarea suprafeţelor plane orizontale (fig. 15.1.a) se execută pe maşini de

rabotat cu cuţite normale. Mişcările necesare sunt: mişcarea principală de aşchiere I efectuată de sculă şi o mişcare de avans II efectuată de piesă (fig. 15.2).

2. Rabotarea suprafeţelor plane verticale se execută, de obicei, cu cuţite normale. Cuţitul va fi astfel aşezat încât să nu se frece pe suprafaţa prelucrată (înclinat faţă de direcţia de avans III). În acest caz avansul se efectuează pe verticală.

3. Rabotarea supafeţelor plane înclinate se execută cu un cuţit cu tăişul paralel cu înclinaţia suprafeţei prelucrate sau cu un cuţit normal. Avansul sculei se realizează după o direcţie III, paralelă cu suprafaţa prelucrată, care se obţine prin înclinarea capului port-sculă.

4. Rabotarea suprafeţelor profilate se face combinând manual avansul vertical III cu cel orizontal II (fig. 15.2) sau folosind dispozitive speciale de copiere.

5. Rabotarea canalelor se execută cu cuţite speciale, profilate corespunzător formei canalului care trebuie prelucrat.

Stabilirea regimului de aşchiere constă în alegerea adâncimii de aşchiere t [mm],

a avansului s [mm/cd] şi a vitezei de aşchiere [m/min]. 1. Se stabileşte adâncimea de aşchiere t [mm] având în vedere mărimea adaosul

de prelucrare (90% adaosul de degroşare şi 10% cel de finisare). În cazul în care adaosul la faza de degroşare este prea mare, el se îndepărtează prin mai multe treceri.

2. Se stabileşte avansul s [mm] cu ajutorul tabelelor din literatura de specialitate; pentru lucrarea de faţă se va folosi Tabelul 15.1. pentru alegerea avansului la degroşare şi Tabelul 15.2. pentru avansul la finisare.

3. Se determină viteza economică de aşchiere v [m/min] folosind Tabelul 15.3. pentru faza de degroşare şi Tabelul 15.4 pentru cea de finisare.

Page 91: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

90 Îndrumar de laborator

4. Se determină forţele de aşchiere şi puterea necesară rabotării, luând în considerare parametri regimului de lucru stabiliţi anterior şi se fac calcule de verificare a rezistenţei sculei şi maşinii de rabotat.

După însuşirea noţiunilor teoretice privind prelucrarea prin rabotare, studenţii vor

efectua în laborator următoarele: • se va studia maşina de rabotat din laborator (aflată în repaus):

� se vor identifica părţile componente şi modul de funcţionare; � se vor recunoaşte manetele de comandă; � se vor face manevrele pentru realizarea mişcăriilor principale şi de

avans; • se vor executa diferite operaţii de rabotare după ce, în prealabil, s-a reglat maşina

pentru regimul de aşchiere stabilit; • se vor stabili operaţiile succesive de rabotare a unui reper, după un desen de piesă

finită; • se va urmări executarea reperului; • se vor schiţa operaţiile (fazele) de rabotare şi sculele folosite; • se va schiţa schema maşini de rabotat, cu denumirea şi destinaţia elementelor de

comandă.

Tabelul 15.1. Avansul s [mm/cd] la rabotarea de degroşare a suprafeţelor plane

Adâncimea de aşchiere t [mm]

3,0 4,0 6,0

Materialul semifabricatului

Avansul s [mm/cd]

Oţel cu σr ≤ 60 daN/mm2 0,80...0,96 0,64...0,80 0,48...0,64

Oţel cu σr > 60 daN/mm2 0,64...0,80 0,48...0,64 0,40...0,56

Oţel aliat cu σr ≤ 70 daN/mm2 0,64...0,80 0,48...0,56 0,28...0,40

Oţel aliat cu σr > 700 daN/mm2 0,48...1,44 0,32...0,48 0,24...0,40

Fontă cu HB ≤ 180 0,96...1,12 0,80...0,96 0,64...0,80

Fontă cu HB =181...220 0,80...0,96 0,64...0,80 0,48...0,64

Page 92: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 91

Tabelul 15.2. Avansul s [mm/cd] la rabotarea de finisare a suprafeţelor plane

Materialul piesei

• Fontă cu HB =

100...140; • Oţel cu σr = 30...40

daN/mm2; • Bronz cu σr =

20...30 daN/mm2

• Fontă cu HB = 141...180;

• Oţel cu σr = 41...70 daN/mm2;

• Oţel aliat cu σr = 50...70 daN/mm2;

• Oţel turnat şi bronz cu σr >30 daN/mm2

• Fontă cu HB =

180...140; • Oţel cu σr > 70

daN/mm2; • Oţel aliat cu σr > 70

daN/mm2;

Calitatea suprafeţei

de prelucrat

Tipul cuţitului

de rabotat

Adâncimea de aşchiere t [mm]

Avans s [mm/cd] Pregătită pentru finisare

Normal

2,0

0,48...0,64

0,40...0,56

0,32...0,48

Curată, cu urme grosolane de prelucrare

Normal

1,5

0,24...0,48

0,20...0,40

0,16...0,32

Curată, cu urme de prelucrare puţin vizibile

Normal

1,0

0,20...0,40

0,16...,032

0,12...0,24

Pregătită pentru rectificare

Lat

0,5

0,80...2,4

0,80...2,40

0,80...2,00

Definitivă, fără nici o prelucrare ulterioară

Lat

0,3

0,80...4,8

0,80...4,0

0,80...3,20

Tabelul 15.3

Viteza de aşchiere economică v [m/min] la rabotarea de degroşare

Adâncimea de aşchiere t [mm]

3,0 4,0 6,0

Viteza de aşchiere v [m/min]

Avans [mm/cd]

I II I II I II

0,4 26,4 23,0 25,0 21,6 22,4 21,0

0,5 23,0 21,0 21,6 20,0 19,0 19,0

0,7 18,4 18,4 17,6 17,6 16,0 16,8

1,0 14,4 16,0 13,6 15,0 12,0 14,4

1,4 - - 11,0 13,6 9,6 12,8

2,0 - - - - 8,0 11,0

Observaţie: cifrele din coloana I se referă la oţel carbon cu σr = 75 daN/mm2 , iar cele din coloana II la fontă cenuşie cu190 HB; prelucrarea se face cu cuţite din oţel rapid.

Page 93: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

92 Îndrumar de laborator

Tabelul 15.4 Viteza de aşchiere economică v [m/min] la rabotarea de finisare

Adâncimea de aşchiere t [mm]

1,0 1,5 2,0

Viteza de aşchiere v [m/min]

Avans [mm/cd]

I II I II I II

0,10 - 39 - 37,6 - -

0,15 63 35 57 33,0 53 31

0,20 54 32 50 29,6 45 29

0,25 49 30 44 28,0 41 27

0,30 43 28 39 26,4 36 25,6

0,40 - - 32 24,0 30 23

0,60 - - - - 23 21

Observaţie: cifrele din coloana I se referă la oţel carbon cu σr = 75 daN/mm2 , iar cele din coloana II la fontă cenuşie cu HB = 190; prelucrarea se face cu cuţite din oţel rapid. 5. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor. Concluzii.

Datele operaţiilor de rabotare se vor trece într-un tabel de forma celui de mai jos. Se vor analiza şi se vor trage concluziile care se impun.

Tabelul 15.5

Regimul de lucru

V [m/min] s [mm/cd] t [mm] n [cd/min] L [mm]

Nr.

crt

Cal

itate

a m

ater

ialu

lui p

iese

i

Den

umire

a şi

schiţa

scu

lei

Mat

eria

lul s

cule

i

Din

nor

me

Din

cal

cul

Din

nor

me

Pe

maş

ină

Din

nor

me

Pe

piesă

Din

cal

cul

Pe

maş

ină

Lung

imea

cu

rsei

be

rbec

ului

Page 94: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

Tehnologia materialelor 93

Page 95: TEHNOLOGIA MATERIALELOR - …magnum.engineering.upm.ro/~gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... · UNIVERSITATEA “PETRU MAIOR” DIN TG.MURE Ş FACULTATEA DE INGINERIE Gabriela

94 Îndrumar de laborator