Universitatea Politehnica Bucuresti- Ingineria Sistemelor Biotehnice-

CAP TIJEMATRITARE ASCHIERE OL 37

Profesor:

Student:

- 2011-

Cap TijaObTinerea piesei semifabricat printr-un procedeu tehnologic de turnareTurnarea, ca procedeu tehnologic este una din cele mai vechi metode de obinere a pieselor prin punere in forma, dezvoltate de om. Turnarea intervine ntotdeauna ca metoda tehnologica distinct la materialele care sunt elaborate in stare lichida sau vscoasa. mpreun cu prelucrrile prin matriare si cu cele de formare prin sintetizare sunt utilizate in mod nemijlocit la realizarea formei pieselor spre deosebire de alte prelucrri, unde forma rezulta prin mijlocirea unor procese tehnologice preliminare distincte (laminare, tragere, forjare libera, achiere si microachiere). Prin turnare se pot realiza forme practic nelimitate, piese cu mase diverse, de la fraciuni de gram si pana la sute de tone, care i gsesc utilizri in toate domeniile de activitate. Procesele de execuie a pieselor prin turnare se remarca prin urmtoarele avantaje: - permit realizarea de piese cu configuraii diverse, in clasele de precizie 6..16, cu suprafee de rugozitate Ra=1,6...200 m; permit realizarea de piese cu proprieti diferite in seciune (unimaterial, polimaterial); creeaz posibilitatea obinerii de adaosuri de prelucrare minime ( fata de forjarea libera, sau prelucrrile prin achiere); creeaz posibilitatea de automatizare complexa a procesului tehnologic, fapt ce permite repetabilitatea preciziei si a caracteristicilor mecanice, la toate loturile de piese de acelai tip; - permit obinerea unei structuri uniforme a materialului piesei, fapt ce i confer acesteia o rezisten multidirecional. In general, compactitatea, structura i rezistenta mecanica a pieselor turnate sunt inferioare pieselor similare realizate prin deformare plastica (deoarece acestea poseda o rezistenta unidirecional, dup direcii prefereniale). Dintre dezavantajele procedeelor de realizare a pieselor prin turnare se pot enumera: - consum mare de manopera, ndeosebi la turnarea in forme temporare; - costuri ridicate pentru materialele auxiliare; - consum mare de energie pentru elaborarea si meninerea materialelor in stare lichida la temperatura de turnare; - necesit msuri eficiente contra polurii mediului si pentru mbuntirea condiiilor de munc. Se pot prelucra prin turnare materiale metalice si nemetalice , in producie de serie sau de unicate. De menionat c , prin turnare se pot realiza att piese/semifabricate dintr-un material unic, sau din cel puin doua materiale ( acoperiri prin turnare statica sau centrifugala, utilizarea turnrii cu inserii, obinerea prin turnare a materialelor compozite etc.). Tendina actual este de a eficientiza procesele de producie prin reducerea adaosurilor de prelucrare si a operaiilor de prelucrare dimensionala ulterioare. Din acest motiv, procedeele de punere in forma, ntre care i turnarea, capt o atenie deosebit, cunoscnd un grad mai ridicat de perfeciune i inovare fa de alte procedee. In funcie de domeniul de aplicare al procesului de turnare (tehnologii mecanice, metalurgice, de mecanica fina, de tehnica dentara, de prelucrri de industria chimica, de construcii etc.), pot exista denumiri specifice, care sunt sinonime.

Principalele denumiri cu care se prezint in continuare. Amestecul de formare este materialul din care e realizeaz interiorul formei de turnare ( la turnare in forme temporare), fiind compus din doua elemente: un material granulat, care are rolul de a se modela dup configuraia modelului si de a umple rama de formare, si un liant, care confer rezistenta si stabilitate formei de turnare, permind ulterior dezbaterea formei pentru extragerea piesei. Amestecul de formare trebuie sa aib o bun refractaritate, pentru a rezista la contactul cu topitura, precum si o granulaie corespunztoare, pentru a asigura etaneitatea pereilor cavitaii formei. Forma de turnare este scula specifica procesului tehnologic de turnare care conine cavitatea de turnare reeaua de turnare si canalele de evacuare a gazelor. Cu ajutorul ei se realizeaz configuraia ,gabaritul si calitatea suprafeei piesei. Formarea este denumirea generica a operaiilor prin care se realizeaz forma de turnare; acest termen se refera numai la realizarea formelor temporare i semitemporare, confecionate din amestecuri de formare. Formele permanente , de tipul matrielor si al cochilelor se realizeaz prin turnare sau forjare, urmate de prelucrri mecanice, tratamente termice i de suprafa . Extragerea piesei denumete operaia de scoatere a piesei solidificate din forma de turnare. Miezul este o parte distincta a formei de turnare, cu ajutorul cruia se obin golurile interioare ale piese turnate. Miezurile pot fi permanente(la turnare in matrie sau cochile) sau temporare ( la turnarea in cochile sau in forme temporare).Formarea miezurilor se fa ce cu ajutorul cutiilor de miez. Modelul de turnatorie este o macheta tridimensionala care reproduce aproape identic piesa, mrit corespunztor in funcie de caracteristica de contracie ala solidificare a materialului piesei si servete in operaiile de formare. Mulajul este un model intermediar (negativul formei piesei reale); servete la realizarea modelului de turnatorie(pozitivul formei piesei). Reeaua de turnare este partea tehnologica a cavitaii formei de turnare, care conine plnia d turnare, totalitatea canalelor de conducere a materialului lichid spre cavitatea piesei, precum si maselotele. Pentru formarea reelei de turnare se realizeaz modele corespunztoare. Turnabilitatea este proprietatea tehnologica a unui material ce definete capacitatea acestuia de a capt dup solidificare configuraia geometrica si dimensiunile unei forme geometrice in care se introduce in stare lichida sau lichido-vscoas. Este o proprietate tehnologica complexa, care determina posibilitile unui material de a fi prelucrat prin turnare; ea este influenat de mrimi fizice precum: fuzibilitatea, fluiditatea, contracia de solidificare etc. Turnarea este denumirea generica a unor grupe de procese tehnologice de realizare a pieselor semifabricat i/sau finite . Proprieti de turnare ale metalelor i aliajelor1.

Turnabilitatea: proprietatea tehnologic global , care reflect comportarea materialelor nraport cu procedeele tehnologice din grupa turnrii . Ea se exprim prin calificative : foarte bun , bun , satisfctoare , slab , nesatisfctoare . Fuzibilitatea : este proprietatea materialului de a trece n stare topit . Fluiditatea: este proprietatea materialului aflat n stare lichid sau vscoas de a curge i umple toate detaliile cavitaii formei de turnare. Contracia: este proprietatea materialului metalic de a-i micora volumul n timpul solidificrii . Segregarea: este separarea constituenilor unui amestec eterogen astfel nct distribuia acestora nu mai este uniform .

2. 3. 4. 5.

6.

Absorbia gazelor: exprim proprietatea de a dizolva gaze .La proiectarea modelelor i a cutiilor de miez trebuie parcurse urmtoarele etape:

stabilirea rolului funcional al piesei se face pe baza metodei de analiz morfofuncional a suprafeelor; 2. alegerea materialului optim pentru confecionarea piesei - se folosete metoda de analiz a valorilor optime; 3. ntocmirea desenului piesei brut turnate se face pornind de la desenul piesei finite, pe care se adaug: -Ap - adaosuri de prelucrare, pe toate suprafeele a cror precizii dimensionale i rugoziti nu pot rezulta direct din turnare; -At - adaosuri tehnologice, pentru toate suprafeele a cror configuraie sau poziie nu poate fi obinuit direct prin turnare sau n vederea simplificrii formei tehnologice a piesei; -A - adaosuri de nclinare, care faciliteaz scoaterea modelului din form i a piesei din form. Valoarea adaosurilor de nclinare depinde de poziia planului de separaie; -Rc - adaosuri sub forma razelor de racordare constructive, n scopul de a evita apariia defectelor de tipul fisurilor i crpturilor; -Ac - adaosuri de contracie. Stabilirea acestuia se face n funcie de natura materialului de turnat; 4. ntocmirea desenului modelului se face pornind de la desenul piesei brut turnate inndu-se seama de valorile adaosurilor de contracie i de numrul i forma mrcilor; 5. ntocmirea desenului cutiilor de miez se face innd cont de configuraia interiorului piesei brut turnate care indic numrul i forma miezurilor.1.

Alegerea planului de separaie se face innd cont de urmtoarele recomandri: s fie, pe ct posibil, plan de simetrie; s fie, pe ct posibil, un plan drept; s fie situat n poziie orizontal; s conin suprafaa cea mai mare a piesei. k Stabilirea adaosului de contracie, se face utiliznd formula: d m = d p 1 + 100 (mm)unde: dm dimensiunea modelului; dp dimensiunea piesei; k contracia liniar Pentru piesa n discuie am ales ca procedeu de turnare , turnarea n forme permanente statice . Acest procedeu permite obinerea de piese cu configuraie simpl sau complex , n serie mare sau mas , o precizie dimensional 0,08 mm sau 0,1 mm; o calitate a suprafeei bun (Ra 3,2 m ) , permite obinerea de piese cu grosimea peretelui de 0,75 1 mm cu guri interioare 0,75 mm filetate sau nefiletate . La acest procedeu metalul sau aliajul lichid se introduce prin cdere liber .Forma permanent poart uzual numele de cochil i este confecionat din aliaje de Al , rezistnd pn la 70.000 turnri sau fonte aliate 150.000 turnri .

Procedee de turnare Turnarea in formeCel mai utilizat si ieftin procedeu de turnare este turnarea in forme temporare crude. Acestea se utilizeaza la o singura turnare dupa care se distrug. Forma se confectioneaza din amestec de formare pe baza de nisip, cu ajutorul modelelor si ramelor de formare. Operatia de formare propriu-zisa a cavitatii care reproduce configuratia exterioara a piesei necesita multa manopera, utilaje, energie, fapt ce a dus la dezvoltarea altor tehnologii de turnare,in forme metalice permanente. Acestea prezinta avantajul ca rezista la un numar foarte mare de turnari (mii, zeci de mii). Formele metalice se numesc cochilii sau matrite. Se confectioneaza in scularii si au un pret ridicat, avand in vedere precizia dimensionala si calificarea inalta folosita. Turnarea in forme metalice este rentabila doar la productia de serie. In cadrul acestei grupe s-au dezvoltat mai multe tipuri de procedee: - turnarea in cochila; - turnarea sub presiune; - turnarea in vid; - turnarea centrifugala; - turnarea continua. Pentru a micsora socul termic la care sunt expuse cochilele la fiecare turnare acestea se preincalzesc.Manevrarea acestor semicochilii calde se poate face doar cu mijloace mecanice, cu mecanisme cu parghii actionate hidraulic, pneumatic sau mecanic. Se obtin piese cu aspect frumos, cu pereti drepti, cu precizie dimensionala ridicata si cu o structura mai fina, datorita racirii cu viteza mare. Procentul de rebut este mai mic pentru ca sunt eliminate o serie de operatii si de cauze. Datorita pretului cochilei, metoda se preteaza numai la productia de serie si la piese cu configuratie relativ simpla. Aerul preexistent in cochila este impins de metalul lichid in timpul turnarii prin niste canale si orificii foarte fine practicate in zona de lucru. Un caz particular al turnarii in cochila il reprezinta turnarea cilindrilor de laminor din fonta. Datorita racirii rapide la suprafata cilindrului se va forma un strat de fonta alba. In interior se asigura conditii pentru cristalizarea fontei cenusii. Aceasta situatie este avantajoasa intrucat cilindrii de laminor sunt puternic supusi uzurii la suprafata. Din punct de vedere al configuratiei pieselor ce se pot turna se recomanda piese cu configuratie simpla,fara proeminente, cu pereti de grosime uniforma, in general piese cu pereti relativ grosi. Daca piesele au goluri interioare, pentru obtinerea acestora se utilizeaza miezuri pe baza de nisip si lianti organici. Miezurile din amestec de miez sunt mai avantajoase pentru ca au permeabilitatea mai buna, compresibilitatea mai mare (permit o contractie mai libera a piesei) si capacitate de dezbatere mare (curg usor din locas dupa turnare). Principalul dezavantaj consta in faptul ca sunt utilizate pentru o singura turnare. Miezurile metalice se pot utiliza de mai multe ori, dar se scot greu dupa turnare, intrucat piesele se contracta pe ele. Exista pericolul fisurarii pieselor datorita rezistentei opuse de miez la contractia de solidificare

1. Stabilirea si/sau analiza functional al piesei folosind analiza morfofunctionala a suprafetelor.Cunoasterea rolului functional este prima etapa in proiectarea oricarei piese tehnologice de realizare a piesei respective ,deoarece se face in primul rand o proiectare functioanala care trebuie sa se coreleze cu proiectarea tehnologica a piesei. Rolul functional al piesei este dat de rolul functional al fiecarei piese ,suprafata ce delimiteaza piesa in spatiu de aceea in primul rand se stabileste rolul functional al fiecarei suprafete folosind metoda de analiza morfofunctionala a suprafetelor ce presupune parcurgerea urmatoarelor etape: a) Descompunerea piesei in suprafete cat mai simple; b) Notarea tuturor suprafetelor ce delimiteaza piesa in spatiu;

c) Analiza suprafetei in parte S-a analizat fiecare suprafata in parte din urmatoarele puncte de vedere: - forma geometrica a suprafetei; - dimensiunile de gabarit; - precizia dimensionala; - precizia de pozitie; - rugozitatea; -duritatea.

d) Intocmirea grafului suprafete - caracteristici

Intocmirea grafului suprafete - caracteristici in cazul arborelui studiat ,care reprezinta o sinteza a tuturor conditiilor tehnice de generare a fiecarei suprafete a arborelui este prevazentata in tabelul de mai sus.

Rezultatele sunt trecute in tabelul urmator: NrC rt Supr Nr. Forma Dim. Geom. de Gabarit Preciz ia Dime nsionala ChimiceConductibilitatea Termica cal/cms0C Rezistenta la corosiune (mm/an) Duritatea (HB)

Caracteristici Prec. Prec. Rugo de de -zitate forma poz. a MecaniceRezistenta la rupere DaN/mm2 (E*106) (daN/cm2)

Duri -tatea

Tipul si rolul Proc. supraf Tehn posibi-le de obt auxiliara Tehnolo-gica Asambla-re T,D,A A T,D,A T,D,A T,D,A T,D,A T,D,A10

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.` Nr Crt

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7

Plana

15,5

-

6.3 6.3 6.3 6.3

HRC 5055 HRC HRC 50..55

Tronconica 2 x 45 0 Plana 98 Plana 42 Plana 30

Cilindrica 44 Cilindrica 18,4Fizice

Proprietati functionaleDensitate (kg/dm3)

HRC Functio-nala 50..55 6.3 HRC Tehnologica 50..55 6.3 HRC Tehnologica 50..55 6.3 HRC Ansamblare 50..55 Proprietati Proprietati economice TehnologiceTurnabilitatea Deformabilitatea Uzinabilitatea Pretul de cost (um/kg)

K=1

tk * dk

O B S23

V0 1 2 3 4 5 6 7 1 OL 37 OL 50 OLC 45 OLC 20 OT 400 CuZn15 CuZn 39Pb2 CuSn10 ATSi5C u 41MoCr 11 12Cr 130 Fe100 2 7.3 7.3 7.8 7.4 7.82 8.8 8.4

t13 2 2 2 2 2 2 2

v4 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.24

t25 2 2 2 2 2 3 2

v6