$QJKHO&+,58

%RJGDQ%(1($

5(352*5$),$81,9(56,7,,75$16,/9$1,$',1%5$29

userRectangle

Cuprins

1 Tendine actuale in domeniul tehnicilor i tehnologiilor speciale de fabricare i reparare a autovehiculelor ........................................................................................................................... 9

1.1 Materiale utilizate n construcia autovehiculelor moderne ......................................... 9

1.2 Tratamente termice neconvenionale i tehnologii moderne de prelucrare a pieselor de automobile ........................................................................................................................ 12

1.3 Proiectarea i fabricarea asistat de calculator n domeniul autovehiculelor ............ 14

1.4 Sisteme flexibile de fabricaie i montaj n construcia de autovehicule ................... 17

1.5 Autoevaluare .............................................................................................................. 23

2 Tehnologii moderne i neconvenionale de reparare a autovehiculelor ............................ 24

2.1 Tehnologii moderne de reparare a autovehiculelor ................................................... 24

2.2 Tehnologii neconvenionale n industria romneasc de autovehicule ...................... 25

2.3 Tehnologii moderne de prelucrare a semifabricatelor i pieselor de autovehicule .... 30

2.4 Autoevaluare .............................................................................................................. 32

3 Metode speciale de turnare ................................................................................................ 33

3.1 Turnarea sub presiune ................................................................................................ 33

3.2 Turnarea centrifugal ................................................................................................. 38

3.3 Turnarea cu modele gazificabile ................................................................................ 39

3.3.1 Confecionarea modelelor ................................................................................... 40

3.4 Turnarea cu modele fuzibile ...................................................................................... 45

3.5 Turnarea n forme coji ............................................................................................... 45

3.6 Formarea n vid .......................................................................................................... 47

3.7 Autoevaluare .............................................................................................................. 48

4 Procedee speciale de prelucrare a semifabricatelor prin deformare la rece ..................... 49

4.1 Procedee speciale de ambutisare ................................................................................ 50

4.1.1 Ambutisarea cu ajutorul cauciucului .................................................................. 50

4.1.2 Ambutisarea hidraulic ....................................................................................... 50

4.1.3 Ambutisarea cu nclzire sau rcire criogenic local a semifabricatului. ......... 51

4.2 Prelucrarea prin extrudare la rece .............................................................................. 54

4.2.1 Aspecte ale extrudrii la rece a pieselor de autovehicule ................................... 55

4.3 Presarea volumic de mare precizie ........................................................................... 58

4.3.1 Procedee de realizare a roilor dinate i a pieselor canelate prin presare volumic la rece ................................................................................................................ 62

4.4 Autoevaluare .............................................................................................................. 63

5 Procedee speciale de prelucrare a semifabricatelor prin deformare la rece ..................... 64

5.1 Deformarea plastic i placarea cu explozivi brizani sau amestecuri de gaze combustibile .......................................................................................................................... 64

5.1.1 Deformarea plastic cu explozivi brizani .......................................................... 65

5.1.2 Placarea cu explozivi brizani ............................................................................. 68

5.1.3 Mecanismul de formare a legturii dintre cele dou metale ............................... 70

5.1.4 Deformarea prin detonarea unui amestec de gaze combustibile ........................ 71

5.2 Deformarea electrohidraulic ..................................................................................... 72

5.3 Deformarea electromagnetic .................................................................................... 73

5.4 Autoevaluare .............................................................................................................. 78

6 Metode speciale de deformare plastic la cald .................................................................. 79

6.1 Matriarea de precizie ................................................................................................ 80

6.2 Rularea la cald a roilor dinate .................................................................................. 80

6.3 Matriarea prin extrudare ........................................................................................... 81

6.4 Matriarea prin electrorefulare ................................................................................... 83

6.5 Matriarea metalului lichid ......................................................................................... 85

6.6 Metode fizico-chimice de pregtire a semifabricatelor i pieselor uzate pentru prelucrare sau recondiionare ................................................................................................ 87

6.6.1 Tobarea ............................................................................................................... 87

6.6.2 Lepuirea cu jet .................................................................................................... 89

6.6.3 Sablarea .............................................................................................................. 90

6.6.4 Debavurarea termic ........................................................................................... 91

6.6.5 Splarea i degresarea pieselor ........................................................................... 92

6.7 Autoevaluare .............................................................................................................. 95

7 Procedee neconvenionale de sudare a pieselor de autovehicule ...................................... 96

7.1 Sudarea prin frecare ................................................................................................... 96

7.2 Sudarea cu arc rotitor ............................................................................................... 106

7.3 Autoevaluare ............................................................................................................ 108

8 Tehnologia fabricrii pieselor sinterizate din pulberi metalice pentru autovehicule ...... 109

8.1 Elaborarea, dozarea i omogenizarea pulberilor metalice ....................................... 111

8.2 Formarea pieselor din pulberi metalice .................................................................... 114

8.2.1 Formarea prin presare ....................................................................................... 115

8.2.2 Formarea prin extrudare, laminare i sintematriarea pulberilor metalice ........ 116

8.2.3 Turnarea n forme de ipsos ............................................................................... 118

8.3 Autoevaluare ............................................................................................................ 120

9 Obinerea pieselor prin sinterizare .................................................................................. 121

9.1 Sinterizarea semifabricatelor din pulberi metalice .................................................. 121

9.2 Repere din pulberi metalice sinterizate folosite n construcia autovehiculelor ...... 122

9.3 Autoevaluare ............................................................................................................ 128

10 Electrotehnologii de prelucrare a pieselor de autovehicule .......................................... 129

10.1 Prelucrarea pieselor de autovehicule prin electroeroziune ...................................... 130

10.1.1 Fenomene fizico-chimice i fizico-mecanice la prelucrarea prin electroeroziune... ............................................................................................................. 130

10.1.2 Prelucrarea prin electroeroziune cu electrod profilat........................................ 131

10.1.3 Prelucrarea prin electroeroziune cu electrodul filiform .................................... 134

10.2 Procedee electrochimice folosite la prelucrarea pieselor de autovehicule ............... 135

10.2.1 Bazele fizico-chimice ale procedeului .............................................................. 136

10.2.2 Prelucrarea electrochimic prin depasivizare natural ..................................... 136

10.2.3 Prelucrarea electrochimic prin depasivizarea hidraulic ................................ 137

10.3 Tehnologia prelucrrii cu ultrasunete a pieselor de autovehicule ............................ 138

10.3.1 Fenomene fizico-mecanice la prelucrarea cu ultrasunete ................................. 138

10.4 Autoevaluare ............................................................................................................ 140

11 Prelucrarea pieselor folosind ultrasunete ...................................................................... 141

11.1.1 Instalaii de prelucrare cu ultrasunete ............................................................... 141

11.1.2 Procedee tehnologice de prelucrare cu ultrasunete ........................................... 144

11.2 Tehnologia prelucrrii pieselor de autovehicule cu ajutorul plasmei termice ......... 151

11.2.1 Consideraii generale ........................................................................................ 151

11.2.2 Prelucrarea prin achiere cu ajutorul plasmei termice ...................................... 154

11.3 Autoevaluare ............................................................................................................ 155

12 Procedee de sudare ....................................................................................................... 156

12.1.1 Sudarea cu plasm a pieselor metalice ............................................................. 156

12.1.2 Metalizarea cu plasm ...................................................................................... 159

12.2 Tehnologia prelucrrii pieselor de autovehicule cu fascicul de electroni ................ 161

12.2.1 Bazele fizice ale prelucrrii .............................................................................. 161

12.2.2 Sudarea cu fascicul de electroni ....................................................................... 164

12.2.3 Alte aplicaii ale fasciculului de electroni ........................................................ 168

12.3 Autoevaluare ............................................................................................................ 169

13 Tehnologia prelucrrii pieselor de autovehicule cu laseri ............................................ 170

13.1 Mecanismul producerii laserului .............................................................................. 171

13.2 Instalaii laser folosite la prelucrri termice ............................................................. 173

13.2.1 Generatoare cu mediu activ solid ..................................................................... 173

13.2.2 Generatoare cu mediu activ gazos .................................................................... 175

13.3 Prelucrri tehnologice cu laser a pieselor autovehiculelor ...................................... 176

13.3.1 Tratamente termice ........................................................................................... 177

13.3.2 Tratamente termice speciale cu fascicul laser .................................................. 180

13.3.3 Vitrificarea glazurarea cu laser ...................................................................... 181

13.3.4 Sudarea cu laser ................................................................................................ 181

13.3.5 Prelucrarea aliajelor cu fascicul laser ............................................................... 184

13.4 Autoevaluare ............................................................................................................ 185

14 Uzinajul cu jet de ap ................................................................................................... 186

14.1 Principii. Istoric ........................................................................................................ 187

14.2 Configuraia instalaiei ............................................................................................. 189

14.2.1 Generatorul de nalt presiune .......................................................................... 189

14.2.2 Duza .................................................................................................................. 189

14.2.3 Fluidul ............................................................................................................... 190

14.2.4 Reglaje i funcionare ....................................................................................... 193

14.3 Parametri de lucru .................................................................................................... 194

14.3.1 Rugozitatea suprafeei ...................................................................................... 195

14.3.2 Conicitatea ........................................................................................................ 195

14.4 Caracteristicile jetului de ap i structura acestuia .................................................. 196

14.4.1 Polimeri ............................................................................................................ 197

14.4.2 Abrazivi ............................................................................................................ 198

14.5 Autoevaluare ............................................................................................................ 200

15 Rspunsuri .................................................................................................................... 201

16 Bibliografie ................................................................................................................... 211

Introducere

Acest curs i propune s mbunteasc nivelul de cunotine al studentului, n

domeniul realizrii i reparrii pieselor de autovehicule, folosind metode noi,

neconvenionale, care permit economii de timp, material.

Pentru a satisface exigenele manifestate fa de calitatea, costul i performanele

autovehiculelor, preocuprile specialitilor sunt ndreptate n direcia valorificrii n practic

a celor mai noi cuceriri ale tiinei prin elaborarea de tehnologii revoluionare n domeniul

metalurgiei metalelor i aliajelor feroase i neferoase, prelucrrii metalelor i nemetalelor prin

procedee neconvenionale, automatizrii i robotizrii proceselor de fabricaie i montaj,

conceperii i realizrii unor sisteme de proiectare, ncercare, reparare i control al produciei

asistate de calculator.

Prin aplicarea tehnicilor i tehnologiilor moderne la conceperea, fabricarea i testarea

autovehiculelor moderne se asigur mbuntirea randamentelor motoarelor i transmisiilor,

reducerea componentelor poluante din gazele de eapament, afirmarea caroseriilor cu forme

aerodinamice din materiale rezistente la aciunea agenilor corozivi, n condiiile ameliorrii

confortului, creterii sarcinii utile i simplificrii operaiilor de ntreinere i exploatare.

Obiectivele cursului La sfritul acestui curs studentul va fi capabil s:

prezinte tehnologiile de prelucrare a pieselor de autovehicule;

prezinte metodele speciale de turnare;

prezinte mecanismul deformrii la rece i a pieselor care se pot obine prin aceast

metod;

prezinte electrotehnologiile folosite la prelucrarea pieselor;

prezinte tehnologia prelucrrii pieselor utilizand ultrasunete, laser.

Structura cursului Cursul este strucuturat pe 14 uniti de nvare, fiecare unitate de nvare coninnd

att partea teoretic ct i exemple i teste de autoevaluare.

Rspunsurile la Testele de Autoevaluare coninute de fiecare Unitate de nvare se

gsesc la sfritul materialului de curs.

Durata medie de studiu individual Fiecare unitate de nvare este astfel structurat nct, parcurgerea prii teoretice i a

testelor de autoevaluare s poat fi realizat n 2, maxim 3 ore.

Unitatea de nvare nr. 1

1 Tendine actuale in domeniul tehnicilor i tehnologiilor speciale de fabricare i reparare a autovehiculelor

1 Tendine actuale in domeniul tehnicilor i tehnologiilor speciale de fabricare i reparare a autovehiculelor ........................................................................................................................... 9

1.1 Materiale utilizate n construcia autovehiculelor moderne ......................................... 9

1.2 Tratamente termice neconvenionale i tehnologii moderne de prelucrare a pieselor de automobile ........................................................................................................................ 12

1.3 Proiectarea i fabricarea asistat de calculator n domeniul autovehiculelor ............ 14

1.4 Sisteme flexibile de fabricaie i montaj n construcia de autovehicule ................... 17

1.5 Autoevaluare .............................................................................................................. 23

Obiective:

Dup parcurgerea acestei uniti de nvare, studentul va fi capabil s:

Descrie principalele materiale utilizate n construcia autovehiculelor moderne

Enumerare i s descrierie tratamentele termice neconvenionale i tehnologiile

moderne de prelucrare a pieselor de automobile

Descriere metodele de proiectare asistat de calculator

Descriere sistemele flexibile de fabricaie i montaj n construcia de autovehicule

Durata medie de parcurgere a acestei uniti de nvare este de 2-3 ore.

1.1 Materiale utilizate n construcia autovehiculelor moderne

O tendin ce se manifest, n domeniul materialelor din care se execut piesele de

autovehicule este aceea a nlocuirii fontei cu aluminiul i aliajele sale, masele plastice i

materialele compozite (ponderea greutii materialelor ce intrau n construcia unui autoturism

produs de General Motors in anul 1988 se prezenta astfel: font 10,5 %, oel 60%, aluminiu

6,7%, plumb 0,7%, cupru 1,0%, zinc 0,3%, sticl 2,7%, cauciuc 2,8%, materiale plastice 9,0%

alte materiale 6,3%).

Pentru modelele de viitor, marile firme productoare de autoturisme extind

nomenclatorul reperelor ce vor fi realizate din materiale neconvenionale. Astfel, dac la

autoturismele europene de clas medie aflate n producie (Volkswagen Golf si Audi 100)

greutatea pieselor de aliaje uoare i materiale plastice reprezint 8...10%, iar la cele japoneze

16% (Datsun), aceasta va ajunge n viitorii ani la 20...35% (Renault, la modelul experimental

EVE, utilizeaz piese din aliaje uoare i materiale plastice a cror greutate reprezint 35%

din cea a autoturismului; Peugeot, pe prototipul experimental VERA folosete 167 kg piese

din materiale plastice i compozite; Porsche 928 are in construcie 70 de repere din aluminiu,

cntrind 265 kg, ceea ce reprezint 29% din masa total; Fiat a inclus n concepia modelului

VSS piese din materiale plastice, care dein 25% din greutatea vehiculului).

Datorit posibilitilor de obinere economic, prin procedee moderne de turnare i

prelucrare, bunei rezistene la coroziune, conductibilitii termice ridicate, aspectului plcut i

greutii reduse, a reperelor din aluminiu, o serie de piese cum sunt blocurile motoarelor,

chiulasele, pistoanele, cilindrii (Mercedes folosete tehnologia elaborat de Reynolds Metals

la turnarea blocului motor din aliaj supereutectic pe baz de aluminiu cu 17% siliciu;

pistoanele i cilindrii se execut din aluminiu tratat special mpotriva coroziunii; cmile

cilindrilor sunt finisate dup lepuire cu scule diamantate i supuse ulterior decaprii

electrochimice), radiatoarele, carcasele cutiilor de viteze, ambreiajelor, diferenialelor,

punilor i alternatoarelor, accesoriilor sistemelor de frnare i direcie; elementele de

caroserie i ornamentele, jantele etc. se execut din aliajele acestui material.

Temperatura ridicat din exploatare i aciditatea crescut a uleiurilor ntrebuinate la

ungerea motoarelor diesel de mare turaie impun folosirea unui aliaj special aluminiu-siliciu

(Al-11 Si-1 Cu) pentru lagrele de alunecare ale arborelui cotit. Aliajul acesta este superior

celui cu staniu (Al-20 Sn-Cu).

Comparnd rezultatele mecanice i densitile diferitelor materiale, rezult c o pies

din aluminiu cu masa de 1kg poate nlocui una din font de 2,2kg. Dac se mai adaug la

aceasta i economiile de 0,5kg material care se obin prin efectele dependente (uurarea

motorului, transmisiei, suspensiei etc.), reiese c unui kilogram de aluminiu utilizat n

construcia unui automobil, i corespunde o reducere a greutii totale a acestuia cu 1,7kg.

Un salt n modernizarea autovehiculelor l-a constituit introducerea materialelor

plastice, mai nti ca nlocuitoare ale celor tradiionale (piele, materiale textile naturale, arcuri

metalice), iar o data cu apariia ABS-ului, poliuretanului, policarbonailor, poliacetatului,

fluorocarbonului, rinilor acrilice etc. ca elemente de baz pentru piese cu rol decorativ i

funcional.

Aceast evoluie a continuat cu soluii ndrznee, care au condus la apariia unor

materiale cu proprieti complet noi, obinute prin combinarea rinilor cu fibrele sintetice de

mare rezisten i foliile metalice.

Printre reperele reprezentative fabricate din materiale plastice i compozite se pot

meniona uile, aripile, capotele motorului i portbagajului, planeul pavilionului,

paraocurile, grilele, ornamentele, volanul, tabloul i accesoriile panoului de bord, consola,

scaunele, tapieria interioar, arborii de acionare (realizai din fibre de aramid 70% i rini

epoxidice 30%), geamurile spate i laterale (din Lusita SAR- Super Abrasive Resistent

Schelet), reflectoarele i dispersoarele farurilor (din policarbonat transparent acoperit cu o

pelicul de lac rezistent la abraziune), axele punilor spate (65% fibre de sticl i 35% SMC

Sheet Molding Compound), lmpile de poziie i semnalizare, circuitele electrice flexibile,

bacurile i separatoarele acumulatoarelor electrice, rezervoarele, conductele sistemelor de

alimentare i de frnare, ventilatoarele, lagrele de alunecare i rostogolire, bazinele

radiatoarelor, rotulele i calotele sistemului de direcie, filtrele de aer, combustibili i

lubrifiani, pinioanele, bielele motoarelor, arcurile, barele de torsiune, arborii cardanici etc.

(fig1.1).

Fabricarea n serie a automobilelor construite numai din materiale plastice este n

prezent o viziune n curs de materializare. n acest sens, deja au fost explorate noi concepii

constructive n care oelul constituie suportul panourilor caroseriei, elementelor de acionare,

roilor i habitaclului din polimeri.

Materialele plastice i compozite ptrund n construcia motoarelor. Astfel motorul

HOLTZBERG (fabricat in SUA) cu 4 cilindri i puterea de 234kW are 60% din piese

(colectorul de admisie, bielele, fustele pistoanelor, pri ale supapelor, carterele, capacele,

pinioanele) fabricate din materiale plastice speciale (TORLON un polimer cu rezisten

foarte ridicat la traciune): motorul model 234 al firmei Polimotor Research (SUA), cu putere

de 130kW la 5800rpm (4 cilindri, cilindreea totala 2,3 dm3, 16 supape) introdus n fabricaia

de serie, are blocul i chiulasa din materiale plastice.

Materialele ceramice, cum sunt nitrurile i carburile de siliciu, carburile i nitrurile de

bor, titanatul de aluminiu, oxidiul de zirconiu, silicatul de magneziu-aluminiu, etc., datorit

conductibilitii i dilatrii termice reduse, bunei poroziti i calitilor antifriciune

acceptabile, precum i simplitii tehnologiilor de execuie a pieselor, se extind ca nlocuitoare

ale celor tradiionale n construciile supapelor, scaunelor i ghidurilor de supape, camerelor

de ardere divizate, izolatorul

rotoarelor turbinei.

Pentru confecionarea

(protejat galvanic prin zinc

protectoare de pulbere de fier

un sistem bistrat aplicat co

(DACROMET), cu grosimea

elemente principale acidul cro

bogat in zinc, special studiat

Fig. 1.1. Piese din materiale plasticde joas presiune, polivinilclorid

fluor) folosite n co

1.2 Tratamente termice ne

pieselor de automobile

Domeniul tratamentel

microprocesoarele joac un

reprezentnd elementul chei

Performane spectaculoase, n

aplicarea la nivelul industrial

tratamentelor termice n vid etc

n domeniul clirii, se

aplic acest tratament la cm

polimeri de tip polivinilpirolid

lui termic al capului pistonului, colectoar

caroseriilor automobilelor moderne se folose

care pe una din fee i acoperit pe ceala

i aliaj de zinc) sau cea ZINCROMETAL.

ontinuu pe o tabl de oel laminat la

a de 2m, este realizat dintr-o soluie apo

omic i pudra de zinc, iar al doilea (ZINCROM

pentru a permite sudarea prin rezisten.

ce (poliacetat, polipropilen de mare densitate, polid, polibutiletereftalat, polietiletereftalat, materiale onstrucia autoturismelor moderne (punctele nneg

convenionale i tehnologii moderne de pre

or termice se afl n plin modernizare

rol prioritar n dirijarea i controlul p

ie n noile sisteme de tratament termic

domeniu, se obin prin extinderea nitrurrii

a procedeelor de aliere superficial prin imp

c.

impun tot mai mult tratamentele termice cu

ile cilindrilor). Pe viitor apa i uleiul de rcir

don.

relor de evacuare,

ete tabla Monogal

alt cu o pelicula

Zincrometalul este

rece. Primul strat

oas ce conine ca

MET) este o rin

ipropilen, polietilen plastice pe baz de

grite).

elucrare a

e. Computerele i

proceselor, roboii

i termodinamic.

i carburrii ionice,

plantare ionic i a

laseri (firma MAN

re se vor nlocui cu

Printre tehnologiile moderne folosite la fabricarea diverselor componente ale

sistemelor autovehiculelor se afl i cea a metalurgiei pulberilor.

Avantajele aceste tehnologii, n comparaie cu turnarea, sunt foarte mari. Astfel, daca

pentru 1000 piese uzinate se consuma la turnare pn la 3000 tone metal, pentru cele

sinterizate, se folosete de dou ori mai puin materie prim, iar suprafeele productive se

reduc cu 30%.

Piesele sinterizate pot fi att pinioane, arbori i lagre de alunecare, ct i cmi de

cilindri. Cmile de cilindri, presate izostatic, sunt mai ieftine cu 20...40% fa de cele

turnate centrifugal i prelucrate mecanic. Deeurile se reduc n acest caz cu 50...80%.

Procedeele speciale de turnare, cum sunt turnarea sub presiune, n forme vidate, sau cu

modele gazificabile, folosite pentru piesele din materiale i aliaje cu compoziii chimice i

structurale deosebite, au o larg aplicabilitate n industria de autovehicule.

Extrudarea la rece de mare precizie a supapelor, plunjerelor pompelor de injecie,

corpurilor pulverizatoarelor etc., se extinde datorit creterii de 1,5...3,0 ori fa de metodele

clasice, a coeficientului de utilizare a oelurilor aliate.

Dac n prezent la procedeele convenionale de prelucrare mecanic s-a ajuns la viteza

de achiere de 500m/min si de avans de 80mm/s, pentru viitor se prefigureaz atingerea unor

valori ale acestora de 1000m/min, respectiv 250mm/s, prin utilizarea sculelor abrazive din

nitruri ionice, sau cu diamante sintetice monogranulare.

Electrotehnologiile bazate pe prelucrrile prin electroeroziune, eroziune

electrochimic, cu ultrasunete, fascicul de electroni, plasm i laseri i lrgesc aria de aciune

n industria de autovehicule.

Laserii sunt ns prea puini valorificai fa de posibilitile pe care le ofer.

Domeniile insuficient exploatate sunt: tratamentele termice, operaiile de debitare, sudare i

control al calitii.

S ne reamintim!

O tendin ce se manifest, n domeniul materialelor din care se execut piesele de

autovehicule este aceea a nlocuirii fontei cu aluminiul i aliajele sale, masele plastice

i materialele compozite

Datorit posibilitilor de obinere economic, prin procedee moderne de turnare i

prelucrare, bunei rezistene la coroziune, conductibilitii termice ridicate, aspectului

plcut i greutii reduse, a reperelor din aluminiu, o serie de piese cum sunt blocurile

motoarelor, chiulasele, pistoanele, cilindrii se execut din aluminiu tratat special

mpotriva coroziunii, radiatoarele, carcasele cutiilor de viteze, ambreiajelor,

diferenialelor, punilor i alternatoarelor, accesoriilor sistemelor de frnare i direcie;

elementele de caroserie i ornamentele, jantele etc. se execut din aliajele acestui

material.

1.3 Proiectarea i fabricarea asistat de calculator n domeniul autovehiculelor

Dac nu cu mult timp n urm proiectarea asistat de calculator se mrginea la analiza

de element finit i la pachete de programe care rezolvau probleme specifice organelor de

maini sau rezistenei materialelor, n prezent se nglobeaz n acelai concept, comunicaia

om-sistem prin intermediul graficii interactive, sisteme de gestiune a datelor grafice, metode

i programe aplicative.

Grafica interactiv, care cuprinde modele i tehnici de colectare a datelor, pe i la un

display grafic, prin intermediul calculatorului, s-a dovedit a fi mijlocul cel mai eficient de

comunicare a omului cu calculatorul. Ea a permis conceperea unui dialog ntre om i

calculator, care s in seama de importana factorilor umani n acceptarea sau respingerea

unui sistem de proiectare asistat de calculator, s furnizeze secvene de interaciune simple,

consistente, evitnd saturarea utilizatorului cu prea multe opiuni i stiluri de comunicare cu

programele, s ndrume beneficiarul asupra interaciunii adecvate n fiecare etap a procesului

de prelucrare, s-i furnizeze reacii corespunztoare, permindu-i n cazul unei manipulri

eronate, s reia cu uurin i fr pierderi mari programul.

Sistemele de proiectare asistat de calculator (CAD Computer Aided Design sau

CAO Conception Assiste par Ordinateur) reprezint ansamblul de ajutoare informatice

utilizate n toate fazele concepiei unui produs (creaiei, calcule, desen).

Sistemul cu unul sau mai multe calculatoare, care preia o serie de sarcini fcnd parte

din pregtirea, organizarea si comanda execuiei pe mainile unelte cu comand numeric

(MUCN) este cunoscut sub prescurtarea CAM (Computer Aided Manufacturing) sau FAO

(Fabrication Assiste par Ordinateur).

Atunci cnd att concepia ct i fabricaia sunt asistate de calculator sistemul se

ntlnete sub denumirea CAD-CAM sau CAO-FAO. (Fig. 1.2)

Inginerul proiectant folosete, n cadrul sistemului CAD, ecranul de vizualizarea al

computerului ca planet de desen.

Proiectantul vizualizeaz, de regul, numai segmentul pe care dorete s-l prelucreze.

Bineneles, ansamblul poate fi prezentat n ntregime, dar la o scar adecvata.

Dac se dorete scoaterea n eviden a unui detaliu, acesta va fi vizualizat cu ajutorul unui

reticul. Viteza de apariie depinde de capacitatea de calcul a computerului. Desenul nu poate

s apar daca nu a fost stocat n memoria de imagini a calculatorului.

Cnd se dispune de un program corespunztor, diferitele elemente pot fi reprezentate

i tridimensional, modificndu-se dac se dorete unghiul din care sunt privite.

Fig.1.2. Schema structural a sistemului CAD/CAM

Conectnd instrumentele grafice (plotterele) la calculator se pot obine cu rapiditate

desene cu o precizie de zecimi de milimetru.

Inversnd operaiile, se poate introduce direct in computer, cu ajutorul unui program

adecvat i o machet a ansamblului. n acest scop, prin fotogrametrie calculatorul preia

numeric coordonatele diverselor puncte caracteristice ale machetei. Suprafeele se modeleaz

matematic si eventualele neregulariti sunt corectate. Sub forma unui stoc de date,

calculatorul dispune de o machet virtual mai precis ca cea original. Aceast machet va fi

etalonul pentru proiectani i tehnologi. Pe baza datelor nmagazinate, calculatorul elaboreaz

programele pentru mainile unelte i mijloacele de control.

n condiiile n care problemele de concepie devin din ce n ce mai complexe,

necesitnd luarea n considerare i prelucrarea unei enorme cantiti de date, asistarea

proiectrii i fabricaiei de ctre calculator apare ca oportun i de neevitat, dac se dorete o

scurtare a timpului de inovare perfecionarea produselor cu grad sporit de complexitate ce

trebuiesc adaptate continuu programului tehnic.

Aceast urgen este reclamat i de faptul c, n prezent, 60% din timpul de lucru din

birourile de studii i proiectri este consumat pentru pregtirea documentelor de fabricaie,

plecndu-se de la proiectele existente, 30% este consacrat noilor variante i doar 10% este

folosit pentru creaie. Daca in costul unui produs concepia nu particip, in medie, dect cu

10%, rezult c 70% din aceasta depinde de valoarea proiectului iniial.

O aplicaie direct a proiectrii asistate de calculator este cea a conceperii i studierii

caroseriilor de autoturisme. Pentru aceasta trebuie s se dispun de sisteme software

corespunztoare.

Studiul aerodinamic, la scara 1:1, al noilor modele, trebuie sa-l completeze pe primul

(instalaii adecvate pentru astfel de ncercri au n Europa Volkswagen, Daimler-Benz,

Pinifarina, Institutul St. Syr, MIRA-Motor Industry Research Association).

Prin conceperea motoarelor cu ajutorul calculatorului, n scopul optimizrii proceselor

de formare a amestecului i arderii, electronizarea sistemelor de alimentare i aprindere,

echiparea cu microprocesoare a grupurilor motopropulsoare, introducerea de materiale

moderne in construcia elementelor de baz al mecanismului motor, i aplicarea tehnologiilor

neconvenionale la fabricarea i montajul acestora se vor putea asigura performane maxime

de putere, cuplu i economicitate, n condiiile reducerii la minimum a polurii chimice i

sonore.

Necesitatea creterii eficienei tehnice-economice n activitatea industrial a

determinat utilizarea calculatorului i n pregtirea tehnologic (CAPP Computer Aided

Planing), controlul calitii (CAQ Computer Aided Quality), activitatea de service (CAS

computer Aided Service) i reparaii (CAR Computer Aided Repairs).

Aceste sisteme mpreun cu cele de proiectare i fabricare (CAD/CAM) sunt

componente ale fabricaiei integrate cu calculatorul (CIM Computer Integrated

Manufacturing).

Conceptul CIM este un sistem complex, cu reacie n bucl nchis, n care intrrile

primare sunt necesitile privind ansamblurile ce trebuiesc realizate i parametrii lor tehnico-

funcionali, iar ieirile sunt produse finite, montate, controlate i gata pentru a fi date n

exploatare. Sistemul este o combinaie de programe i echipamente n cadrul cruia se

realizeaz proiectarea produselor i proceselor de fabricaie, planificarea i comanda

produciei. El presupune folosirea calculatorului n toate domeniile activitii industriale

(uzin complet automatizat).

n cadrul conceptului CIM, ca o perspectiva de viitor, se prevede transferul spre

calculator a tuturor activitilor umane prin utilizarea metodologiilor de vrf specifice

inteligenei artificiale. Prin aceasta, proiectarea i fabricaia integrat cu calculatorul va deveni

un domeniu propice pentru implementarea de sisteme EXPERT orientate spre rezolvarea unor

probleme de decizie i diagnoz.

Avantajele introducerii sistemelor EXPERT constau n faptul c ele ofer mijloace

evoluate de planificare, testare, simulare i diagnoz mergnd pn la explicarea cauzelor

posibile ale defeciunilor care i sunt semnalate.

1.4 Sisteme flexibile de fabricaie i montaj n construcia de autovehicule

Cerinele pieii fiind cele care determin tipurile i variantele constructive de

autovehicule ce trebuiesc fabricate, se impune dezvoltarea i implementarea de sisteme de

producie capabile s asigure prelucrarea unor loturi mici de piese n condiii de calitate,

economicitate i productivitate ridicate.

Calea pentru ndeplinirea acestor obiective este trecerea de la agregatele flexibile de

fabricaie (AFF) la integrarea acestora ntr-un flux de materiale i informaii condus cu

ajutorul calculatorului.

Sistemul flexibil de fabricaie (SFF) poate fi definit ca un sistem cibernetic ale crui

elemente sunt coordonate de calculator n scopul autoreglrii i optimizrii prelucrrilor

mecanice. El se compune din dou sau mai multe celule flexibile de fabricaie (CFF) legate

printr-un sistem automat de transport (vehicule automate ghidate electromagnetic sau optic,

macarale comandate de calculator etc.), care deplaseaz palete, piese i scule de la o main la

alta, sau i de la depozitele de piese i scule.

Celula flexibil de fabricaie (CFF Fig.1.3) este o unitate care are una sau mai multe

maini unelte cu comand numeric (MUCN), de obicei cel puin un centru de prelucrare,

magazine cu mai multe palete, schimbtoare automate de palete i scule, echipament automat

de msur. Toate elementele, ct i operaiile ce se execut n cadrul celulei sunt comandate

de un computer (CND comand numeric direct), care la rndul su este conectat la un

calculator principal.

Diversitatea i complexitatea problemelor ce apar n conducerea sistemelor flexibile

impun ca rezolvarea lor s se fac prin configuraii flexibile de hardware i software,

structurate ierarhic.

Parcul internaional de SFF complexe este redus. Astfel, n anul 1987, acesta numra

350 de uniti (50 n stadiul de livrare pentru montaj), din care cele mai multe se aflau n

Japonia 100, SUA 47, Germania 35, Italia 25, Olanda 25, Frana 17, Elveia 11.

1.3. Celul flexibil de prelucrare a pieselor de tip disc sau ax: 1 strung paralel cu comand numeric; 2 main de rectificat cu comand numeric; 3 dispozitiv tip carusel; 4 main de frezat cu comand

numeric; 5 palete etajate cu semifabricate i piese prelucrate; 6 main de gurit.

Producia de SFF este asigurat de 55 de firme din SUA, Japonia, Marea Britanie,

Frana, Italia, Germania, Belgia, Olanda i Elveia.

Domeniul n care SFF gsesc o larg aplicare este cel al industriei de autovehicule

(peste 49% din SFF sunt folosite la prelucrarea de piese i sisteme pentru autovehicule).

Sistemul flexibile de fabricaie permit aplicarea unor tehnologii computerizate pe

maini unelte cu CN sau CNC, tipizate, cu numr minim de operaii, fr reglri i intervenia

operatorilor umani n procesul de producie.

Sistemele de fabricaie capabile s funcioneze fr supraveghere uman dispun de

senzori i traductoare care ofer informaii privind dimensiunile pieselor i calitatea

prelucrrilor. Palpatoarele de evaluare dimensional prin contact fac parte dintr-o prim

categorie de tehnici de msurare. Perspective deosebite deschide ns optoelectronica. Aceast

tehnic presupune folosirea unei camere de luat vederi care reine profilul piesei prelucrate i

l compar cu cel aflat, sub form numerizat, n memoria calculatorului de proces.

Informaii privind dimensiunile piesei i calitatea prelucrrii pot fi oferite i de o raz

laser sau de un fascicul de electroni, care urmrete conturul acestuia. Raza laser transmite

date ce sunt prelucrate de echipamentul CNC al mainii, care la rndul su introduce corecii

corespunztoare n programele de prelucrare.

n perspectiv, ca o condiie esenial pentru lrgirea utilizrii SFF se prevede

standardizarea i unificarea ansamblurilor mecanice, electrice i a interfeelor, precum i a

modalitilor de funcionare din punct de vedere matematic.

n condiiile tehnologiilor convenionale, manopera corespunztoare montajului

reprezint pn la 55% din cea necesar realizrii produsului finit. Prin modernizarea

tehnologiilor de montaj, se pot asigura creteri importante ale productivitii muncii n

condiiile mbuntirii substaniale a calitii. Aceasta se poate materializa prin introducerea

tehnologiilor flexibile de montaj (Fig. 1.4), care valorific rezultatele a dou direcii de

cercetare: abordarea tehnologiei ca sistem i folosirea informaticii n domeniul montajului.

Consecina direct este cea a trecerii comenzii sistemului tehnologic de la operatorul

uman la echipamentul electronic de comand.

Un exemplu concret n domeniul sistemelor de montaj deservite de roboi este cel

realizat de Deutsche Gardner-Denver GMBH pentru asamblarea motoarelor autoturismelor

AUDI. Linia de montaj, cu o lungime de 125m, are n componen 27 de posturi automatizate.

Capacitatea liniei este de 650 motoare pe schimb.

Sisteme flexibile de montaj ale motoarelor deservite de roboi exist i n fabricile

firmelor Yamaha, SAAB (linia are o capacitate anual de 135.000 motoare n 30 variante

constructive), etc.

Linii robotizate pentru montajul final al autoturismelor deservite de robocare inductive

echipeaz fabricile firmelor Ford, Volvo, Fiat, Audi, etc. De asemenea, robocarele se folosesc

i la asamblarea motoarelor cu transmisia (pe o linie cu lungimea de 820m, a firmei Opel, se

pot monta 80 de modele de motoare cu 20 de tipuri de transmisii in 600 de variante; ea este

deservit de 100 de robocare inductive) sau a cutiilor de viteze (SAAB Scania).

Un sistem flexibil de montaj integrat ntr-un sistem flexibil de producie este structurat

pe mai multe nivele (Fig. 1.5). Primul etaj cuprinde echipamentele de transfer, depozitare i

orientare, roboii de montaj, manipulatoarele, diferitele maini de asamblare, echipamentele

de testare i comand. Celelalte etaje cuprind elementele care asigur integrarea sistemului de

montaj n CIM.

O caracteristic funcional a sistemului de montaj este aceea a legturilor directe ale

echipamentului de comand cu sistemele superioare sau paralele.

Efectele economice ale sistemelor flexibile sunt multiple i pentru a beneficia de ele

este necesar o strategie pe termen lung adoptat n comun cu furnizorii i utilizatorii

acestora.

Fig. 1.4. Sistem flexibil de montare a motoarelor de autovehicule: 1 dispozitiv pentru acionarea benzii; 2 robot staionar (IRB 1000) cu deplasare liniar i magazie de palete; 3 robot staionar (IRB 6, IRB 60, IRB 90) sau sistem cu mas rotativ i europalete; 4 picupuri manuale pe linie; 5 staie de montaj

manual n afara liniei; 6 staie de montaj pe linie

Fig. 1.5. Sistem de montaj integrat n CIM; MAGISTRALA LA mijloace de comunicare ntre diferite sisteme i subsisteme; AP automat programabil; PC calculator personal.

Implementarea judicioas a sistemelor flexibile de fabricaie asigur o eficien care se

traduce prin: reducerea cu 50...70% a duratei ciclului de fabricaie, diminuarea cu 20...50% a

timpilor de prelucrare, mbuntirea nivelului calitativ al pieselor, creterea gradului de

utilizare a mainilor cu 40...50%, mrirea productivitii muncii cu 200...400%, economisirea

forei de munc 50...75%, reducerea numrului de maini, utilaje si SDV-uri specializate n

producie cu 40...50%, micorarea suprafeelor productive cu 20...40% i a rebuturilor cu

10...20%. n acelai timp se asigur o majorare cu 32...42% a timpilor de funcionare n

program a mainilor unelte cu comand numeric i centrelor de prelucrare, iar durata de

schimbare a sculelor ajunge la 4% la sistemele flexibile, fa de 18% la mainile cu comand

numeric i 12% la centrele de prelucrare.

S ne reamintim!

Sistemul flexibil de fabricaie (SFF) poate fi definit ca un sistem cibernetic ale crui

elemente sunt coordonate de calculator n scopul autoreglrii i optimizrii

prelucrrilor mecanice

Conceptul CIM este un sistem complex, cu reacie n bucl nchis, n care intrrile

primare sunt necesitile privind ansamblurile ce trebuiesc realizate i parametrii lor

tehnico-funcionali, iar ieirile sunt produse finite, montate, controlate i gata pentru a

fi date n exploatare. Sistemul este o combinaie de programe i echipamente n cadrul

cruia se realizeaz proiectarea produselor i proceselor de fabricaie, planificarea i

comanda produciei. El presupune folosirea calculatorului n toate domeniile activitii

industriale (uzin complet automatizat).

1.5 Autoevaluare

1. Care este tendina actual n domeniul industiriei constructoare de maini?

2. Care sunt avantajele metalurgiei pulberilor n comparaie cu turnarea?

3. Care sunt avantajele conceprii motoarelor cu ajutorul calculatorului?

4. Care sunt componentele unui sistem flexibil de fabricaie?

Unitatea de nvare nr. 2

2 Tehnologii moderne i neconvenionale de reparare a autovehiculelor

2 Tehnologii moderne i neconvenionale de reparare a autovehiculelor ............................ 24

2.1 Tehnologii moderne de reparare a autovehiculelor ................................................... 24

2.2 Tehnologii neconvenionale n industria romneasc de autovehicule ...................... 25

2.3 Tehnologii moderne de prelucrare a semifabricatelor i pieselor de autovehicule .... 30

2.4 Autoevaluare .............................................................................................................. 32

Obiective:

Dup parcurgerea acestei uniti de nvare, studentul va fi capabil s:

Identifice tehnologiile moderne de reparare a autovehiculelor

Enumere tehnologiile neconvenionale utilizate n industria auto romneasc

Identifice tehnologiile moderne de prelucrare a semifabricatelor

Durata medie de parcurgere a acestei uniti de nvare este de 2-3 ore.

2.1 Tehnologii moderne de reparare a autovehiculelor

Criza de energie i materii prime tradiionale a determinat intensificarea cercetrilor n

direcia conceperii unor tehnologii eficiente care s sporeasc durata de exploatare a

diverselor organe de maini.

Prin aplicarea metodelor moderne de recondiionare, cum sunt cele ale treptelor de

reparaie, compensatorilor, nlocuirii unei pri din pies sau reducerii la dimensiunile iniiale,

se pot introduce n exploatare peste 70% din piesele uzate.

n aceste condiii, investiiile n ntreprinderile de reparaii auto sunt de 5...10 ori mai

mici dect n cele constructoare, costul unei reparaii ajunge la 50...60% din valoarea

autovehiculului nou, iar consumurile de metal sunt de 10...15 ori mai mici.

Procedeele noi de recondiionare, ca metalizarea i sudarea cu jet de plasm, refularea

electromecanic, sudarea cu fascicul de electroni i prin frecare, acoperirile galvanice i cu

materiale termoplastice de mare rezisten, permit majorarea duratei de folosire a pinioanelor

i arborilor din cutiile de viteze, arborilor cotii, arborilor cu came, culbutorilor, supapelor,

elementelor sistemelor hidraulice, de alimentare, rcire i ungere .a.

Studierea posibilitilor de aplicare a celor mai eficiente soluii de recondiionare a

pieselor uzate, proiectarea proceselor tehnologice de recondiionare specifice reperelor

caracteristice, precum i analiza diverselor scheme organizatorice care permit efectuarea unei

reparaii de calitate ntr-un interval minim de timp constituie obiectul de studiu al unei noi

tiine de grani TEROTEHNOLOGIA.

2.2 Tehnologii neconvenionale n industria romneasc de autovehicule

Rspunznd tendinelor manifestate pe plan mondial, industria romneasc

constructoare de autovehicule este supus nnoirilor, att n domeniul concepiei noilor

produse, ct i n cel al tehnologiilor de fabricare.

n condiiile unor dotri materiale care nu s-au situat la nivelul cerinelor mondiale,

prin efortul, pasiunea i capacitatea de creaie a oamenilor de tiin romni i a specialitilor

din institutele de cercetare, proiectare, producie i exploatare s-au obinut autovehicule

capabile s satisfac cotele naltelor exigene.

ncercarea de a prezenta toate realizrile deosebite din industria romneasc de

autovehicule nu poate fi realizat, deoarece multitudinea lor ar necesita un spaiu considerabil,

iar pe de alt parte, nnoirile se succed cu o rapiditate aa de mare, nct ce este deosebit n

momentul de referin poate deveni cotidian peste cteva luni.

Totui, o imagine de ansamblu asupra rezultatelor din domeniul industriei de

autovehicule se poate forma pornind fie numai de la faptul ca autovehiculele romneti, care

au o istorie ce nu depete 40 de ani, ating sau uneori depesc performanele produselor

unor firme cu tradiie.

Tehnologiile moderne de prelucrare prin eroziune electrochimic, electroeroziune, cu

ultrasunete, prin deformare plastic, cu impulsuri electromagnetice i cu ajutorul

explozibililor brizani, sudur cu jet de plasm i prin frecare, extrudarea la rece .a., sunt

aplicate n prezent n toate ntreprinderile constructoare de autovehicule sau sisteme auxiliare.

Din realizrile notabile n domeniu, cteva merit a fi prezentate. Astfel, pentru a

satisface cerinele industriilor prelucrtoare, Institutul de Tehnic de Calcul i Informatic

(ITCI) Bucureti, a executat i implementat un sistem la cheie (ISOLDA) pentru proiectarea

asistata de calculatoare.

Scopul final al unei sesiuni ISOLDA este crearea unui desen orict de complex,

memorarea sa pe un suport magnetic, ntr-o form care s-i permit reutilizarea, precum i

postprocesarea (obinerea desenului la plotter-ul aflat n configuraia sistemului, sau a

programului pentru o main cu comand numeric).

Reducerea timpului necesar pregtirii documentaiei de execuie este posibil prin

elaborarea de pachete de programe pentru trasarea automat a desenelor pieselor. n acest

sens, la ICSITMU Titan s-au elaborat programe care permit desenarea automat a roilor

dinate, arborilor, camelor, piulielor, reductoarelor etc.

Tot la ICSITMU, s-a conceput un procesor (ROM-APT) pentru programarea automat

a mainilor cu comand numeric. El poate fi folosit att la programarea mainilor unelte, ct

i ca instrument de proiectare la elaborarea unor programe de calcul pentru camele etalon i

ablon ale mainilor de rectificat arbori cu came.

Colectivele mixte de ingineri i matematicieni de la I.N.M.T., I.P. Bucureti i

I.C.S.I.T.A. Piteti au elaborat setul de programe pentru corectarea, definirea formei

caroseriei de autoturism i matematizarea acesteia, pornind de la macheta de stil, la scara 1:5

sau 1:3, optimizat n tunelul aerodinamic.

n scopul reducerii muncii de rutin a tehnologiilor i normatorilor, obiectivizarea i

uniformizarea normrii, eliminarea verigilor intermediare umane folosite la prelucrarea

datelor tehnologice primare pentru elaborarea documentaiei secundare de lansare, la ICTCM

Bucureti, s-a realizat un sistem de pregtire tehnologic a fabricaiei asistat de calculator.

Pentru optimizarea soluiilor energetice ale motoarelor de autovehicule, la

Universitatea din Braov i INMT au fost dezvoltate sisteme hardware (Fig. 2.1) i software

capabile s rezolve att problemele achiziiei parametrilor cu variaia rapid sau lent din

timpul cercetrilor, ct i cele ale prelucrrii, listrii i afirii grafice a diverselor mrimi.

Fig. 2.1. Schema bloc a sistemului de achiziie i prelucrare a parametrilor cu variaie rapid al proceselor

din motor: 1 butelie cu aer la presiunea de referin; 2 electrovalv; 3 distribuitor; 4 unitate de calibrare; 5 amplificatoare; 6 punte Wheatstone; 7 unitate de control; 8 amplificatoare cu 2 i 4

canale; 9 circuite de ntrziere; 10 osciloscop; 11 sistem de reinere automat pe pelicul fotosensibil a oscilogramelor; 12 amplificator baz de timp; 13 baz de timp; 14 trigger; 15 plotter; 16 osciloscop digital cu memorie; 17 display; 18 microcalculator; 19 casetofon; 20

calculator prelucrare; 21 imprimant grafic

Folosind un sistem de achiziie i prelucrare a informaiilor rezultate n urma ncercrii

pe cale a transmisiilor autovehiculelor, Universitatea din Braov si ICSITA Piteti au elaborat

programe de calcul capabile s uureze proiectarea cutiilor de viteze i cercetarea comportrii

acestora pe stand prin introducerea unor solicitri identice cu cele din exploatare.

Tehnica modern de calcul este valorificat de ICSITA Piteti att n conceperea,

modelarea i execuia machetelor caroseriilor autoturismelor, ct i la proiectarea matrielor i

proceselor tehnologice.

Laserii i-au gsit aplicaii in tehnicile i tehnologiile de aliniere, centrare, axare i

control al calitii n industria mijloacelor de transport, elaborate de Institutul Central de

Fizic i n evaluarea distribuiei tensiunilor mecanice din elementele mecanismului motor,

prin intermediul interferometriei holografice (Universitatea din Braov).

n domeniul sistemelor flexibile de fabricaie a ICSITMU a elaborat proiectul complex

al unei linii automate cu strunguri verticale pentru prelucrarea prin strunjire a pieselor de tip

flan, roat dinat, tambur de frn (Fig. 2.2) etc.

Linia, executat la ntreprinderea de Maini Unelte Bacu, este dimensionat pentru o

producie anual de 250.000 repere n dou schimburi, respectiv cu o productivitate de un

tambur de frn pe minut. Pe aceast linie se execut n regim automat urmtoarele operaii:

prelucrarea semifabricatelor, transferul reperelor de la o operaie la alta, prelucrrile mecanice

de strunjire, degroare i filetare, splarea, degresarea, conservarea, stocarea pieselor,

prelucrarea i predarea containerelor.

Fig. 2.2. Linie automat flexibil pentru prelucrarea tamburilor de frn: 1 strunguri verticale cu

platou SV 1/5; 2 strunguri verticale cu dou platouri SV 2/5; 3 agregat de gurit i filetat; 4 manipulatoare MP 150; 5 manipulatoare MP 300; 6 manipulator MS 150; 7 manipulator MEP 1001;

8 instalaie de conservare pe termen lung; 9 instalaie de conservare pe termen scurt; 10 sistem de transport; 11 staie de paletare; 12 sisteme de control i comand

n structura liniei intr 13 uniti funcionale, din care 9 celule flexibile automate i 4

grupuri funcionale automate, controlate de 16 echipamente de comand numeric i 13

automate programabile. Ea este deservit de 5 operatori umani, fa de 89 ct ar fi fost

necesari n cazul realizrii aceleiai producii pe maini unelte convenionale.

Pentru fabricarea pieselor de tip carcas exist la I.M. Mra un sistem flexibil, avnd

la baz un centru de prelucrare tip YBN-30 N. De asemenea, pentru prelucrarea pieselor din

familia boluri funcioneaz la I.M. Medgidia o celul flexibil.

Dezvoltarea sistemelor flexibile automate de prelucrare i montaj este condiionat de

existena tuturor elementelor componente. n acest sens, la ICTCM se desfoar un program

care are drept obiectiv realizarea de sisteme de transport-manipulare interoperaional cu

robocare inductive (R.I.160, R.I.320, R.I.630, R.I.1250).

Din numrul mare al instalaiilor, tehnicilor i tehnologiilor moderne aplicate n marile

ntreprinderi constructoare de autovehicule, se pot meniona: liniile automate i celulele

flexibile de prelucrare a blocului motor i chiulase de la Tractorul U.T.B. S.A. Braov i

Roman S.A. Braov, complexele de maini unelte deservite de roboi industriali programabili

de la Autoturisme Dacia S.A. Colibai, Oltcit S.A. Craiova, Hidromecanica S.A. Braov,

Tractorul U.T.B. S.A. Braov (robotul are o vitez a braului de 1m/s, 5(6) grade de

mobilitate, o precizie de poziionare de 0,5mm i proprietatea de a realiza micri de

translaie pe o distan de 800mm; poate fi folosit la deservirea mainilor agregat, efectuarea

sudurilor de precizie, realizarea montajelor pretenioase, guriri, polizri, debitri sau aezarea

miezurilor n forme), liniile robotizate de asamblare a caroseriei, de la Autoturisme Dacia

S.A. Colibai i Oltcit S.A. Craiova, de vopsire i control automat al formei acesteia de la

Oltcit S.A. Craiova, sistemele computerizate de depozitare i gestionare a pieselor i

subansamblurilor de la Tractorul U.T.B. S.A. Braov, Roman S.A. Braov, Oltcit S.A.

Craiova, Autoturisme Dacia S.A. Colibai, Aro S.A. Cmpulung Muscel .a.

Echipamentele de comand pentru roboi (NUMEROM 770) sunt realizate de

Institutul de Cercetare tiinific i Inginerie Tehnologic pentru Automatizri (IPA). Pentru

comanda sistemelor flexibile de montaj se pot folosi calculatoarele de proces ECAROM 886

S i microcalculatorul universal Felix-PC.

Pentru proiectarea asistata de calculator n domeniul autovehiculelor se poate folosi

programul AUTOCAD existent i la Centrul de Calcul al Catedrei de Autovehicule i

Motoare a Universitii Transilvania din Braov.

Infografia sau creaia de imagini cu calculatorul n domeniul autovehiculelor permite

verificarea ipotezelor de calcul, accelerarea procesului de creaie, reducerea costurilor i

detaliilor de punere la punct a fabricaiei, ameliorarea calitii produsului la toate nivelele,

studierea micorrilor i operaiilor care trebuiesc realizate de roboii industriali, cercetarea

proceselor din motor, conceperea grupului motopropulsor, simularea influenei elementelor

estetice ale autovehiculului asupra preului acestuia pe pia. n acest sens, cercettorii de la

Renault dispun n prezent de un supracalculator Cray XMP 18, care permite efectuarea de

calcule complexe cu ajutorul unor programe specializate (Fig. 2.3).

Fig. 2.3. Sisteme CAD i aplicaiile lor la Renault

2.3 Tehnologii moderne de prelucrare a semifabricatelor i pieselor de autovehicule

Fabricarea de autovehicule ale viitorului cu performane superioare este posibil prin

valorificarea tuturor programelor actuale din domeniile fizicii, chimiei, matematicii i

informaticii.

Pentru aceasta, n rile dezvoltate industrial (S.U.A., Japonia, Rusia, Frana, Anglia,

Germania) se desfoar intense cercetri fundamentale i aplicative n scopul realizrii de noi

materiale metalice, ceramice, plastice i compozite, precum i n cel al folosirii tehnologiilor

neconvenionale la obinerea i prelucrarea semifabricatelor.

Edificatoare sunt n acest sens progresele ntocmite, pentru anul 2000, de Ministerul

Japonez al Comerului Exterior i al Industriei. Ele arat c n domeniul materialelor,

ponderea polimerilor i compozitelor va crete de 10 ori, a materialelor ceramice superioare

de 19 ori, iar a noilor metale (amorfe) de 39 de ori.

n perspectiva pe termen scurt i mediu, n ara noastr sunt prevzute programe de

cercetare la nivel naional, care s focalizeze eforturile creatoare ale specialitilor romni

pentru realizarea de:

- noi oeluri nealiate i slab aliate laminate cu caracteristici superioare sau identice cu cele

ale oelurilor aliate din prezent;

- metale amorfe i cu memoria formei, noi aliaje pe baz de aluminiu i magneziu;

- piese turnate cu perei subiri din noi tipuri de fonte cu grafit nodular, slab aliate i aliate,

precum i din superaliaje;

- produse ale metalurgiei pulberilor din materiale metalice feroase i neferoase;

- componente cu performane ridicate din materiale ceramice elastice, precum i din fibre

ceramice, grafit turnat i sinterizat, oxizi de aluminiu i zirconiu, nitruri i carburi de

siliciu;

- noi repere din poliolefine, polimeri vinilici, polimeri i copolimeri stirenici, poliesteri,

poliamide, poliacetai, poliuretani, materiale plastice armate cu fibre de sticl sau carbon;

- elemente din elastomeri stirenici, nitrilici, cloroprenici, halogenai, cauciucuri acrilice,

poliuretanice, siliconice .a.;

- noi tipuri de materiale stratificate;

- tehnologii avansate n domeniile turnrii i matririi de precizie, metalurgiei pulberilor,

extrudrii la cald i la rece;

- progrese n sectorul tehnologiilor neconvenionale combinate de fabricare (tanare cu

prelucrare laser) i de recondiionare;

- utilaje apte s asigure aplicarea n producie a noilor tehnologii;

- tehnici avansate de analiz i control.

Pornind de la aceste direcii de cercetare, care sunt n concordan cu preocuprile

specialitilor pe plan mondial, vor fi analizate toate tehnologiile de vrf ce pot sau sunt

aplicate la prelucrarea i recondiionarea pieselor de autovehicule din materiale clasice sau

neconvenionale (Schema 2.1).

Sche

ma

1.1

S ne reamintim!

Prin aplicarea metodelor moderne de recondiionare, cum sunt cele ale treptelor de

reparaie, compensatorilor, nlocuirii unei pri din pies sau reducerii la dimensiunile

iniiale, se pot introduce n exploatare peste 70% din piesele uzate.

Procedeele noi de recondiionare, ca metalizarea i sudarea cu jet de plasm, refularea

electromecanic, sudarea cu fascicul de electroni i prin frecare, acoperirile galvanice

i cu materiale termoplastice de mare rezisten, permit majorarea duratei de folosire a

pinioanelor i arborilor din cutiile de viteze, arborilor cotii, arborilor cu came,

culbutorilor, supapelor, elementelor sistemelor hidraulice, de alimentare, rcire i

ungere .a.

2.4 Autoevaluare

1. Prezentai metodele noi de recondiionare i avantajele lor.

Unitatea de nvare nr. 3

3 Metode speciale de turnare

3 Metode speciale de turnare ................................................................................................ 33

3.1 Turnarea sub presiune ................................................................................................ 33

3.2 Turnarea centrifugal ................................................................................................. 38

3.3 Turnarea cu modele gazificabile ................................................................................ 39

3.3.1 Confecionarea modelelor ................................................................................... 40

3.4 Turnarea cu modele fuzibile ...................................................................................... 45

3.5 Turnarea n forme coji ............................................................................................... 45

3.6 Formarea n vid .......................................................................................................... 47

3.7 Autoevaluare .............................................................................................................. 48

Obiective:

Dup parcurgerea acestei uniti de nvare, studentul va fi capabil s:

Explice turnarea sub presiune

Explice turnarea centrifugal

Explice turnarea cu modele gazeificabile

Explice turnarea n forme coji

Durata medie de parcurgere a acestei uniti de nvare este de 2-3 ore.

Creterea produciei de piese turnate i a exigenelor impuse semifabricatelor ce se

obin prin aceast tehnic au determinat dezvoltarea unor procedee noi, cum sunt turnarea sub

presiune, centrifugal, cu modele gazificabile sau volatile, n forme coji, n forme ntrite cu

bioxid de carbon, n forme cu modele fuzibile i formarea n vid.

3.1 Turnarea sub presiune

Metoda const n introducerea metalului sub presiune ntr-o cochil, executat din

dou buci.

Se aplic la execuia unor semifabricate complexe (bloc motor, chiulas, piston, carter

cutie de viteze, carter ambreiaj, corp carburator .a. Fig. 3.1), cu precizie indicat (grosimea

pereilor: 0,5...3,0 0,03...0,15mm; rugozitatea: 0,8...6,3m; diametre minime ale gurilor:

1,0...2,5mm; abateri de la perpendicularitate: 0,05...0,12mm, de la paralelism:

0,02...0,10mm, de la concentricitate: 0,02...0,05mm).

Fig. 3.1. Semifabricate turnate sub presiune: a) chiulas; b) bloc motor; c) piston

Turnarea sub presiune permite realizarea de piese cu consumuri reduse de material i

evitarea, n mare msur, a prelucrrilor mecanice ulterioare. De asemenea, se pot executa

repere armate sau bimetalice.

Dezavantajele se datoreaz limitrii metodei la turnarea unor aliaje neferoase cu punct

de topire sub 1300K (aliaje pe baz de Zn, Mg, Al sau Cu), uzurii rapide a matriei i costului

relativ ridicat al cochiliei i a instalaiei de tehnicitate avansat.

Fig. 3.2. Maini de turnat sub presiune joas: a) main de turnat cu cilindru i piston; 1 cilindru; 2 metal lichid; 3 camer de

prelucrare; 4 canal de alimentare; 5 form;

b) main cu camer de compresie mobil: 1 comanda sistemului pneumatic de acionare;

2 vas nclzit; 3 camer mobil; 4 forma.

Instalaiile pot fi cu camer de presiune rece, pentru aliajele cu punct de fuziune mai

ridicat, i cu camer de presiune cald, pentru materialele cu temperatur sczut de topire.

Dup presiunea de injectare a materialului topit, mainile de turnat pot fi cu presiuni

joase (1...10MPa) sau nalte (100...200MPa).

Viteza de injectare a materialului n form este de 20...60m/s. La piesele cu perei

subiri aceasta poate ajunge la 100m/s.

Mainile de turnat sub presiune trebuie s asigure meninerea n stare cald a

materialului lichid, dozarea i introducerea lui n form la presiunea stabilit, rcirea cochiliei,

deschiderea i nchiderea automat a matriei i evacuarea piesei.

Schemele de principiu ale mainilor de turnat sub presiune joas sunt prezentate n

Figura 3.2.

Procesul tehnologic la turnarea sub presiune este automatizat. El ncepe prin

transferarea metalului, aflat n stare topit, din cuptorul pentru alimentat instalaia n cilindrul

de lucru. La introducerea metalului lichid n camera de presiune, contrapistonul astup

orificiile de comunicare cu cochilia (Fig. 3.3, a). Cnd pistonul preseaz metalul fluid, se

produce deplasarea contrapistonului, care deschide orificiile de alimentare ale cochiliei,

permind injectarea. Dup umplerea cavitii cochiliei, pistonul mai acioneaz cteva

fraciuni de secund, asupra materialului lichid, pentru a realiza ultima faz de ndesare.

Cantitatea de metal rmas ntre piston i contrapiston, la sfritul procesului, se solidific.

Concomitent cu retragerea pistonului, contrapistonul se deplaseaz, astup orificiile de

alimentare i ridic restul de metal solidificat la suprafaa cilindrului. Dup ntrirea

metalului, cochilia se deschide. Prin deplasarea semimatriei mobile, placa cu extractoare vine

n contact cu un opritor. Extractoarele acionnd asupra piesei vor asigura eliminarea din

cochilie a ei i a reelei de turnare.

De regul, instalaiile folosesc dou cuptoare, unul pentru topirea metalului i altul

pentru meninerea acestuia n stare fluid i alimentarea camerei de presiune. La nclzirea

cuptoarelor se poate folosi energia electric, cea a combustibililor lichizi sau a gazelor.

Cochiliile se execut din oeluri de scule aliate. La conceperea cochiliilor, se vor evita

soluiile cu plan de separare n trepte, iar miezurile fixate vor fi dispuse, pe ct posibil, n

semimatria mobil. Pentru evacuarea aerului i gazelor din forme se prevd canale cu

adncimea de 0,1...0,2mm i limea de 10...20mm, a cror seciune total ajunge la cca. 50%

din suprafaa orificiului de intrare a metalului.

Fig. 3.3. Principiul de funcionare al unei maini de format cu presiune nalt: a) nainte de presare; b)

umplerea formei; c) evacuarea: 1 piston superior; 2 metal lichid; 3 cilindru; 4 piston inferior; 5 arc; 6 semicochil fix; 7 semicochil mobil; 8 extractoare; 9 opritor; 10 material n exces; 11

curea; 12 piston.

n scopul meninerii cochiliilor la o anumit temperatur, n acestea se prevd canale

pentru circulaia apei (Fig. 3.4).

Fig. 3.4. Cochil pentru turnarea pistoanelor: 1 partea central a miezului; 2,9 prile laterale ale

miezului; 3,8 prile exterioare ale cochiliei; 4,7 mpingtoare; 5,6 miezuri pentru locaurile bolului; a la turnare, b dup turnare.

nainte de turnare, se pot prinde n cochile piese din alte materiale (alam sau oel),

care au rolul de a majora rezistena mecanic n zonele intens solicitate.

O variant a metodei prezentate este turnarea sub presiune n vid (Fig. 3.5).

Fig. 3.5. Turnarea sub presiune n vid: 1 matri; 2 camer de injectare; 3 metal topit (aluminiu); 4

tub de alimentare; 5 capac

Performanele de putere ale motoarelor pot fi mbuntite, printre altele, prin

supraalimentare. Majorarea cantitii de aer reinut n cilindrii motorului la sfritul

proceselor de schimb de gaze permite creterea debitului de combustibil injectat pe ciclu. Ca

urmare se intensific solicitrile mecanice i termice ale elementelor mecanismului motor.

ncercrile au artat c pistoanele din aliaje de aluminiu, n construcie clasic, au atins

limitele superioare ale puterii specifice (40kW/dm2). n plus, la pistoanele din AlSi,

caracteristicile de rezisten scad la temperaturi nalte. O soluie modern de piston pentru

motoarele supraalimentate este cea care are prevzut n partea superioar unul sau mai multe

canale toroidale prin care circul uleiul de rcire sub presiune (Fig. 3.1, c).

Tehnologia actual prevede turnarea n cochil sub presiune a acestor pistoane.

Miezurile pentru canalele de rcire se execut dintr-un amestec de metasilicat de sodiu (Na2O

i O2) i bisilicat de sodiu (Na2O2 i O2), n cazul turnrii sub presiune, la temperatura de

1300K, din sruri topite i sare cristalin, cu silicat de sodiu ca element de legtur, cnd se

toarn la temperatura de 350K ntr-o cochil nclzit la 300...330K (ntrirea se face n 5...7

minute prin insuflare de CO2), sau din sare cu adaosuri (max. 10%) de borax, talc i oxid de

magneziu prin presare la rece, urmat de sinterizarea la temperatura de 620...1000K i

presiunea de 25...75MPa.

nainte de turnare, miezurile se prenclzesc pn la temperatura de 820K. Dizolvarea

miezurilor, dup turnarea pistoanelor, se face n 30...40 minute cu ajutorul apei. Miezurile de

sare sinterizat au diametrul maxim de 90...400mm.

Pistoanele cu canale de rcire obinute cu ajutorul miezurilor din sare asigur o bun

evacuare a cldurii de la partea superioar a capului, comparativ cu cele la care acestea se

realizeaz prin introducerea n cochil a unei serpentine din oel sau a unui miez de nisip.

Inconvenientele se datoreaz necesitii splrii ndelungate cu ap fierbinte pentru

ndeprtarea miezurilor i asperitilor ce rmn pe suprafeele interioare ale canalelor i care

pot determina apariia fisurilor n exploatare.

S ne reamintim!

Turnarea sub presiune const n introducerea metalului sub presiune ntr-o cochil,

executat din dou buci

Se aplic la execuia unor semifabricate complexe (bloc motor, chiulas, piston, carter

cutie de viteze, carter ambreiaj, corp carburator), cu precizie indicat (grosimea

pereilor: 0,5...3,0 0,03...0,15mm; rugozitatea: 0,8...6,3m; diametre minime ale

gurilor: 1,0...2,5mm; abateri de la perpendicularitate: 0,05...0,12mm, de la

paralelism: 0,02...0,10mm, de la concentricitate: 0,02...0,05mm).

Turnarea sub presiune permite realizarea de piese cu consumuri reduse de material i

evitarea, n mare msur, a prelucrrilor mecanice ulterioare. De asemenea, se pot

executa repere armate sau bimetalice.

Dezavantajele se datoreaz limitrii metodei la turnarea unor aliaje neferoase cu punct

de topire sub 1300K (aliaje pe baz de Zn, Mg, Al sau Cu), uzurii rapide a matriei i

costului relativ ridicat al cochiliei i a instalaiei de tehnicitate avansat.

3.2 Turnarea centrifugal

Acest procedeu const n turnarea metalului n forme metalice aflate n micare de

rotaie. Metoda se aplic la turnarea cmilor de cilindri (Fig. 3.6), bucelor din care se

uzineaz segmenii de piston i a semifabricatelor din bronzuri, pentru cuzinei mono sau

bimetalici.

Calitatea piesei depinde de viteza de rotaie a formei. Ea are o mare influen asupra

densitii materialului, rezistenei mecanice, omogenitii compoziiei n direcie axial i

exactitii formei suprafeei libere a semifabricatului.

n comparaie cu turnarea n forme de nisip sau

metalice, procedeul asigur posibilitatea turnrii unor piese cu

perei subiri sau bimetalice, economie de material, prin

eliminarea reelelor de turnare i maselotelor (indicele de

utilizare a materialului ajunge la 0,95), obinerea unei

structuri dense, apropiat de a pieselor matriate, fr

poroziti i oxizi, reducerea volumului de cheltuieli pentru

formare i turnare cu peste 500%, creterea productivitii i

diminuarea rebuturilor de 8...10 ori.

n schimb, apare pericolul segregrii materialului. De

asemenea, nu pot fi realizate orificii cu dimensiuni exacte n

piesele turnate fr miez.

Turnarea se poate realiza n forme cu axe de revoluie vertical (Fig. 3.7 b) sau

orizontal (Fig. 3.7 a).

Fig. 3.7. Turnarea centrifug n forme cu axe de revoluie: a) orizontal: 1 semifabricat; 2 capac lingotier; 3 jgheab de turnare; 4 strat termoizolant; 5 tij i piston de mpingere; b) vertical: 1

capac; 2 semifabricat; 3 forma rotativ.

3.3 Turnarea cu modele gazificabile

Procedeul presupune turnarea metalului lichid peste un model gazificabil (volatil) din

polistiren, fenopolistiren, polimetilmetacrilat (PMMA) sau stirenacrilonitril, care a fost n

prealabil mpachetat cu nisip uscat, fr liant ntr-o form.

Larga extindere a procedeului n ultimii 10 ani (n anul 1986 existau peste 100 de

turntorii integrate ale unor firme de renume din S.U.A. Ford i General Motors, Italia

Fig. 3.6 Cma de cilindru

TEKSID i FIAT, Canada, Germania, Rusia, Frana Peugeot i Citron, Spania, Austria,

Brazilia) se datoreaz unor multiple nlesniri tehnologice i economice, cum sunt: dispariia

suprafeei de separaie i a bavurilor; posibilitatea plasrii modelelor n orice poziie de

turnare n condiiile obinerii unor semifabricate cu configuraii complexe i tolerane

dimensionale restrnse; eliminarea miezurilor, lemnului din modele i operaiilor de

demulare; creterea indicelui de scoatere cu 3...18%; diminuarea substanial a rebuturilor;

micorarea cu 40% a manoperei de curare i finisare i reducerea cu 75% a costului

formelor.

Defecte de turnare apar numai la piesele de oel cu coninut sczut de carbon. Acestea

prezint, la interfaa cu forma, o structur perlitic, urmat de o zon feritic, dispus acicular.

Structura anormal determin o important reducere a rezistenei. De asemenea, la

temperaturi ridicate de turnare, grosimea stratului carburat nu este uniform pe perimetrul

peretelui piesei, fapt ce creeaz probleme la operaiile urmtoare de prelucrare.

3.3.1 Confecionarea modelelor

Modelele se pot executa, pentru producia de serie mic sau unicate, prin decuparea

plcilor sau blocurilor din polistiren expandat, cu ferstraie de tip panglic sau cu fir de

nichelin nclzit pn la incandescen (diametrul firului 0,5...1,5mm) i asamblarea prilor

componente cu ajutorul unor adezivi.

n cazul producie de serie mare, modelele se realizeaz prin expandarea n matri.

Materia prim pentru modele o reprezint granulele de polistiren, cu densitatea

aparent de 600...700gr/dm3, care sunt supuse unui tratament de preexpandare n camere cu

vapori de ap. n urma contactului cu vaporii de ap, cu temperatura de 380...390K, densitatea

granulelor ajunge la 15...30g/dm3.

Dup uscare, granulele preexpandate sunt injectate, la temperatura de 430...490K, n

forme metalice prevzute cu orificii prin care ptrund vaporii de ap, aflai la temperatura de

380...390K i presiunea de 33...175KPa. n aceste condiii se realizeaz sudarea granulelor de

polistiren ntre ele. La terminarea procesului de sudare, matriele se rcesc pn cnd

temperatura modelelor ajunge la 310...320K i pot fi extrase.

Modelele din polistiren sunt depozitate 190...450 ore pentru relaxarea tensiunilor

interne acumulate de granulele de expandare, eliminarea umiditii, de 6...8%, provenit de la

aburul de expandare condensat sau apa de rcire i stabilizarea compoziiei chimice prin

eliminarea unor componente volatile de tipul pentanului.

Asamblarea modelelor, ataarea reelelor i maselotelor se poate face prin lipire cu

adezivi, lipire cu topire local a suprafeei de contact sau lipire cu aport de cldur i presare.

Depunerea adezivului prin pulverizare pe suprafeele de contact, scufundarea

semimodelului ntr-o baie cu adeziv cald (360K) sau tiprirea cu ajutorul unei benzi suport

speciale cu strat de adeziv foarte precis dozat, astfel nct s nu rezulte bavuri n zonele de

mbinare, se execut pe linii robotizate de asamblare i acoperire (Ford, General Motors, Fiat).

n acest caz, un robot poate asambla ntr-o or 150 de modele din patru componente.

Acoperirea modelelor de polistiren cu vopsea refractar pentru realizarea unei

membrane elastice i permeabile la interfaa aliaj-model care se gazeific nisip fr liant,

reprezint operaia care asigur calitatea piesei turnate.

Depunerea acoperirii refractare se face mecanizat sau automatizat, prin pensulare,

scufundare sau pulverizare.

Vopselele pot fi alcoolice (20% praf de grafit n soluie de etanol concentraie 40%;

70...90% zirconiu; 10...30% nisip cuaros i 1...3% rin fenolic n metanol), cu ap sau pe

baz de rini i material refractar pulverulent (praf de magnezit n emulsie de dextrin n

raport 7,75:1 pri; praf de zirconiu; oxid de aluminiu; oxid de fier cu emulsie de rin

fenolic sau dextrin).

ntrirea vopselei se face n timp de 20...90 minute prin evaporare, la cele pe baz de

alcooli, autontrire, n cazul celor cu rini i prin uscare, n cuptoare cu temperatur

controlat, la cele cu ap.

Polistirenul expandabil trece n stare de curgere la temperatura de 430...440K i ncepe

s se gazeifice la 490...520K.

Modelele din polistiren cu precizie dimensional ridicat i cu o netezime superioar a

suprafeelor se obin pentru debite ale materialului injectat de 200...250 x 10-6m3/s i viteze

ale coloanei de 30 x 10-6m/s.

Corpurile din polistiren expandat injectat au rezistena la rupere prin compresiune de

91...140KN/m2. Cenua rezultat prin gazeficarea lor nu depete 1%.

n polistirenul neexpandat se pot introduce elemente de aliere sub form de pulberi sau

granule, care vor fi injectate n matria de expandare cu aburul tehnologic. Alierea superficial

se poate realiza i prin acoperirea modelului din polistiren cu o past din pulbere de ferocrom

(66,98% Cr; 5,45% C) i rin fenolic (pentru un strat de past gros de 5mm, la piesele din

oel, s-a obinut o suprafa aliat pe o adncime de 1mm i o duritate de 500HV fa de

100HV n axa piesei).

Modele injectate se execut pe instalaii tip carusel, adoptate din industria materialelor

plastice. Ciclul de execuie a unui model de mrime mijlocie, complicat, cu grosimi ale

pereilor de 5...13mm este de 80...90 secunde.

Matriele pentru modele se pot fabrica din aluminiu, prin procedee clasice, sau din

mase plastice termorezistene, cu suprafeele active metalizate prin electrodepuneri (Fig. 3.8).

Fig. 3.8. Fazele procesului

tehnologic de obinere a matrielor din mase plastice placate prin

electrodepunere

Formarea i gazificarea

modelului

Formarea cuprinde:

aezarea modelului, centrat, n

cutia de formare; acoperirea

lui cu nisip uscat, fr liant, i

ndesarea acestuia pentru a se

realiza o mulare ct mai bun (Fig. 3.9).

Fig. 3.9. Turnarea n form cu modele gazificabile: 1 model; 2 vibrator; 3 form; 4 amestec de

formare; 5 vas cu metal lichid; 6 metal lichid; 7 strat poros; 8 plnie pentru amestecul de formare; 9 canal de turnare.

Pentru formare se folosesc cutii metalice tip container, cilindrice sau poligonale,

turnate sau sudate, care pot fi manipulate de sisteme automate. De exemplu, pentru turnarea

blocului unui motor cu patru cilindri, cu reeaua de turnare central, se folosesc cutii de

formare cu diametrul de 750mm, nlimea de 1000mm, capacitatea de 1000kg nisip, din tabl

de oel cu grosimea de 8,0...9,5mm.

Manipularea, plasarea i ambalarea modelelor, precum i completarea cu nisip a

formelor sunt automatizate, n scopul asigurrii unei productiviti ridicate i realizrii unor

piese turnate de mare precizie.

Nisipul din cutie trebuie s se afle la temperatura maxim de 348K i s ocupe sub

50% din volumul util al ramei, pentru a nu deteriora modelul. Tasarea gravitaional a

nisipului este completat prin vibrare, scuturare, presare i vidare. Vidarea este obligatorie n

cazul pieselor cu caviti.

mbuntirea calitii suprafeelor exterioare ale modelelor se poate obine prin

aplicarea unei folii, din material plastic, pe pereii activi i matriei.

Aplicarea unei depresiuni, de 10...70kPa, amestecul din cutia de formare asigur

majorarea rigiditii formei i scderea presiunii din aceasta n timpul gazeficrii modelului,

ca urmare a absorbiei vaporilor de stirol.

n formele de turnare se introduce nisip cuaros obinuit (min. 85% SiO2) cu indicele

de finee cuprins ntre 25...50 uniti APS.

Reelele de turnare din polistiren se concep pe baza principiilor clasice de proiectare.

Sub aciunea cldurii metalului lichid turnat are loc gazificarea modelului. Cantitatea

de gaze degajate este dependent de sortul de polistiren i de temperatura de turnare.

La contactul cu metalul lichid, modelul din polistiren sufer urmtoarele transformri:

distrucia termic, topirea, vaporizarea (gazificarea) i arderea.

n timpul turnrii nu exist (Fig. 3.10) un contact direct ntre aliajul lichid i stratul de

nisip al formei i nici ntre metal i modelul din polistiren. Spaiul care le separ poart

numele de volum de control.

Prin degajarea gazelor, rezultate n urma distruciei modelului, se realizeaz o

fragmentare mecanic a dendritelor de cristalizare. De asemenea, produsele carbonice din

timpul gazificrii au un efect modificator, care contribuie la finisarea structurii aliajelor

turnate.

Fig. 3.10. Schematizarea proceselor metalurgice care au loc la turnarea cu modele gazificabile: a)

ansamblu; b) detaliu

S ne reamintim!

Acest procedeu const n turnarea metalului n forme metalice aflate n micare de

rotaie. Metoda se aplic la turnarea cmilor de cilindri, bucelor din care se

uzineaz segmenii de piston i a semifabricatelor din bronzuri, pentru cuzinei mono

sau bimetalici.

n comparaie cu turnarea n forme de nisip sau metalice, metoda turnrii centrifugale

asigur posibilitatea turnrii unor piese cu perei subiri sau bimetalice, economie de

material, prin eliminarea reelelor de turnare i maselotelor, obinerea unei structuri

dense, apropiat de a pieselor matriate, fr poroziti i oxizi, reducerea volumului

de cheltuieli pentru formare i turnare cu peste 500%, creterea productivitii i

diminuarea rebuturilor de 8...10 ori

Turnarea cu modele gazeificabile presupune turnarea metalului lichid peste un model

gazificabil (volatil) din polistiren, fenopolistiren, polimetilmetacrilat (PMMA) sau

stirenacrilonitril, care a fost n prealabil mpachetat cu nisip uscat, fr liant ntr-o

form.

3.4 Turnarea cu modele fuzibile

Procedeul presupune parcurgerea urmtoarelor etape:

- confecionarea modelelor i a reelei de turnare prin injectarea n matrie metalice a unui

amestec uor fuzibil din stearin, parafin, cear de albine, cerezin, etilceluloz,

colofoniu, polistiren, polietilen i novolac modificat cu colofoniu;

- extragerea modelelor din matrie dup solidificarea i rcirea amestecului;

- ambalarea modelelor n ciorchine i scufundarea acestuia ntr-o suspensie format din

silicat de sodiu i praf de cuar;

- acoperirea suprafeelor exterioare cu materiale refractare (nisip cuaros, oxid de aluminiu,

etc.) i scufundarea ciorchinelui, timp de 90120s, ntr-o soluie de clorur de amoniu;

dup uscare se mai aplic n mod similar 412 straturi n funcie de rezistena mecanic

pe care trebuie s o posede forma;

- eliminarea modelului fuzibil prin introducerea acestuia ntr-un bazin cu ap fierbinte sau

n autoclave cu aburi;

- uscarea i calcinarea la temperatura de 12001300 K;

- turnarea aliajelor n formele calde scoase din cuptorul de uscare i calcinarea pentru

prevenirea spargerii formelor; la tunarea pieselor mijlocii i mari, modelele se

mpacheteaz nainte de turnare, n nisip cuaros cu granulaie mare.

Prin acest procedeu se pot executa piese cu configuraii complexe fr plan de separare

i bravuri, cu abateri dimensionale de 0,50,3% i rugoziti ale suprafeelor de

0,46,3m, cum sunt agenii motoarelor, carcaselor pompelor de injecie, rotoarele i

aparatele directoare ale turbocompresoarelor etc., in condiiile unei producii complet

automatizate.

3.5 Turnarea n forme coji