Universitatea Politehnica Bucuresti

Metode moderne de turnare in piese finite si semifabricate

UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI

FACULTATEA DE STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR SPECIALIZAREA: “PROCEDEE MODERNE DE PROTECłIA MEDIULUI ÎN

INDUSTRIA MATERIALELOR”

PROIECT DE CERCETARE

STIINTIFICA

Analize comparative intre metode moderne de obtinere a

materialelor metalice si fabricatia produselor metalice - din

punct de vedere al capitalului natural.

INDRUMATOR, Prof.dr.ing. Vasilica Dina

STUDENTI:

COPILU GAROFITA

PREDA DOINA VICTORIA

TACHE GRATIELA LAURA

2012

http://www.google.ro/url?q=http://www.sim.pub.ro/&sa=U&ei=RgaiUPuoFdDHsgaWtIDADQ&ved=0CBQQFjAA&usg=AFQjCNExiLzTakHHGAGR0saXqe_qsiPnGg

TEMA PROIECTULUI

Detaliere despre metode moderne de turnare in

piese finite sau semifabricate


CUPRINS

CAP.1. ASPECTE GENERALE PRIVIND TURNAREA PIESELOR METALICE

SI A SEMIFABRICATELOR

CAP.2. ISTORICUL TURNARII PIESELOR METALICE

CAP.3. PROPRIETATI DE TURNARE ALE METALELOR SI ALIAJELOR

CAP.4. PROCESUL TEHNOLOGIC DE TURNAREA A PIESELOR

CAP.5. STRUCTURA FORMELOR TURNATE

CAP.6. PROCEDEE SPECIFICE DE TURNARE

TURNAREA PRIN RETOPIRE ELECTRICA SUB ZGURA

PIESE TURNATE ARMATE

TURNAREA CONTINUA

TURNAREA PRIN EXPULZARE PROGRESIVA ALIAJULUI IN

CURS DE SOLIDIFICARE

TURNAREA SUB PRESIUNE

TURNAREA CENTRIFUGA

TURNAREA PRIN ASPIRATIE

CAP.7. REMEDIEREA DEFECTELOR PIESELOR TURNATE

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE

CAP.1. ASPECTE GENERALE PRIVIND TURNAREA PIESELOR

METALICE SI A SEMIFABRICATELOR

“Turnarea este metoda tehnologica de fabricatie a unei piese prin solidificarea unei cantitati determinate de metal lichid, introdus intr-o cavitate de configuratie corespunzatoare.”

Stadiul atins in prezent de civilizatia umana este indisolubil legat de progresele realizate de stiinta in domeniul studiului metalelor. Turnarea reprezinta metoda tehnologica de fabricatie a unei piese prin solidificarea unei cantitati determinate de metal lichid, introdus intr-o cavitate de configuratie corespunzatoare.

Turnarea are la baza principiul fizic in virtutea caruia orice lichid ia forma vasului ce il contine. Obtinerea pieselor metalice si a semifabricatelor prin turnarea se realizaeza printr-un proces accesibil, cu costuri minime. Proces care poate fi mecanizat si automatizat la scara industriala in vederea realizarea unor piese de geometrie complexa la preturi reduse in raport cu piesele obtinute prin alte metode care, insa prezinta compacitate, structura si o rezistenta mecanica scazuta. Statistic 50 - 70% din totalitatea pieselor utilizate se obtin prin turnare.

Dezvoltarea sectorului de turnatorie conduce la micsorarea sectorului de prelucrari prin aschiere , deoarece prin cresterea preciziei de turnare adaosurile de prelucrare devin mai mici si ponderea prelucrarilor ulterioare turnarii scade.

Ca urmare a acestor avantaje în ultimle decenii s-a manifestat o tendinţă continuă de extindere a realizării semifabricatelor prin turnare la o gamă cât mai mare de repere realizate din aliaje metalice şi în general de creştere a producţiei de piese turnate. De asemenea s-a urmărit continuu să se perfecţioneze tehnologiile de turnare cu scopul îmbunatatirii performanţelor pieselor turnate sau a creşterii productivităţii. Exemplu elocvent în acest sens îl constituie înlocuirea tehnologiei de matriţare, cu turnarea la producţia de arbori cotiţi sau arbori cu came pentru motoarele de autovehicule şi de tractoare, ceea ce a condus la reducerea cu până la de trei ori a cheltuielilor de producţie la aceste repere.

În ultimile decenii s-au dezvoltat procedee speciale de turnare care reduc dezavantaje privind rezistenta mecanica prin marirea artificiala a numarului germenilor de cristalizare prin introducerea in masa metalului lichid a unor cantitati mici de substante numite modificatori (Ca, Si, Al, Mg), care micsoreaza dimensiunile grauntilor.

Îmbunătăţirea performanţelor calitative realizandu-se în detrimentul costurilor de fabricaţie. De aceea aceste procedee de turnare sunt aplicabile numai în cazuri speciale când costurile ridicate se justifică.


CAP.2. ISTORICUL TURNARII PIESELOR METALICE.

Metoda de obtinere a pieselor prin turnare este cunoscuta de mult timp, fiind una dintre cele mai vechi ramuri ale tehnicii. Aceasta se explica prin faptul ca desi procesul tehnologic de turnare cere multe cunostinte tehnice, totusi utilajul necesar a putut sa fie accesibil omului inca din cele mai vechi timpuri.

Descoperirile arheologice au furnizat date pretioase asupra evolutiei productiei de piese turnate. Cele mai vechi obiecte turnate, provin din Oriental Mijlociu si din India, cu aproximativ 3000 de ani inaintea erei noastre.

Sursa: http://www.mk-technology.com

Exista marturii care atesta ca tehnologia turnarii a fost dezvoltata in China si India.

http://www.mk-technology.com/

Cuptoarele de topire ale epoca timpurie a fierului inlocuiau cuptoarele de ardere din ceramică. Tehnica turnarii prin utilizarea matritelor era stapanita foarte bine inca de la

început. Erau utilizate matritele din argilă și lut, modele de ceară, dintr-o singura bucata, precum si matrite permanente din piatra si metal pentru productia de serie a pieselor turnate. Cele mai vechi descoperiri de piese turnate atesta utilizarea nucleelor pentru productia de spatii goale.

Unele obiecte de arta pastrate pâna in prezent sunt de o maiestrie care uimeste chiar si pe specialistii din zilele noastre.

Sursa: http://istoria-artei.blogspot.ro/

Astfel, ca exemple din cultura universala merita sa fie citata statuia zeitei Atena – Promachos a lui Phidias, inalta de 16 m.

Asirienii foloseau bronzul pentru turnarea obiectelor de arta n secolul IX i.e.n., iar chinezii turnau piese din fonta inca din secolul IV i.e.n. Aici se gaseste statuia unui leu inalta


de 6,1 m si lunga de 5,5m, turnata din fonta in anul 974 al erei noastre.Merita sa fie citat in mod special Colosul din Rhodos, statuie uriasa din bronz, care a fost amplasata in portul cu acelasi nume, ce reprezinta pe Helios, zeul soarelui. Statuia, considerata una din cele sapte minuni ale antichitatii a fost naltata ntre anii 292-280 i.e.n. S-a scufundat in mare in anul 224 i.e.n, in urma unui cutremur. Descrierile contemporane ii atribuie o inaltime de circa 32 m, ceea ce este de-a dreptul impresionant, tinând seama de epoca in care s-a realizat.

Sursa: http: www.langenbergjan.nl%2Flighthouse.html

In anul 1554 a fost turnat in Rusia un tun din fonta cu calibrul de 650 mm, iar in 1620 s-a turnat tunul “tar” cu o masa de circa 40 t.

Sursa: http:ro.wikipedia.org

In anul 1689 s-a turnat la Rostov renumitul clopot “Sisoi”, cu masa de circa 32 t, iar mai târziu s-a turnat un clopot de 130 t. Capodopera turnatoriei ruse este “Clopotul - tar” turnat in anul 1734, care cântareste circa 200 t.

In 1782 s-a turnat la Petersburg statuia “Calaretul de arama” cu inaltimea de 10 m si cu masa de circa 12t,lucrarile necesare pentru pregatirea formei au durat sase ani, iar turnarea si cizelarea, doi ani. Daca tinem seama de faptul ca turnarea unor piese având dimensiunile, masa si complexitatea celor descrise reprezinta o problema tehnica foarte complicata chiar si pentru specialistii zielor noastre, rezulta ca meritele inaintasilor nostri sunt cu atât mai mari deoarece au realizat aceste capodopere tehnico-artistice in conditii rudimentare, corespunzator stadiului tehnicii din perioada respectiva.

Specialistii turnatori din timpurile indepatate au intâmpinat greutati atât la obtinerea unui aliaj lichid in cantitate si de calitate corespunzatoare, cât si la obtinerea formei necesare pentru turnarea aliajului.

La inceput, formele se executau din piatra – gresie – prin cioplire. Piesele erau simple. Se turnau vârfuri de lanci precum si diverse obiecte de uz casnic. O forma din piatra (gresie) se putea folosi la mai multe turnari fara sa mai fie necesara repararea ei.

Mai târziu, pentru turnarea pieselor complicate se executau forme din argila care se uscau. Modelele folosite erau din ceara. inainte de turnare, formele se incalzeau pentru a arde restul de substante organice si a asigura umplerea mai usoara a formei. Ca regula generala, formele mari se pun lânga cuptorul de topire a aliajului, iar turnarea se facea direct din cuptor, prin intermediul unui jgeab care mergea pâna la forma.

Caracteristice pentru formarea in argila erau productivitatea mica si procesul lung de fabricatie, motiv pentru care se mai numea si metoda lenta de formare.


http://www.referat.ro/referate/Aliaje_299.html

http://www.referat.ro/referate/Calitatea_d8b1a.html




Cresterea necesarului de piese turnate in tarile in care industria se dezvolta rapid, ca urmare a noilor descoperiri si a dezvoltarii constructiei de masini (inventarea masinii cu abur etc.) precum si aparitia fontei ca aliaj de turnatorie au facut ca treptat metoda lenta de formare sa nu mai corespunda nici ca productivitate, nici ca pret de cost.

Ca urmare a noilor cerinte si conditii create, formarea in argila a fost inlocuita de formarea cu model de amestecuri de formare pe baza de nisip cuartos si argila, asa numita metoda rapida de formare. Trecerea la fabricarea in masa a pieselor, in urma puternicei dezvoltari industriale ulterioare, a determinat aparitia de utilaje de formare si metode de turnare moderne, cum sunt: masinile de format, turnarea in forme metalice statice, turnarea sub presiune si turnarea in forme speciale cu modele fuzibile, turnarea centrifugala in forma.

Din cele mai vechi timpuri pana in prezenta turnatoria a fost utilizat pentru a crea opere de arta.

Gießerei-Verlag GmbH, Düsseldorf,


CAP.3. PROPRIETATI DE TURNARE ALE METALELOR SI

ALIAJELOR

Nu putem insa discuta despre turnare fara sa luam in considerare proprietatile metalelor (in stare lichida) care participa la proces, metodele de solidificarea a pieselor turnate, hidraulica turnarii, proprietatile materialelor de formare precum si proiectarea si executia formei de turnare.

Dintre proprietatile metalelor in stare lichida in procesele de turnare intervin in mod direct fluiditatea si tensiunea superficiala.

Fluiditatea este proprietatea materialului aflat în stare lichidă/vâscoza de a curge cu uşurinţă şi a umple cavitatea de turnare. Fluiditatea depinde de elementele implicate în procesul de turnare.

Tensiunea superficială este forţa care se manifestă tangenţial la suprafaţa lichidelor datorându-se interacţiunii dintre atomii de la suprafaţa lichidului şi cei din interiorul lui.

Elementele procesului Caracteristicile fizice Fluiditatea creşte

pentru:

Materialul topit Vâscozitatea Redusă

Tensiunea superficială

Conductibilitatea termică

Căldură latentă de solidificare Ridicată

Mărimea intervalului de solidificare Mic

Gradul de impurificare Redus

Forma de turnare Conductibilitatea termică Redusă

Calitatea suprafeţelor Bună

Temperatura de turnare Redusă

Viteza de turnare

Contracţia la solidificare este proprietatea materialelor metalice de a-şi micşora volumul în timpul solidificării. Contracţia specifică este valoarea procentuală a contracţiei metalului din momentul umplerii formei până la atingerea temperaturii ambiante.

Valorile contracţiei liniare k, pentru aliajele turnate uzuale.

Aliajul K[%] Aliajul K[%] Aliajul K[%]

Fonta cenuşie 1,00 Oţel manganos 2,50 Al-Cu 1,25

Fonta maleabilă 1,50 Oţel silicios 1,88 Si-Al 1,00

Fontă grafit nodular 1,25 Bronz Sn 1,25 Aliaje Mg 1,25

Oţel carbon 2,00 Bronz Al 1,50 Aliaje Zn 1,50


Cea mai raspândită metodă pentru determinarea fluidităţii este proba spirală. Aliajul se toarnă într-o formă de turnare având cavitatea în formă de spirală ( cu secţiune constantă).

Fluiditatea se apreciază pe baza lungimii porţiunii din spirală umplută cu aliaj până la solidificare. Pentru a termina uşor această lungime, pe modelul spiralei s-au prevăzut repere din 50 în 50 mm.Forma de turnare a probei spirală se ralizează conform tehnologiei aplicate formelor temporare din amestec de formare obişnuit.

Pentru a asigura aceleaşi condiţii de umplere a formei se recomandă turnarea prin intermediul unui filtru cu trei orificii de ø=6mm.Se efectuează turnarea metalului în formă iar după solidificarea probei se dezbate forma şi se fetermină lungimea spiralei , în mm. Se compară lungimea spiralei astfel obţinute, cu lungimile altor spirale, obţinute anterior, în alte condiţii, trăgându-se astfel concluzii privind fluiditatea aliajului turnat în dicersele cazuri considerate.

Utilaj folosit: Topirea materialelor metalice în laborator se face cu un cuptor cu flacără, basculant. Încărcarea cuptorului se face în proporţii mici, în cuptorul preîncălzit, astfel încât materialul introdus să nu se oxideze prea mult. Schema de principiu a cuptorului basculant:

1. Maneta

2. Maneta metalica

3. Captusala refractara

4. Gaura de incarcare

5. Ventil

6. Gaze naturale

7. Aer

Formule de calcul folosite: Valoarea relativă a volumului retasurii Vret (în %) se calculează cu relaţia Vret=(Vr/Ve)x100, [%] Unde Vr este volumul absolut al retasurii;Ve este volumul geometric al epruvetei fără retasură. Variaţia contracţiei liniare finală se calculează cu relaţia: KLS=(Kat/lo)x100 [%] Unde Kat este concentraţia absolută; lo este dinstanţa iniţială între repere(200mm). La temperatura de turnare, metalele lichide prezinta o vascozitate de 1,5 … 3 ori mai mare decat a apei. Vascozitatea este influentata de :

- temperatura metalului lichid ( in mod normal este de 50 … 100 K peste temperatura de topire. Limita superioara nu trebuie depasita deoarece riscam arderea elementelor de aliere , cu consecinte asupra caracteristicilor mecanice ale piesei obtinute prin turnare.);

- compozitia chimica;

Procesul cristalizarii primare a materialului turnat are o importanta hotaratoare pentru calitatea piesei si in primul rand pentru proprietatile mecanice ale acesteia. Cresterea rezistentei mecanice rezulta din micsorarea dimensiunilor grauntilor, conditie care se obtine din marirea artificiala a numarului germenilor de cristalizare prin introducerea in masa metalului lichid a unor cantitati mici de substante numite modificatori (Ca, Si, Al, Mg). Viteza de solidificare se poate defini ca viteza de deplasare a frontului de cristalizare in interiorul masei de lichid topit.

Odata cu marirea vitezei de solidificare se imbunatatesc rezistenta si plasticitatea.


CAP.4. PROCESUL TEHNOLOGIC DE TURNAREA A PIESELOR

METALICE SI A SEMIFABRICATELOR

Numărul şi succesiunea operaţiilor care intervin în procesul de fabricaţie a pieselor

turnate depinde de natura aliajului care se toarnă şi de tipul procedeului de formare – turnare.

Procedeul de turnare cel mai răspândit în industria constructoare de maşini este procedeul de turnare în forme pierdute, compactate prin îndesare mecanică, cunsocut sub denumirea de turnare in forme crude. Acest procedeu este aplicabil in condiţii economice la turnarea oricăror piese inidiferent de mărime, serie, configuraţie şi aliaj, având cel mai larg domeniu de aplicare. In figura alaturata este prezentat schematic fluxul tehnologic general al materialelor într-o astfel de turnătorie şi succesiunea operaţiilor care compun acest flux tehnologic.

Procesul tehnologic de obţinere a pieselor turnate în forme crude cuprinde trei fluxuri tehnologice şi anume:

- fluxul tehnologic de preparare a amestecurilor de formare şi de realizare a formelor; - fluxul tehnologic de topire (elaborare) a aliajelor lichide (în vederea turnării în forme); - fluxul tehnologic de dezbatere şi curăţire a pieselor turnate;

Procesul tehnologic de obţinere a formelor pierdute este cunoscut sub denumirea de formare şi cuprinde următoarele grupuri de operaţii:

- prelucrarea materialelor de formare brute în vederea preparării amestecurilor de formare;

- prepararea amestecurilor de formare; - execuţia formelor şi a miezurilor; - asamblarea şi asigurarea formelor în vederea turnării.

Procesul tehnologic de topire şi elaborare a aliajelor lichide prezintă particularităţi diferite de la un aliaj la altul, în funcţie de natura cuptoarelor utilizate şi a materiilor prime. Acest proces tehnologic cuprinde în principiu operaţiile de pregătire şi dozare a încărcăturii metalice şi auxiliare destinate elaborării şi topirii aliajelor, - topirea şi corectarea compoziţiei chimice şi a temepraturii şarajei şi turnarea propriu-zisă în forme.

Procesul tehnologic de dezbatere, curăţire şi control a pieselor turnate, cuprinde dezbaterea pieselor din forme după solidificarea şi răcirea lor, îndepărtarea reţelelor de turnare, a maselotelor şi pregătirea în vederea livrării, conform condiţiior tehnice şi a prescripţiilor din desenul de piesă turnată. Această prelucrare urmăreşte tratamentul termic în vederea corectării structurii şi detensionării, curăţirea suprafeţelor, ajustarea, remedierea defectelor de suprafaţă şi eventual vopsirea.

In cazul turnării în forme permanente procesul de realizare a formelor este diferit. Formele se realizează prin operaţii de turnare, prelucrare prin aşchiere, sau prin electroeroziune, operaţii care se execută de obicei în sculării, în afara turnătoriei propriu-zise. In turnatorie se realizează numai operaţiile de pregătire a formelor în vederea turnării şi eventual de execuţie şi asamblare a unor miezuri în formele permanente. De aceea în cazul turnării în forme permanente fluxul tehnologic de obţinere a pieselor turnate care se desfăşoară în turnatoria propriu-zisăa cuprinde numai procesul de topire-turnare şi procesul de dezbatere-curăţire a pieselor turnate.

De asemenea la turnarea în forme permanente a unor aliaje neferoase este posibil ca fluxul tehnologic de dezbatere şi curăţire să fie mai simplu, unele operaţii nefiind necesare.

Deoarece procesul tehnologic de obţinere a pieselor turnate care se desfăşoară în turnătorii este foarte complex, iar operaţiile sunt foarte diferite, turnătoriile sunt organizate în general pe ateliere în funcţie de specificul operaţiilor. Principalele ateliere care intră în componenţa unei turnătorii sunt:

- atelierul de preparare a amestecurilor de formare, în care se executa operaţiile de prelucrare a materialelor brute de formare şi de miezuire;

- atelierul de miezuire, în care se execută miezurile; - atelierul de formare, în care se execută şi se asamblează formele propriu-zise;


- atelierul de şarjare, în care se realizează pregătirea şi dozarea materialelor destinate topirii şi elaborării aliajelor lichide;

- atelierul de topire-turnare; - atelierul de dezbatere, în care are loc dezmembrarea formelor în vederea extragerii

pieselor turnate; Este posibil ca în unele turnătorii, în funcţie de specificul producţiei, unele dintre aceste

ateliere să lipsească. De asemenea în cazul turnării în forme metalice lipseşte atelierul de formare şi atelierul de miezuire.

Model de turnare prin injectie

Ciclul de fabricatie al unei piese turnate cuprinde urmatoarele etape :

1. Proiectare tehnologica. Este etapa cea mai importanta, de ea depinzand succesul intregului ciclu de fabricatie. Acum se concepe dimensiunea normativa a procedeului tehnologic , succesiunea fazelor , ca si echipamentul tehnologic de formare si miezuire.

2. Confectionarea modelului, cutiilor de miezuri, rame de formare (constituie echipamentul tehnologic).

3. Executarea cavitatii formei. Specificitatea fiecarui procedeu tehnologic de turnare consta in modul de obtinere a cavitatii formei , restul etapelor fiind comune, indiferent de procedeul tehnologic de turnare adoptat.

4. Elaborarea materialului topit. 5. Turnarea propriu-zisa. 6. Constituirea piesei turnate. 7. Dezbatere. Consta in extragerea piesei turnate constituite din cavitatea formei. Daca

forma este durabila , atunci dezbaterea se reduce la deschiderea formei si extragerea piesei turnate. Daca forma este temporara , extragerea piesei turnate presupune distrugerea acesteia.

8. Indepartarea retelei de turnare. Se realizeaza prin taierea canalelor de alimentare , prin taiere fie cu flacara de gaze , fie prin aschiere.

9. Curatare. Consta in indepartarea particulelor aderente la suprafetele piesei turnate. Operatia se poate realiza prin sablare cu alice, cu jet de apa sub presiune , manual sau in tobe rotative.

10. Controlul tehnic de calitate (C.T.C.). Presupune verificarea dimensionala , a calitatii suprafetei , a compozitiei chimice , a caracteristicilor mecanice , a structurii , a masei. Orice abatere de la valorile nominale indicate in documentatia de executie este considerata defect. Efectele pieselor turnate sunt standardizate.

11. Remedierea defectelor de turnare. 12.Tratament termic primar. Urmareste atat eliminarea tensiunilor interne ce apar in timpul

solidificarii si racirii , cat si obtinerea unei structuri cu graunti fini , urmare a recristalizarii

Varietatea mare a procedeelor de turnare este conditionata de modul de obtinere a

cavitatii formei turnate, restul etapelor fiind identice.

Diferenta dintre diferitele procedee tehnologice de turnare consta in principal in modul de generare a cavitatii formei, restul etapelor fiind aceleasi, indiferent de procedeul tehnologic utilizat.


CAP.5. STRUCTURA FORMELOR TURNATE

Partile componente ale formelor de turnare sunt:

reteaua de turnare; cavitatea formei; maselotele;

Reteaua de turnare - reprezinta ansamblul canalelor care servesc la introducerea metalului lichid in forma. Ea are ca scop sa asigure umplerea rapida a formei fara distrugerea acesteia si sa favorizeze racirea uniforma si dirijata a piesei turnate.

1 = gura palniei

2 = piciorul palniei

3 = canalul colector de zgura

4 = canalele de alimentare

Fig. Reteaua de turnare

Elementele componente ale retelei de turnare sunt :

1) Gura palniei de turnare - usureaza introducerea metalului lichid in cavitatea formei preluand o parte din socul vanei de metal topit. Din punct de vedere constructiv gura palniei se executa sub forma de palnie tronconica, cupa sau bazin.

2) Piciorul palniei de turnare - este un canal vertical, tronconic, care face legatura intre gura palniei si colectorul de zgura. El se executa cu sectiunea tronconica variabila, descrescatoare inspre punctul de alimentare.

3) Colectorul de zgura - are rolul de a retine zgura, impuritatile si de a asigura patrunderea linistita a metalului in canalele de alimentare. Pentru a se retine zgura colectorul trebuie sa aiba o lungime mare ca sa permita ridicarea la suprafata a impuritatilor.

4) Canalele de alimentare - (unul sau mai multe) fac legatura intre colectorul de zgura si cavitatea formei. Sectiunea transversala a acestora poate fi dreptunghiulara, triunghiulara sau trapezoidala si mai rar circulara.

Calitatea unei piese turnate depinde in mod esential de corectitudinea dimensionarii si executiei retelei de turnare.

Modelul, realizat din lemn (tei, brad), metal (aliaj de Al, bronz, alamă, fontă cenuşie, oţel),mase plastice, ipsos sau ciment, permite obţinerea cavităţii formei, are forma piesei şi este supradimensionat, ţinându-se seama de coeficientul de contracţie al metalului şi adaosurile de la prelucrările ulterioare prin aşchiere. Modelele sunt prevăzute cu înclinări ale suprafeţelor, care să le permită scoaterea uşoară din formă, sunt alcătuite din două părţi simetrice prevăzute cu cepuride ghidare şi cu mărcile pentru miezuri. Modelele se vopsesc, respectându-se un cod al culorilor:roşu pentru fonte, albastru pentru oţeluri, galben pentru aliaje neferoase, negru pentru zona miezului.

Proiectarea retelei de turnare impune:

1) Stabilirea locului de alimentare cu metal a cavitatii formei

turnare directa;

turnare laterala;

turnare indirecta cu sifon;

2) stabilirea schemei de amplasare a canalelor; 3) determinarea duratei de turnare; 4) calculul sectiunii elementelor retelei; Trebuie avut in vedere faptul ca reteaua de turnare se inlatura dupa turnare si deci o retea de turnare voluminoasa conduce la un indice de utilizare a metalului scazut , in timp ce o retea de turnare subdimesionata poate conduce la inghetarea metalului topit si deci la obtinerea unor piese incomplet turnate.

Cavitatea formei - asigura obtinerea piesei turnate la configuratia si dimensiunile dorite.

Proiectarea geometriei cavitatii formei este o problema fundamentala in tehnica turnarii.

Cavitatea formei trebuie sa reziste presiunii dinamice a jetului de metal lichid.

Maselotele - rezervoare de metal lichid, amplasate corespunzator sub forma de prelungiri ale piesei turnate. Rolul lor principal consta in alimentarea cu metal lichid a cavitatii formei pe durata racirii si solidificarii, in vederea compensarii contractiei volumetrice.

Cavitatea formei se umple cu metal lichid cu volum specific corespunzator temperaturii de turnare, mai mare cu 3…12% decat volumul specific al metalului la temperatura mediului ambiant.

Deci fara luarea unor masuri imediate va apare un deficit de material sub forma de goluri de contractie numite retasuri.

Pentru combaterea retusurilor trebuie asigurata solidificarea dirijata a pieselor turnate prin:

asezarea partii groase a pieselor in sus;

corecta dimensionare si amplasare a maselotelor;

Problema retasurilor se pune in special la materialele cu coeficienti de contractie ridicati: otel, fonte

Maselotele au urmatoarele dezavantaje:creste consumul de metal (35-50%) si maresc consumul de manopera pentru inlaturarea lor;


CAP.5. PROCEDEE SPECIFICE DE TURNARE

Varietatea extrem de mare a procedeelor de turnare utilizate in prezent este legata de

volumul productiei, caracterul productiei, numarul de repere, marimea seriei de fabricatie.

Dupa durabilitatea formei (numarul de turnari ce se pot efectua cu aceeasi forma) procesele de turnare se clasifica in :

1. forme temporare; 2. forme semipermanente; 3. forme permanente;

II. Dupa fortele care actioneaza asupra metalului topit procesele de turnare se clasifica in :

1. statica

2. centrifugala

3. sub presiune

Turnarea în forme temporare din amestec de formare obişnuit.

DESCHIS INCHIS

În figura de mai sus se prezintă o formă temporară din amestec de formare obişnuit.

Cavitatea de turnare are configuraţia piesei care se toarnă. Miezul sprijinit pe mărcile determină configuraţia interioară a piesei Reţeaua de turnare serveşte la introducerea metalului sau aliajului lichid în formă, iar canalele de aerisire şi răsuflătorile sunt necesare pentru evacuarea gazelor.

DESCHIS INCHIS

Materiale folosite cel mai des la confecţionarea modelelor sunt:lemnul sau

metalul(aliaje de aluminiu, bronz, fontă). Mai rar se folosesc: gipsul, masele plastice, cimentul. Pentru a le proteja de umiditate şi a le masca, modelele se vopsesc în culori convenţionale de identificare. Astfel pentru piesele din fontă se foloseşte culoarea roşie, pentru piesele din oţel albastru, iar pentru neferoase culoarea galben.


Miezurile sunt utilizate pentru a obţine configuraţia interioară a pieselor turnate şi se pot folosi miezuri permanente sau temporare.

Turnarea în forme coji cu modele uşor fuzibile.

Specific pieselor realizate prin acest procedeu de turnare este absenţa planului de

separaţie, datorită faptului că nu este necesară demularea(modelul este extras din cavitatea formei prin lichefiere, de aceea procedeul este denumit turnarea cu „modele pierdute”).

Procedeul are o mare accesibilitate, deoarece el nu necesită maşini sau utilaje specifice.Exemple de piese tipice a fi obţinute prin acest procedeu sunt: piese de mecanică fină pentru maşini de scris şi de cusut, mecanisme de arme, instrumente medicale, piese de tehnică dentară, piese pentru calculatoare, palete de tur bină, ghiduri de undă, came, clicheţi, roţi dinţate, pârghii.

Turnarea în forme permanente(cochile) fără suprapresiune.

Formele permanente utilizate pentru turnarea aliajelor prin cădere liberă poartă uzual

denumirea de cochile.Cochilele pot fi în construcţie monobloc, când sunt destinate realizării pieselor cu configuraţie simplă, care pot fi extrase din formă pe la unul din capete(lingouri mici, semifabricate) sau asamblate, după un plan de separaţie, cu miezuri demontabile.

Cochilele se confecţionează din materiale care pt prelua şocuri termice alternative şi care au o stabilitate bună la coroziunea exercitată de topiturile metalice.Pe lângă materialele clasice(fonte perlitice, feritice, oţeluri înalt aliate cu Cr,Ni,V),la confecţionarea cochilelor se pot folosi şi materiale nemetalice precum grafitul şi materialele metaloceramice.

O soluţie distinctă este utilizarea aliajelor pe bază de aluminiu, la care suprafeţele active se pot acoperi cu straturi dure refractare metaloceramice de Al2O3.


Utilajul folosit este identic cu cel utlizat la determinarea unor proprietăţi ale metalelor şi aliajelor în stare lichidă.

Aplicabilitate

Condiţia esenţială pentru aplicarea acestui procedeu o reprezintă asigurarea unei durabilităţi corespunzătoare a matriţelor (cochilelor).

În acest scop temperatura de turnare a aliajului din care se toarnă piesele trebuie să fie mai mică decât temperatura de topire a formei. Din această cauză turnarea în forme metalice se aplică în special pentru turnarea pieselor din aliaje neferoase cu pereţi relativ groşi.

Formele se realizează din aliaje feroase (fontă sau oţel) sau chiar din aliaje neferoase având refractaritate corespunzătoare. În practică cel mai des se toarnă piese din aliaje pe bază de aluminiu şi pe bază de cupru. Se pot turna piese propriu zise cu geometrie relativ simplă (cu număr redus de miezuri) (capace, pârghii, bucşe, roţi, suporţi, blocuri, etc.) sau semifabricate (bare, tuburi, plăci etc.).

Avantaje şi dezavantaje tehnologice si economice

Acest procedeu neconvenţional de turnare prezintă mai multe avantaje tehnico-economice care decurg din caracterul permanent al formei de turnare. Principalele avantaje sunt următoarele:

excluderea operaţiilor de formare, cu toate aspectele legate de acestea în ceea ce priveşte consumul de materiale, cât şi manopera, investiţii în utilaje de preparare a amestecurilor de formare şi pentru execuţia formelor, suprafeţe destinate formării şi depozitării materialelor şi formelor, etc.;

calitate superioară a suprafeţelor pieselor turnate;

precizie dimensională mai ridicată a pieselor turnate cu implicaţie privind reducerea adaosurilor de prelucrare şi reducerea costurilor prelucrărilor ulterioare;

utilizarea mai raţională a caracteristicilor intrinseci de rezistenţă ale aliajelor ca urmare a finisării structurii prin mărirea vitezei de răcire după turnare;

indice de scoatere total mai bun a aliajelor la turnare şi prelucrare ca urmare a reducerii volumului reţelelor de turnare şi a adaosurilor de prelucrare;

asigurarea unor condiţii de microclimat mai bune în atelierele de turnare şi reducerea poluării mediului înconjurător zonal, ca urmare a reducerii considerabile a cantităţii de gaze degajate la turnare;

reducerea procentului de rebut la turnare ca urmare a eliminării defectelor de genul incluziunilor de amestec de formare şi sufluri de natură exogenă;

productivitate ridicată;

posibilităţi de mecanizare şi automatizare.

Procedeul implică însă şi dezavantaje care limitează extinderea lui. Menţionăm următoarele dezavantaje:

cost ridicat al matriţelor care face ca procedeul să fie economic numai în cazul unor producţii de serie;

rezistenţa mare a formei care se opune contracţiei piesei la răcire după solidificare şi care poate să determine apariţia unor defecte de genul fisurilor;

fluiditate mică a aliajelor lichide în cazul turnării în forme metalice ca urmare a conductibilităţii termice mari a formei de turnare.


TURNAREA PRIN RETOPIRE ELECTRICA SUB ZGURA

Este un procedeu special utilizat pentru îmbunătăţirea calităţii oţelurilor turnate.

Schema de principiu a procedeului este prezentată în figura alaturata :

Pentru amorsarea arcului electric se aşează pe fundul cristalizorului un flux electroconductor şi exoterm în proporţie de 0,05-0,06% din masa lingoului, apoi un amestec pentru zgură. Se coboară electrodul până la contactul cu stratul de amestec şi se amorsează arcul electric cu puterea maximă a transformatorului.

Se formează datorită arderii amestecului exoterm, zgura lichidă cu temperatura mai mare decât cea de topire a oţelului. În continuare zgura acţionează ca o rezistenţă ohmică, producând căldură.

Cu tot consumul ridicat de energie electric (1200-2000 kWh/t) acest procedeu seutilizează pentru că proprietăţile fizico-mecanice ale oţelurilor care se obţin sunt mult superioare oţelurilor iniţiale.

Electrozii, prin topire sub zgură, dau naştere la o baie metalică ce ajunge în cristalizor.

Cristalizorul care este confecţionat din cupru, este izolat de lingou sau piesa turnată prin intermediul unui film foarte subţire de zgură care se solidifică între cele două.

Retopirea şi turnarea sub zgură duce la eliminarea maselotelor, rolul lor fiind jucat de către baia metalică ce se formează continuu sub stratul de zgură.

Funcţie de mărimea şi complexitatea piesei turnate întâlnim:

retopire în cazul turnării unor lingouri de diferite dimensiuni, când o instalaţie poate fi monofilară, bifilară sau plurifilară.

retopire în cazul pieselor profilate când electrodul este coaxial cu piesa şi cavitatea piesei este umplută direct cu oţel lichid.

retopire în cazul când piesa de diferite profile se obţine parţial sau total prin curgerea oţelului lichid din spaţiul de topire în cavitatea piesei.

Procedeul REZ se utilizeazăpentru realizarea pieselor cave din domeniul aviaţiei,

construcţiei de vagoane, industriei chimice, unde se cer proprietăţi fizico-mecanice deosebite şi siguranţe în exploatare să fie maximă. Pentru obţinerea cavităţii se utilizează un dorn conic din cupru şi răcit cu apă. Electrozii pot fi cilindrici şi dispuşi în spaţiul dintre cristalizor şi dorn, sau sub formă de tub.


PIESE TURNATE ARMATE

Sunt piese care într-o construcţie unitară cuprind componente din două sau mai

multemetale sau aliaje cu proprietăţi diferite. Îmbinarea se poate realiza fie prin introducerea unor piesede metal şi turnarea aliajului lichid peste acestea, fie prin turnarea succesivă în aceeaşi formă a două aliaje lichide.

Armarea se poate face prin îmbinare mecanică sau prin contopire superficială.

Îmbinarea mecanică se realizează ca urmare a contracţiei metalului sau aliajului lichid solidificat şi a apariţiei forţelor de frecare între acestea şi inserţii. Îmbinarea prin contopire superficială se bazează pe difuzia reciprocă a elementelor celor două aliaje în straturile superficiale. Apare o zonă de tranziţie între cele două metale sau aliaje.

Avantajele pieselor turnate armate sunt: -creşterea durităţii şi sporirea rezistenţei la uzură; -posibilitatea prevenirii ruperii fragile şi a coroziunii; -economia de metale deficitare; -reducerea consumului de manoperă pentru prelucrarea mecanică şi a preţurilor pieselor turnate.

La piesele turnate din aliaje sau metale neferoase nu se poate obţine o creştere locală

a durităţii şi a rezistenţei la uzură, prin utilizarea răcitorilor. Armăturile se pot executa din bronz în locul unde se vor executa filetări, în cazul pieselor turnate din aliaje de aluminiu.

Volantele din aluminiu se pot arma în butuci cu bucşe din oţel sau fontă. În cazul pieselor turnate din fontă, inserţiile din oţel se vor plasa în planurile solicitate

la întindere şi cât mai departe de axa neutră a piesei. La piesele din oţel, inserţiile din fontă se vor poziţiona în zonele supuse la compresiune.

În vederea armării se impun condiţii severe privind pregătirea suprafeţei armăturilor şi încălzirea lor prealabilă. Prin degresare se elimină formarea suflurilor şi a straturilor de aer lasuprafaţa de separaţie între cele două aliaje. Preîncălzirea la 500-700°C preîntâmpină apariţia de crăpături datorită contracţiilor diferite ale celor două aliaje.

Prin armare se pot obţine piese cu canale interioare pentru răcire. La piese din aliaje de aluminiu se utilizează ţevi din oţel, mai ales inoxidabil. Pentru ţevi cu diametru mare încălzirea se face cu încălzitoare plasate în interiorul lor. La ţevi cu diametru mic se utilizează încălzirea prin contact.

Utilizarea suporţilor pentru miezuri constituie, de asemenea, armare . Masa suporţilor trebuie calculată încât să nu se topească înaintea solidificării aliajului turnat

Suprafeţele suporturilor de miez se acoperă cu straturi de protecţie prin: metoda galvanică, cositorire, alitare sau acoperire cu o vopsea pe bază de aluminiu.


TURNAREA CONTINUA

Spre deosebire de toate procedeele de turnare prezentate anterior la turnarea

continua introducerea de metal lichid in cavitatea formei si extragerea piesei turnate se efectueaza simultan fara intrerupere.

Aceasta este un procedeu tehnologic de mare productivitate prin care se obtin piese de lungimi mari in raport cu sectiunea , cum ar fi barele si tevile.

Instalatiile pentru turnare continua au ca element esential cristalizatorul. Aceasta este o forma metalica cu pereti subtiri, racita intens prin circulatia apei. Cavitatea formei se obtureaza cu o placa, care prin constructia ei va constitui un dispozitiv de prindere al capatului solidificat al produsului.

Metalul lichid se solidifica in contact cu peretii raciti. Dupa solidificare el este tras prin intermediul placii de baza si al unui sistem de role care-i imprima o miscare continua cu o viteza corespunzatoare.

Problema principala o constituie corelarea vitezei de racire cu cea de tragere. Cristalizatorul se construieste din cupru si se acopera cu grafit pe suprafetele active.

Procedeul se aplica mai ales la obtinerea semifabricatelor din aliaje neferoase.

Datorita tensiunilor interne ce sunt introduse de regimul de racire fortata se aplica un tratament termic de detensionare.

1 = cristalizor ; 2 = cavitatea formei ; 3 = placa de baza ; 4 = role antrenare ; 5 = piesa turnata

Fig.Schema de obtinere a pieselor prin turnare continua


Aplicabilitate

Procedeele de turnare continuă se aplică pentru turnarea pieselor (produselor) metalice cu geometrie simplă, având secţiune constantă şi lungime mare comparativ cu secţiunea. Prin acest procedeu se pot realiza bare (cu secţiune rotundă, pătrată, semirotundă, hexagonală, triunghiulară, ovală, etc.) tuburi, ţevi, sârme, benzi, table. Se aplică atât aliajelor neferoase, cât şi aliajelor feroase (în special oţelurilor).

Se pot obţine semifabricate (brame, sleburi, ţagle, tuburi) care sunt destinate unor prelucrări ulterioare prin deformare plastică, sau prin aşchiere sau produse (piese) finite care nu mai suferă alte prelucrări (tuburi de canalizare, ţevi, profile, sârmă, benzi tablă).

Avantaje şi dezavantaje economice

Turnarea continuă este caracterizată printr-o productivitate foarte ridicată.

În cazul oţelului turnarea continuă se cuplează cu instalaţii degrosisoare de mare capacitate (laminoare) înlocuind turnarea lingourilor.

În acest fel se elimină toate cheltuielile legate de turnarea lingourilor (turnarea de lingotiere, reîncălzirea lingourilor, pierderile de metal prin ardere la reîncălzirea lingourilor, construcţia de cuptoare pentru încălzirea lingourilor, consum de combustibil pentru încălzirea lingourilor, utilizarea de maselote şi pierderea de metal prin şutarea maselotelor, obţinerea de sufluri şi microretasuri în lingouri, etc.

Prin asigurarea solidificării dirijate se elimină formarea de retasură, iar indicele de scoatere a aliajului se apropie de 100%.

TURNAREA PRIN EXPULZARE PROGRESIVA A ALIAJULUI IN

CURS DE SOLIDIFICARE

Turnarea prin expulzare este caracterizată prin curgerea continuă a aliajului lichid în

raport cu crusta solidificată, datorită presării mecanice de către semiforma mobilă. Schema de principiu a instalaţiei de turnare prin expulzare este prezentată în figura alaturata.

Este singurul procedeu de turnare la care secţiunea jetului de aliaj este mai mare decât secţiunea medie a peretelui piesei


Operaţiile tehnologice sunt:

pregătirea ansamblului formei de turnare (curăţire, vopsire, preîncălzire cu rezistenţe electrice, montarea miezurilor,...);

turnarea aliajului lichid în alimentatorul central inferior de mare capacitate;

începerea deplasării semiformei mobile, umplerea cavităţii amprentei prin expulzarea progresivă a aliajului;

îmbinarea straturilor solidificate de pe suprafeţele ambelor semiforme, eliminarea surplusului de fază solidă şi terminarea solidificării piesei turnate;

extragerea piesei turnate şi pregătirea formei pentru un nou ciclu.

Specifice acestui procedeu de turnare sunt inexistenţa pierderilor hidraulice la curgerea aliajului şi solidificarea care are loc în condiţii dinamice. Procesul de curge în două etape: formarea crustelor la suprafeţele semiformelor şi îmbinarea acestor cruste. Prin acest procedeu se toarnă piese cu suprafeţe deosebit de mari (4-6 m2)şi grosimi mici,cu nervuri de rigidizare

Mişcarea fazei lichide faţă de crusta solidificată modifică nu numai procesul de curgere ci şi cinetica solidificării şi eliminării impurităţilor nemetalice. Are loc o modificare a câmpului de temperatură şi o superfinisare a structurii, cu obţinerea unor cristale echiaxiale deosebit de mici, deoarece se produce o rupere mecanică a vârfurilor dendritelor în curs de solidificare de jetul de aliaj lichid.

Ca urmare a vitezelor diferite a jeturilor de aliaj lichid, incluziunile de gaze şi zgură intr ă într-o mişcare de rotaţie, depărtându-se de peretele piesei, unde are loc solidificarea şi fiind eliminate prin deversare. Acest proces are loc numnai în cazul curgerii laminare.

TURNAREA SUB PRESIUNE

Se foloseste la turnarea pieselor mici, cu pereti subtiri, complexe, pentru a evita inghetarea materialului topit in forma se recurge la presarea acestuia sub actiunea unei forte exterioare.

Pentru invingerea rezistentei opuse curgerii metalului lichid in reteaua de turnare se aplica presiuni de pana la 5 000 atmosfere. Viteza de alimentare a matritei cu metal lichid variaza de la 0,5 m/s la 150 m/s. Una dintre problemele tehnologice ale procedeului consta in eliminarea porilor (mai nou s-a incercat vidarea matritei).

Matritele se confectioneaza din oteluri aliate. Masinile folosite sunt prese hidraulice (orizontale sau verticale). Matrita este calda ca si camera de compresie (uneori poate fi si rece).

Dozarea materialului se face prin cantitatea de metal lichid cu care se alimenteaza matrita. Dezbaterea se face automat cu aruncator.

Aplicabilitate.

Turnarea la presiune ridicată permite să se obţină piese cu dimensini foarte precise şi cu o netezime a suprafeţelor foarte ridicată, ceea ce face ca piesele turnate prin acest procedeu să poată fi utilizate direct fără operaţii ulterioare de finisare. Procedeul de turnare este limitat la turnarea pieselor din aliaje neferoase cu temperatură mică de turnare (aliaje pe bază de Al, Sn, Pb, Zn) şi de mase relativ mici şi mijlocii (până la 150 kg/buc.). Datorită vitezei foarte mari de umplere a amprentei piesei din formă acest procedeu permite să se toarne piese cu pereţi foarte subţiri (chiar sub 1 mm) şi reprezintă singura posibilitate de obţinere a pieselor cu pereţi cu grosime mică şi suprafaţă mare. Datorită costului ridicat al matriţelor procedeul este rentabil numai la producţie de serie mare.

Avantaje economice şi tehnologice

Acest procedeu de turnare prezintă mai multe avantaje tehnico-economice care decurg din viteza mare de umplere a formei de turnare şi din caracterul permanent al formei de turnare.

Principalele avantaje sunt următoarele:

excluderea operaţiilor de formare, cu toate aspectele legate de acestea în ceea ce priveşte consumul de materiale şi manoperă;

calitate superioară a suprafeţelor pieselor turnate;

precizie dimensională foarte ridicată a pieselor turnate cu implicaţii privind reducerea costurilor prelucrărilor ulterioare;


asigurarea unor condiţii de microclimat mai bune în atelierele de turnare ca urmare a reducerii considerabile a cantităţii de gaze degajate la turnare;

productivitate ridicată;

posibilităţi de mecanizare şi automatizare;

posibilitatea turnării unor piese cu pereţi foarte subţiri.

Procedeul implică însă şi dezavantaje care limitează extinderea lui. Menţionăm următoarele dezavantaje:

cost ridicat al matriţelor care face ca procedeul să fie economic numai în cazul unor producţii de serie;

rezistenţa mare a formei care se opune contracţiei piesei la răcire după solidificare şi care poate să determine fisurarea pieselor;

tendinţă mare de apariţie a suflurilor exogene în piesele turnate ca urmare a turbulenţei mari la umplerea formei şi a imposibilităţii de evacuare a aerului din formă în timpul de umplere foarte scurt;

investiţii mari în instalaţii de turnare specializate;

aplicabilitate limitată la o gamă restrânsă de aliaje şi la piese cu configuraţii relativ simple (cu pereţi subţiri, uniformi şi cu număr mic de miezuri).

Fig. Instalatie de turnare sub presiune


TURNAREA CENTRIFUGA

Procedeul se caracterizeaza prin faptul ca in timpul turnarii si solidificarii metalului, forma de turnare este antrenata in miscare de rotatie in jurul unei axe verticale sau orizontale.

Exista posibilitatea ca prin rotirea suficient de rapida a formei, combinata cu racirea metalului lichid, sa se obtina un corp cilindric gol, avand o grosime neuniforma a peretelui.

Prin acest procedeu se toarna piese de revolutie cu inaltime mica si diametru mare.

De asemeni se pot turna piese mici in afara axei de rotatie. Piesele obtinute prin acest procedeu tehnologic sunt compacte fara defecte de turnare.

In cazul rotatiei in jurul unei axe orizontale a unei forme partial umplute cu metal lichid se pot distinge trei situatii caracteristice in functie de turatia “n”:

n=n1 metalul lichid este imobil;

n=n2>n1 metalul lichid este antrenat prin frecare de catre forma in rotatie;

n=n3>n2 metalul este supus miscarii de rotatie impreuna cu forma de turnare tubulara;

Turnarea centrifugala cu ax orizontal se aplica la obtinerea pieselor tubulare cu lungimi mari si grosimi mari.

Formele de turnare folosite sunt metalice dar pot fi captusite cu amestec de formare. Cele necaptusite se protejeaza prin acoperire cu vopseluri refractare. Dezbaterea pieselor este posibila datorita conicitatii interioare a formei.

Turnarea se face in forme incalzite. Principala problema tehnologica este cea a dozarii materialului , dozajul fiind singurul mod de a asigura grosimea peretelui piesei turnate.

Aplicabilitate

Procedeele de turnare centrifugală se aplică pentru turnarea pieselor din aliaje metalice (feroase sau neferoase) cu geometrie simplă fără miezuri. De obicei se toarnă piese cilindrice tubulare (bucşi cilindrice, tuburi de canalizare, ţevi).

Se pot turna însă şi materiale nemetalice (bazalt). În acest scop se aplică procedeul de turnare cu axă de rotaţie orizontală în forme metalice sau în forme combinate.

Se pot obţine însă şi piese mici cu configuraţii compacte. În acest caz se aplică procedeul de turnare centrifugală cu axă de rotaţie verticală, în forme pierdute (din nisip) alimentate prin reţele de turnare. În absenţa unei instalaţii specializate se poate utiliza ca platformă de turnare rotativă masa unui strung carusel.

Avantaje şi dezavantaje tehnologice şi economice

Turnarea centrifugală prezintă următoarele avantaje:

piesele turnate au o compactitate mare, fără sufluri, fără incluziuni de zgură sau din amestec de formare şi au o structură fină;

asigură productivitate mare (în cazul turnării pieselor tubulare în forme permanente sau în forme combinate);

consumul de aliaj lichid este mult mai mic (indicele de utilizare a aliajului lichid mult mai mare) datorită lipsei reţelelor de turnare şi a maselotelor, acestea ne mai fiind necesare;

se pot reduce adaosurile de prelucrare pe suprafeţele exterioare; suprafaţa ocupată de instalaţiile de turnare este foarte redusă, există posibilitatea turnării unor piese bimetalice, se pot turna materiale nemetalice cu densitate redusă în condiţii de compactitate

superioară; se reduce considerabil procentul de rebut.

Toate aceste avantaje conduc la o reducere considerabilă a costului pieselor turnate centrifugal în raport cu cel al pieselor turnate prin procedee clasice (de 3-6 ori).

Turnarea centrifugală prezintă însă şi unele dezavantaje care limitează aplicabilitatea acestui procedeu în industrie. Dintre acestea menţionăm:

aplicabilitatea în condiţiile avantajelor menţionate, este limitată la piese care au simetrie de rotaţie şi anume la piese tubulare cilindrice;

apare tendinţă de segregare mai ales la aliajele cu interval mare de solidificare, tendinţă de formare a unor cruste dure la exteriorul pieselor în cazul turnării în

forme metalice.


Fig. Schema turnarii centrifugale

TURNAREA PRIN ASPIRATIE

Prin acest procedeu, care utilizează depresiunea atât la umplerea formei (cristalizorului) cât şi la solidificarea aliajului, se obţin piese cilindrice pline sau cave, de tipul barelor, bucşelor dinaliaje de aluminiu, bronzuri, oţeluri aliate şi inoxidabile.

În urma depresiunii create, aliajul lichid 1, din creuzetul 2, este aspirat în cristalizorul 3, care cu ajutorul unui mecanism poate fi ridicat sau coborât după dorinţă. Cristalizorul este pus în legătură cu pompa de vid 4, prin intermediul conductei flexibile 5 pe care sunt montate un robinet cu trei căi 6, un regulator de presiune 7, un vacuummetru 8 şi unrezervor de vid 9.

După scufundarea capătului cristalizorului pe o anumită adâncime în baia de aliaj lichid, se racordează la instalaţia de vid. Aliajul urcă în cristalizor şi sub acţiunea pereţilor reci ai acestuiaîncepe solidificarea. Cristalizorul se confecţioneazădin oţel sau cupru răcit cu apă. Cilindrul de vid permite efectuarea unor depresiuni în cristalizor la intervale relativ scurte de timp, cu viteze mari de aspiraţie.Realizarea pieselor cave se poate face cu utilizarea unor miezuri


CAP.7. REMEDIEREA DEFECTELOR PIESELOR TURNATE

Prin defect al unei piese turnate se intelege orice abatere de la forma, dimensiunea, masa, aspectul exterior, compactitatea, structura, compozitia chimica sau proprietatiile fizico-chimice ale aliajelor turnate.

Conform STAS782-79 defectele pieselor turnate se simbolizeaza printr-un caracter alfanumeric format dintr-o litera si trei cifre.

Litera indica categoria de baza a defectului. Prima cifra indica grupa defectului. A doua cifra indica subgrupa defectului, iar a treia cifra este specifica fiecarui defect.

De exemplu B122 este simbolul suflurilor de colt.

Clasificare :

A= excrescente metalice;

B= goluri;

C= discontinuitati, crapaturi;

D= defecte de suprafata;

E= piesa turnata incomplet;

F= dimensiuni sau configuratii necorespunzatoare;

G= incluziuni si defecte de structura;

H= compozitia chimica,proprietati chimice si mecanice necorespunzatoare.

Metode de remediere se impart in 3 categorii.

1. Metode de remediere cu materiale metalice a pieselor turnate din fonta si aliajelor neferoase grele.

2. Metode de remediere cu materiale feroase si conditii impuse pentru piesele turnate din otel.

3. Remedierea pieselor turnate cu materiale nemetalice. Printre metodele de remediere enumeram: metalizarea, supraturnarea, sudarea, lipirea tare, doparea, bucsarea, pastilarea, impregnarea, chituirea.

CONCLUZII

Dezvoltarea economica durabila se poate realiza numai prin accelerarea reformelor in sensul consolidarii mecanismelor pietei, bazate pe raportul dintre cerere si oferta, astfel incat acestea sa devina principalul instrument de alocare a resurselor si, implicit, de reducere a rolului statului.

Analizarea rolului inginerilor in conceperea si realizarea reformelor, a strategiilor de dezvoltare ale diverselor sectoare si subsectoare economice devine extrem de importanta in aceasta etapa a dezvoltarii economico-sociale a tarii. Evolutia oricarui specialist in mediul concurential specific economiei de piata, nu se poate produce decat in conditiile acumularii si insusirii unor informatii in timpul instruirii scolare, transformate ulterior, in instrumente de valorizare profesionala. Vietuind intr-un mediu dinamic si chiar agresiv, inginerii si-au insusit cunostinte economice care le-au asigurat cererea pe piata fortei de munca in aceasta etapa de tranzitie continua pe care o strabate societatea romaneasca.

Inginerii şi tehnologii din industria constructoare de maşini au urmărit în permanenţă să amelioreze calitatea pieselor turnate. Unul dintre defectele care apare frecvent la piesele turnate îl constituie retasurile cauzate de contracţia aliajelor lichide la solidificare. Una dintre metodele de eliminare a retasurilor concentrate din piesele turnate constă în utilizarea răcitorilor.

Obţinerea pieselor metalice prin turnare prezintă următoarele avantaje:

se pot obţine piese cu orice configuratie;

se pot obţine piese cu orice masă şi orice dimensiuni (de la ordinul miligramelor până

la ordinul sutelor de tone);

cantitatea de şpan rezultat la prelucrarea prin aşchiere a pieselor turnate este în general mai mică decât la prelucrarea pieselor obţinute prin alte procedee;

se poate aplica în condiţii economice la orice serie de fabricaţie;

costul de fabricaţie al pieselor turnate este mai scăzut decât al pieselor obţinute prin

alte procedee de prelucrare.

Ca urmare a acestor avantaje în ultimle decenii s-a manifestat o tendinţă continuă de extindere a realizării semifabricatelor prin turnare la o gamă cât mai mare de repere realizate din aliaje metalice şi în general de creştere a producţiei de piese turnate.


De asemenea s-a urmărit continuu să se perfecţioneze tehnologiile de turnare cu scopul îmbunatatirii performanţelor pieselor turnate sau a creşterii productivităţii. Exemplu elocvent în acest sens îl constituie înlocuirea tehnologiei de matriţare, cu turnarea la producţia de arbori cotiţi sau arbori cu came pentru motoarele de autovehicule şi de tractoare, ceea ce a condus la reducerea cu până la de trei ori a cheltuielilor de producţie la aceste repere.

Obţinerea pieselor prin turnare implică şi unele dezavantaje dintre care cele mai semnificative sunt următoarele:

- rezistenţa mecanică a pieselor turnate este mai scazută comparativ cu aceea a pieselor obţinute prin deformare plastică;

- rugozitatea suprafeţelor pieselor turnate este în general mai mare decât în cazul semifabricatelor obţinute prin alte tehnologii;

- precizia dimensională a pieselor turnate este în general mai scazută decât a pieselor obţinute prin alte procedee;

- tehnologiile de turnare sunt mai poluante şi determină condiţii de microclimat grele la locul de muncă, având impact ecologic negativ asupra zonei de amplasare a turnătoriilor.

În ultimile decenii s-au desvoltat procedee speciale de turnare care reduc aceste dezavantaje.Îmbunătăţirea performanţelor calitative s-a realizat în detrimentul costurilor de fabricaţie. De aceea aceste procedee de turnare sunt aplicabile numai în cazuri speciale când costurile ridicate se justifică.

Un rol important în realizarea tehnologiilor de turnare îl are utilajul tehnologic utilizat în procesul de formare şi turnare. Prin utilaj tehnologic în cazul tehnologiilor de turnare se întelege complexul de dispozitive tehnologice şi verificatoare (modele, cutii de miez, rame de formare, verificatoare) cu ajutorul cărora se obţin şi se asamblează formele în vederea turnării.

Proiectarea proceselor tehnologice de turnare cuprinde proiectarea întregului set de dispozitive tehnologice necesare realizării procesului tehnologic precum şi stabilirea planului de operaţii şi a normelor de control pentru procesul tehnologic şi pentru calitatea pieselor turnate.

BIBLIOGRAFIE

1. Cl.Stefanescu, DM Stefanescu-Indreptar pentru Turnatori,

Ed.tehnica 1972

2. Dr.Ing. Carmen Dumitru – Echipamente si tehnici de control al

calitatii pieselor turnate, curs POSDRU, Universitatea Tehnică din

Cluj-Napoca.

3. Cãtanã Dorin – Inginerie mecanicã, curs, Brasov, 1997

4. G. Barbu– Tehnologia Turnarii- Indrumar de proiectare,Ed

Tehnopress

5. R.Herman- Aplicaţii specifice în tehnologia materialelor-Ed.

Politehnica, 2009

6. Internet:

• www. Google.com

• www.custompartnet.com

• www.mk-technology.com

• autospeed.com

• www.ustudy.in

Universitatea Politehnica Bucuresti

Documents

Transcript of Universitatea Politehnica Bucuresti