www.referat.ro

25

26 Lucrarea 4

Lucrarea 4 27

Lucrarea nr. 4

ALEGEREA MATERIALULUI OPTIM PENTRU CONFECIONAREA UNEI PIESE

1. OBIECTUL LUCRRII

Tendina de a alege materiale superioare cerinelor minime de rezisten i durabilitate ale piesei este inadecvat din punct de vedere economic i nu contribuie la creterea performanelor tehnice ale produsului n care este nglobat piesa respectiv.

O alegere optim a unui material pentru o anumit destinaie este o problem deosebit de complex ce trebuie rezolvat de proiectant, n principiu aceasta nsemnnd alegerea acelui material care ndeplinete cerinele minime de rezisten i durabilitate ale piesei n condiiile unui pre de cost minim i a unei fiabiliti sporite. Lucrarea i propune s prezinte o metodologie pentru alegerea materialului optim pentru confecionarea unei piese.

2. NOIUNI TEORETICE

Avnd n vedere diversitatea foarte mare de piese i produse, respectiv de materiale din care acestea pot fi confecionate, este practic aproape imposibil de a se stabili o metod general valabil i riguros tiinific, care s permit optimizarea alegerii materialului. De obicei, se mizeaz pe experiena proiectantului i pentru o alegere rapid a materialului se pleac de la cteva date referitoare la: solicitrile din timpul exploatrii, condiiile de exploatare (temperatur, presiune, vitez, mediul de lucru), clasa de precizie din care face parte piesa i condiiile de execuie. Abordarea problemei n acest mod este neeconomic deoarece nu valorific corespunztor toate caracteristicile materialului. De aceea, n continuare se va prezenta o metod de alegere a materialului optim, numit metoda de analiz a valorilor optime. Aceast metod are la baz valorificarea la maximum a ntregului ansamblu de proprieti funcionale, tehnologice i economice ale materialului n condiiile concrete de realizare a piesei proiectate. Metoda, uor aplicabil n condiiile actuale ale dezvoltrii metodelor de calcul rapid i al existenei de softuri specializate, presupune rezolvarea urmtoarelor etape:

10 - stabilirea rolului funcional al piesei, a tehnologicitii construciei i a condiiilor economice de funcionare ale acesteia. Rolul funcional al piesei este dat de rolul funcional al fiecrei suprafee. Clasificarea suprafeelor din punct de vedere al rolului lor funcional este urmtoarea:

( suprafee de asamblare caracterizate prin:

- o anumit configuraie geometric;

- precizie dimensional ridicat;

- rugozitate mic;

- prescripii referitoare la forma geometric;

- prescripii referitoare la poziia suprafeei n raport cu alte suprafee;

- eventuale prescripii referitoare la duritatea suprafeei.

( suprafee funcionale caracterizate prin:

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

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

- prescripii referitoare la forma geometric;

- prescripii referitoare la poziia suprafeei n raport cu alte suprafee;

- eventuale prescripii referitoare la configuraia geometric;

- eventuale prescripii referitoare la proprietile mecanice, aspectul suprafeelor.

( suprafee tehnologice - apar n timpul prelucrrii i ajut la poziionarea piesei n vederea prelucrrii. Ele pot rmne dup terminarea prelucrrii sau pot disprea, n funcie de configuraia final a piesei. Se caracterizeaz prin:

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

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

- fr prescripii sau eventuale prescripii referitoare la forma geometric;

- eventuale prescripii referitoare la poziia suprafeei n raport cu suprafeele ce urmeaz a fi prelucrate.

( suprafee auxiliare (de legtur) - fac legtura ntre suprafeele funcionale i cele de asamblare. Se caracterizeaz prin:

- precizie dimensional mic;

- rugozitatea suprafeei mare (cea care rezult din procedeul de obinere al semifabricatului);

- fr prescripii referitoare la precizia de form;

- fr prescripii referitoare la precizia de poziie.

Cunoscnd aceste elemente referitoare la tipurile de suprafee ce delimiteaz o pies n spaiu se poate stabili rolul funcional al unei piese fr a cunoate ansamblul din care face parte piesa sau se poate proiecta o pies care s ndeplineasc un anumit rol funcional impus. Pentru a realiza acest lucru se utilizeaz metoda de analiz morfo-funcional a suprafeelor. Aceast metod presupune parcurgerea ntr-o succesiune logic a urmtoarelor etape:

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

( notarea tuturor suprafeelor ce delimiteaz piesa n spaiu, folosind sensul trigonometric sau o alt ordine. De exemplu pentru piesa din figura 1 s-a folosit notaia S1...Si, luat n sens invers trigonometric.

( analiza fiecrei suprafee n parte din urmtoarele puncte de vedere: form geometric a suprafeei, dimensiuni de gabarit, precizie dimensional, precizie de form, precizie de poziie, rugozitate i duritate.

( ntocmirea unui graf ''suprafee - caracteristici'' avnd forma prezentat n tabelul 1.

Cu informaiile din tabelul 1 se pot stabili tipul i rolul fiecrei suprafee ce delimiteaz piesa n spaiu.

20 - stabilirea factorilor analitici ai problemei alegerii materialului optim: se face lund n considerare ntregul ansamblu de proprieti funcionale (fizice, chimice, mecanice, electrice, magnetice, optice, nucleare i estetice), proprieti tehnologice (turnabilitate, deformabilitate, achiabilitate, sudabilitate i clibilitate) i proprieti economice (pre de cost, consum de energie, combustibili convenionali, materie prim, poluare etc.);

30 - descompunerea factorilor analitici n elemente primare: se face innd cont de condiiile rezultate din etapele 10 i 20, lundu-se n considerare cel puin proprietile: conductibilitate termic, temperatur de topire, temperatur de vaporizare, vscozitate, densitate, rezisten la coroziune, refractaritate, elasticitate, rigiditate, plasticitate, fragilitate, fluaj, tenacitate, rezisten la rupere, rezisten la curgere, rezisten la oboseal, conductivitate electric, permeabilitate magnetic, diamagnetism, paramagnetism, opacitate, absorbie, rezisten la ptrundere a radiaiilor etc. Toi factorii primari sunt prezentai ntr-un graf materiale-proprieti, de forma celui prezentat n tabelul 2.

Tabelul 1

Nr.crtSuprafaa nr.Forma geometric

a suprafeteiDimensiunea de gabarit [mm]Precizia

dimens[mm]Precizia

de form [mm]Precizia

de poziie [mm]Rugozitatea

Ra [(m]DuritateaTipul i

rolul

suprafeei Procedee

tehnologice

de obinere

1S1Plan132((-0,020,020,8n funcie

de materialFunci-onalTurnare

Defor-

mare

Achiere

2S2Evolven-

tic(127-0,03-0,860-65 HRCDe asam-blareTurnare

Defor-mare

Achiere

3S3Cilin-dric(132+0,03--0,8n funcie

de materialFunci-onalTurnare

Defor-mare

Achiere

4S4Plan132Cot

liber--6,3n funcie

de materialAuxili-arTurnare

Defor-mare

Achiere

5S5Elicoi-dal50x1,5(0,10--6,3n funcie

de materialDe asam-blareTurnare

Defor-mare

Achiere

6S6Plan50--0,03

6,3n funcie

de materialFunci-onalTurnare

Defor-mare

Achiere

7S7Cilin-dric(15Cot

liber--6,3n funcie

de materialFunci-onalTurnare

Defor-mare

Achiere

8S8Cilin-dric(25+0,03-0,1

0,8n funcie

de materialFunci-onalTurnare

Defor-mare

Achiere

9S9Plan25+0,03--6,3n funcie

de materialFunci-onalTurnare

Defor-mare

Achiere

Tabelul 2

Nr.

crt.Proprieti

p1p2pkpmObs.

MaterialeV1t1V2t2...Vktk...Vmtm

1M1

2M2

3M3

kMk

nMn

Mk = Materialul; pk = Proprietatea; Vk = Valoarea proprietii;

tk = nota acordat proprietii

40 - aprecierea cantitativ a factorilor analitici: se face folosind un anumit sistem de notare, n funcie de valoarea fiecrei proprieti k, acordndu-se o not tk (se poate folosi sistemul de notare 1...3 sau 1...10 sau 1...100, n funcie de precizia ce se vrea obinut ); Aceast apreciere se prezint n tabelul 3.

50 - stabilirea ponderii importanei fiecrui factor primar se face innd cont de datele rezultate din etapele 10 i 30 acordnd fiecrei proprieti k o pondere dk . n stabilirea ponderii trebuie ndeplinit condiia:

,

n care m reprezint numrul de factori primari. Stabilirea ponderii importanei factorilor este o problem deosebit de dificil, rezolvarea ei presupunnd mbinarea mai multor cunotine de specialitate, precum i rezolvarea corect a etapei 10.

60 - alegerea soluiei optime la momentul dat: se face aplicnd criteriul

.

n tabelul 4 se prezint calculul pentru alegerea materialului optim, pentru piesa din figura 1.

70 - analiza soluiilor din punct de vedere al utilitii lor i stabilirea condiiilor de nlocuire economic a unui material cu alt material: se face n situaia n care, la momentul dat, materialul optim rezultat la etapa 60 nu se afl la dispoziia

executantului, sau n care se dorete proiectarea unui material, care s ndeplineasc condiiile rezultat