indrumar la studiul materialelor

UNIVERSITATEA TEHNIC A MOLDOVEI

STUDIUL I TEHNOLOGIA

MATERIALELOR

Îndrumar pentru lucr ri de laborator

CHI IN U

2006

UNIVERSITATEA TEHNIC A MOLDOVEI

Facultatea Inginerie i Management înConstruc ia de Ma ini

Catedra Studiul i Tehnologia Materialelor

STUDIUL I TEHNOLOGIAMATERIALELOR


CHI IN UU.T.M.

2006

Prezenta lucrare este destinat studen ilorspecialit ilor de inginerie i management 521.8, Inginerie imanagement în construc ia de ma ini, Inginerie imanagement în transport, Transporturi interna ionale,precum poate fi utilizat i pentru executarea lucr rilor delaborator i de studen ii de alte specialit i. Îndrumarul esteelaborat de profesorii catedrei STM: lucr rile 1-3 i 5-8 – dedr.I.Ciofu, lucrarea 4 – de dr.I. olpan, lucrarea 5 dedr.P.Postolache, lucrarea 8 – de asist.univ. T.Ni ulenco.

Elaborare: conf.univ., dr. Iurie Ciofu

conf.univ., dr.

conf.univ., dr. Iurie olpan

Tatiana Ni ulenco

Redactor coordonator: conf. univ., dr. Iurie CiofuRecenzent: conf. univ., dr. Tudor Alcaz

© U.T.M., 2006

Petru Postolache

STUDIUL I TEHNOLOGIA MATERIALELOR


Elaborare: Iurie Ciofu

Iurie olpan

Tatiana Ni ulenco

Bun de tipar 24.01.06 Formatul 60 x 84 1/16.Hârtie ofset. Tipar ofset. Tirajului 300 ex.Coli de tipar 8,0 Comanda nr.

U.T.M., 2004, Chi in u, bd. tefan cel Mare i Sfânt, 168Sec ia Redactare i Editare a U.T.M.2068, Chi in u, str. Studen ilor, 11.

Petru Postolache

3

Lucrarea de laborator nr. 1

METODE, TEHNICI I APARATE DE ANALIZ ASTRUCTURII MATERIALELOR

Scopul lucr rii: cunoa terea metodelor de analizemacroscopic i microscopic a structurii materialelor, studiereaaparatajului utilizat.

Utilaje i materiale: probe pentru analize, chimicale,dispozitive, microscop metalografic.

NO IUNI GENERALE

Examinarea structurii materialelor i preparareaprobelor metalografice

Se cunoa te c structura materialelor determinpropriet ile acestora. Prin influen a factorilor exteriori(presiunea, temperatura, radia ia) i interiori (compozi iachimic , gradul de puritate .a.) este posibil modificareastructurii materialelor, în scopul îmbun irii propriet ilorexistente sau ob inerii unei game de propriet i noi, impuse.

Sub no iunea de structur se subîn elege un ansamblude elemente din constitu ia materialelor care posedinterconexiune i care pot fi identificate, i studiate prin metodei tehnici speciale.

Domeniul tiin ific care se preocup de studierea idescrierea structurii materialelor metalice poart denumirea demetalografie.

Epruvetele care se folosesc la studierea structuriimaterialelor i aliajelor se numesc probe metalografice.

În func ie de dimensiunile elementelor structurale,structura materialelor se cunoa te, în general, de dou feluri:macrostructur i microstructur .

4

Macrostructura este structura materialelor metalicecare se caracterizeaz prin elemente de dimensiuni mari, carepot fi v zute i studiate cu ochiul liber sau cu ajutorul unordispozitive, de exemplu, lupe, dar cu puterea de m rire nu maimare de 30 ori.

Examinarea macrostructurii poart denumirea deanaliza macroscopic . Analiza macroscopic se execut pesuprafa a de rupere sau pe sec iuni speciale. Prin aceast analizse studiaz forma i aranjarea elementelor structurii, (granule,gr un i), orientarea fibrelor în piesele prelucrate prin deformareplastic (forjarea i matri area), calitatea îmbin rilor sudate,structura dendritic în piesele turnate etc. La fel se depisteazi se studiaz defectele structurii – incluziunile de gaze sub

form de porozit i i goluri, retasurile, fisurile, incluziunile dezgur , neomogenit ile chimice (licva iile de sulf i de fosfor).a..

Proba pentru analiza macroscopic se debiteaz dinlocul stabilit, suprafa a de studiu fiind orientat în direc iarespectiv pentru a fi cât mai expresiv i corespunz toarecercet rilor în cauz . Se practic , de obicei, debitarea a maimultor probe, variind locul debit rii i planurile de orientare.Dup debitare, proba se studiaz cu ochiul liber, apoi suprafa ade examinare se supune prelucr rii mecanice (frezare,rectificare) i manuale (pilire, lefuire) în scopul ob inerii uneisuprafe e plane i netede, care se cur cu un tampon de vat .

În astfel de stare proba deja poate fi examinat ocularsau cu lupa în scopul identific rii i studierii structurii (forma,dimensiunile i aranjarea granulelor etc.), precum i aimperfec iunilor la nivelul macro – al golurilor, rupturilor,porozit ilor etc. Pentru examinarea mai calitativ i profund aacestor particularit i, precum i pentru dezv luirea iexaminarea altor defec iuni i propriet i structurale, probelemetalografice, prelucrate mecanic, se supun tratamentului

5

chimic: atacul cu reactiv chimic, specific pentru fiecare tip decercetare.

Microstructura materialelor metalice reprezint oconstruc ie fin a structurii, care poate fi eviden iat numai prinatacul chimic metalografic (decapare cu solu ii chimicespeciale) i examinat cu ajutorul aparatelor optice(microscoape) cu gradul de m rire pân la 2000 ori.

Examinarea microstructurii se nume te analizmicroscopic . Prin analiza microscopic pot fi determinate:

- pentru materiale metalice monofazice: forma,dimensiunile i orientarea gr untelui;

- pentru materiale metalice polifazice: forma idimensiunile gr un ilor din fiecare faz , orientarea lorreciproc , raportul între ei i distribuirea lor în spa iuetc.;

- cantitatea i raportul elementelor (compu ilor) chimiciîn structur ,

- incluziunile nemetalice (oxizi, sulfizi etc.);- modific rile structurale cauzate de tratamentele termice,

termochimice, ac iunile mecanice etc.;- imperfec iunile structurale la nivelul micro: microfisuri,

microsufluri, microsegrega ii etc.Analiza microscopic include în sine:

1. Prepararea probelor metalografice respective;2. Examinarea ulterioar a acestora cu ajutorul

microscopului metalografic.Prepararea probelor metalografice se realizeaz prin

urm toarele etape:1. Debitarea probei.2. Preg tirea suprafe ei plane.3. Decaparea micrografic (atacul chimic metalografic).În continuare vom face cuno tin cu specificul acestor

etape.

6

Debitarea probei se produce în locul potrivit, îndependen de scopurile analizei microscopice. T iereaepruvetei se face prin diferite metode: de mân – cu bomfaierul,mecanic – cu frez -disc, cu cu it de strungire, cu disc abraziv.a., electromecanic. Cerin ele principale, impuse la debitarea

probei sunt: alegerea corect a locului, planului i direc iei deiere (mai ales pentru materiale deformate i anizotropice,

monocristaline) i neadmiterea înc lzirii probei în timpuldebit rii i prelucr rii la temperaturi care pot provocaschimb ri structurale ale materialului cercetat, pentru ce sepractic r cirea locului de t iere.

Cele mai utile forme ale probelor se consider probelecilindrice cu diametrul de 10 - 15 mm i în imea de 0,7 - 0,8mm din diametrul probei sau prismele cu baza p trat (10x10mm, 12x12 mm) i în imea de 10 mm (fig. 1.1, a, b). În cazulprobelor mici (din sârm , foi, piese mici etc.), ele se montez îndispozitive speciale. Probele se toarn în cilindri cavi (inel,montur ) în aliaje speciale, u or fuzibile (aliajul Wood) sau înmas plastic (polistiren, bachelit ) (fig.1.1,c). În unele cazuri,epruvetele se monteaz în dispozitive speciale: menghin demân .a. (fig.1.1,d).

a) b) c) d)

Fig. 1.1. Probe microscopice: a) cilindric ; b) p trat ;c) în montur (1- cilindru cav, inel; 2 – mas plastic ;3 – prob ); d) prins în dispozitiv de mân (1 – dispozitivde strângere, 2 – prob )

13

10

2

1

3

1

2

10

12

12

7

Preg tirea suprafe ei plane de cercetare este a douaetap de producere a probei metalografice micro care serealizeaz , la rândul s u, prin lefuirea i lustruirea (polizare)suprafe ei alese. Aceste prelucr ri pot fi executate cu mâna saula ma ini, dispozitive speciale (200-1400 tur/min). Atât într-uncaz, cât i în altul proba se ine în mân i se roade cu suprafa arespectiv de hârtie mirghel.

lefuirea se execut cu hârtie mirghel de diferitgranula ie, în ordine de la granula ia mare la cea mic (tab. 1.1).

Tabelul 1.1Caracteristica hârtiei mirghel

(GOST 10054 - 88)

lefuirea începe în direc ia perpendicular aneregularit ilor ap rute dup debitarea probei i se executpân la dispari ia acestora. Apoi se trece la hârtia mirghel dealt num r, luând în considerare c la fiecare schimbare a hârtieiproba se spal bine de produsele lefuirii, iar direc ia lefuiriitotdeauna se schimb la 90º.

Nu se admite trecerea brusc a hârtiei mirghel de la unnum r mare la un num r mult mai mic, fiindc în acest cazrezultatul prelucr rii va fi necalitativ: în microadâncituri va

trunde praf, a chie, abraziv, ceea ce se va eviden ia în etapeleulterioare de preparare a probei i va cere prelucrarea sarepetat . În cadrul lefuirii la fel nu se admite ap sarea for at a

Hârtia nr. Granule, m Hârtia nr. Granule, m12 150-125 M40 40-2810 125-105 M28 28-208 105-75 M20 20-146 84-63 M14 14-105 63-42 M10 10-74 53-28 M7 7-53 42-20 M5 5-3,5

8

probei pentru urgentarea prelucr rii, fiindc în acest caz seproduce înc lzirea suprafe ei prelucrate i p trunderea în ea aparticulelor abrazive, ceea ce va defecta proba prin prezen a înimaginea structurii a punctelor negre. lefuirea se realizeaz cuutilizarea nu mai pu in a 4-5 tipuri de hârtie mirghel i sefinalizeaz , de obicei, cu hârtia M 20 sau M 10.

Lustruirea probelor se execut cu mâna sau mecanic,numai în loc de hârtie mirghel se folosesc diferite pânze,es turi (postav, fetru, catifea) impregnate cu solu ii speciale de

lustruire. Solu ia pentru lustruire reprezint o suspensie s rac(5-15 g la un 1itru de ap ) a materialelor abrazive (oxid decrom, oxid de aluminiu .a.) de o dispersitate fin (particulelede ~ 1 m). Pentru aliajele dure, în calitate de material abrazivde lustruire, poate fi folosit praful de diamant (10 – 1 m).Astfel de lustruire se nume te mecanic .

În cazul când în componen a solu iei de lustruire seintroduc i substan e chimice care particip la polizareasuprafe ei respective, lustruirea se nume te chimico-mecanic .Astfel de lustruire se realizeaz , de exemplu, cu pasta GOI, încomponen a c reia intr stearin , materiale abrazive i acidaleic. Utilizarea pastei GOI urgenteaz lustruirea probeimetalografice. Mai exist i polizarea electrochimic . Ea constîn dizolvarea anodic a microneregularit ilor de pe suprafa alustruit a probei, care se a eaz în baia electrolitic în calitatede anod în circuitul electric, catodul fiind o el inoxidabil. Latrecerea curentului electric proeminen ele suprafe ei se dizolv .Calitatea acestei lustruiri depinde de tipul electrolitului,densitatea curentului electric la anod i tipul poliz rii.

Polizarea se petrece tot cu schimbarea direc iei delustruire pân la ob inerea suprafe ei absolut netede „deoglind ”, care se ob ine, de obicei, în 5-10 min. Dup lustruire,proba se spal cu ap , iar suprafa a lustruit se spal cu alcool,apoi se usuc cu vat uscat sau hârtie de filtru. Probele

9

lustruite se p streaz într-un vas special (exicator) cu clorurde calciu pentru a fi protejate de oxidare.

Dup aceste etape nu se cunoa te i nu poate fiexaminat microstructura probei. Totodat , pe aceste probe potfi observate i studiate diferite imperfec iuni: goluri, fisuri,porozit i, precum i incluziuni nemetalice (oxizi, sulfuri,silica i etc.), care se eviden iaz prin ni te culori deosebite deculoarea metalului (aliajului) de baz .

Decaparea este ultima etap de preparare a probeimetalografice micro i are ca scop scoaterea în eviden amicrostructurii metalului (aliajului) studiat. Decaparea serealizeaz printr-un atac chimic al suprafe elor lustruite cudiferite substan e chimice (acizi, baze, s ruri) sub form desolu ii cu ap sau solu ii ob inute din substan ele nominalizate.Fiindc p ile componente ale structurii materialului examinatposed diferite valori ale energiilor libere i, respectiv, diferitactivitate chimic , în rezultatul ac iunii reactivului asuprasuprafe ei lustruite pe ea se vor eviden ia elementelemicrostructurii (gr un ii, hotarele, ie irea disloca iilor etc.) ce semotiveaz prin dizolvarea sau colorarea deosebit a acestora.

Se cunosc mai multe metode de decapare: decapareachimic (cu scufundarea probei în reactiv chimic cu suprafa alustruit orientat în sus sau în jos, cu ungerea suprafe eilustruite cu reactiv), decaparea electrolitic , decapareatermic în vid .a. Durata decap rii depinde de tipulmaterialului i structura acestuia, dar nu dep te, de obicei,câteva secunde.

Dup decapare, proba se spal cu ap , iar suprafa astudiat cu alcool se i usuc . Dac structura nu este clar ,decaparea se consider insuficient i ea se repet în modstabilit. În cazul când suprafa a a devenit prea întunecat iroas , proba se consider supradecapat . Pentru înl turareaacestei defec iuni prepararea probei se repet , începând cu etapa

10

lustruirii i la decapare se modific timpul decap rii i (sau)compozi ia reactivului etc.

Dup producerea decap rii i ob inerii probeimetalografice micro calitative ea se examineaz la microscopuloptic metalografic.

Microscopul metalografic este un aparat de optic fin ,complicat i costisitor. Fiindc la astfel de microscop seexamineaz materialele opace, el formeaz imaginea în bazaluminii reflectate (fig.1.2).

a) b) c)

Fig. 1.2. Schema de reflectare a razelor de lumin la diferiteetape de preparare a probei metalografice: a) dup lefuire; b)dup lustruire; c) dup decaparea probei

Vom face cuno tin cu construc ia i principiul defunc ionare al microscopului optic metalografic (schemaoptic ) în baza microscopului de tip –7.

Acest microscop are construc ia vertical , este destinatvizion rii oculare sau ( i) fotografierii obiectelor studiate i esteconstituit din urm toarele componente de baz : sursa de lumin ,suportul cu un stativ, corpul inferior cu camera foto, corpulsuperior cu un obiectiv i un tub vizual, în care se instaleazocularul, port - obiect i sistemul mecanic de reglare. Schemaoptic de principiu a microscopului MIM-7 este prezentat înfigura 1.3.

Razele de lumin provin de la sursa de lumin 1 (bec cuincandescen ), se reflect de la o plac reflectoare (oglind ) 2i trec printr-un set de diafragme i lentile 3, unde razele se

11

paralelizeaz i se concentreaz , formând un flux de luminputernic i regulat, ce este necesar pentru a ob ine o imaginecalitativ .

Fig.1.3. Schema optic de principiu a microscopuluiMIM-7: 1- surs de lumin ; 2, 9, 12 – pl ci reflectoare(oglinzi); 3 – set de lentile i diafragm ; 4 – pentaprismreflectar ; 5 – plac semitrasparent ; 6 – obiectiv; 7 – m suport - obiect; 8 – prob metalografic ; 10 – ocular; 11 –fotoocular; 13 – plac sau pelicul foto

Apoi fluxul de lumin trece prin prisma reflectar 4,placa semitransparent 5, obiectivul 6 i se reflect în sfâr it dela suprafa a cercetat a probei metalografice 8, stabilit pe

su a port - obiect 7. Razele reflectate de la probametalografic 8 traverseaz în sens opus obiectivul 6, placasemitrasparent 5 i, reflectându-se de la placa 9, transmite

12

3

45

6

78

9

10

11

12

13

12

imaginea produs în ocularul 10, unde ea i este privit deochiul cercet torului. Pentru a fotografia structura probei,dispozitivul (tub) pe care sunt montate ocularul 10 i oglinda 9se deplaseaz în pozi ia prezentat cu linii întrerupte, oglinda 9se retrage din calea razelor reflectate de la proba 8 i ele trecrespectiv prin fotoocularul 11, se reflect de la placa 12 i seproiecteaz pe placa sau pelicula foto 13 (ansamblul pieselor11, 12 i 13 formeaz camera de fotografiat).

adar, microscopul optic are destina ia de a majoraputerea ochiului uman în scopul vizion rii unor obiecte mici iposed urm toarele caracteristici de baz : puterea (gradul) de

rire, puterea de separare, adâncimea de p trundere iapertura.

Puterea de m rire a microscopului M poate fideterminat ca produsul dintre gradul de m rire a obiectivuluiMob i a ocularului Moc: M = Mob·Moc.

Puterea de m rire poate mai fi prezentat prin raportuldintre puterea de separare a ochiului uman d i puterea deseparare a microscopului d1: M = d/d1.

Puterea de separare reprezint capacitatea de areproduce cele mai mici detalii i este definit prin distan aminim dintre dou puncte ale obiectului examinat, aflate înacela i plan care apar distinct în imagine.

Puterile de separare a diferitor aparate optice suntprezentate în tabelul 1.2.

Tabelul 1.2Puterea de separare a aparatelor optice

Aparate optice Gradul de separare d i d1Ochiul uman 0,2 – 0,3 mmMicroscop optic 0,0002 mm = 0,2 mMicroscop cu raze ultraviolete 0,0001 mm = 0,1 mMicroscop electronic (1,5 – 2,0) 10-4 m

13

Microscopul MIM-7 admite urm toarele m riri:în cazul vizion rii: de la M = 60 pân la M = 1440,în cazul fotografiei: de la M = 70 pân la M = 1350.

Varia ii de formare a puterii de m rire cu microscopulMIM-7 sunt prezentate în tabelul 1.3.

Tabelul 1.3Puterea de m rire a microscopului MIM-7 în cazul vizion rii

oculare

Puterea de m rire aobiectivului

Puterea de m rire a ocularuluix7 x10 x15 x20

Obi nuit Puterea de m rire a microscopuluix8,6 x60 x90 x130 x170x14,4 x100 x140 x200 x300x24,5 x170 x240 x360 x500x32,5 x250 x320 x500 x650Cu ulei de cedrux72,2 x500 x720 x1080 X1440

Pe lâng caracteristicile sus-numite (puterea de m rire iputerea de separare), trebuie de men ionat i adâncimea de

trundere (puterea de separare vertical ) care determincapacitatea aparatului de a reda clar imaginea unor puncte aleobiectului ce se afl în planuri diferite i apertura –caracteristica obiectivelor care indic capacitatea de a reda celemai mici detalii, deci de a forma calitatea (fine ea) imaginii.

APLICA II PRACTICE

Examinarea vizual a microstructurii se realizeazprin urm toarele ac iuni consecutive:

- în primul rând, se regleaz sursa de lumin amicroscopului în a a mod, ca fluxul de lumin s fie concentratpe pozi ia central i s asigure iluminarea omogen a câmpuluide vizibilitate;

14

- se alege puterea (gradul) de m rire a microscopuluiprin formarea ansamblului respectiv de ocular i obiectiv (tab.1.3);

- obiectivul i ocularul se monteaz pe microscop înlocurile prev zute;

- se regleaz m su a port-prob : pe ea se instaureazsuportul de prob i el se coordoneaz în a a mod, ca fluxul delumin de la obiectiv s vin în centrul orificiului suportuluipentru prob ;

- proba metalografic micro se a eaz pe suportulsu ei port-prob cu suprafa a de examinat în jos, pe orificiu,

spre obiectiv (este deosebit de important ca proba s fie bineuscat , altfel pic turile de ap , alcool sau reactiv pot sdefecteze suportul m su ei i obiectivul microscopului);

- cu ajutorul uruburilor macro i micro de reglare serealizeaz focalizarea imaginii;

- se studiaz microstructura obiectului examinat (prindeplasarea m su ei cu proba metalografic se examineazdiferite domenii ale suprafe ei decapate – nu se admite în acestscop mutarea probei pe suprafa a suportului m su ei port-prob ).

Imaginea privit poate fi fixat prin dou metode: prinschi area sau fotografierea acesteia. La schi are se arat detaliilede baz ale structurii studiate, ignorând cele secundare (oxizi,zgârieturi etc.), iar prin fotografie se redau exact toateelementele microstructurii.

Determinarea dimensiunilor elementelormicrostructurii se produce cu ajutorul ocular-micrometruluicare reprezint o plac transparent de sticl cu o scar de osut de diviziuni, aranjat în planul focal al ocularului.

Utilizarea acestei sc ri (sau plase) nu este posibildeodat , fiindc nu se tie valoarea unei diviziuni, care variazîn func ie de gradul de m rire a microscopului. Deci, pentrupractici de m sur , în fiecare caz concret, ini ial se determin

15

scara ocularului, cu un dispozitiv din setul microscopului numitmicrometru de obiectiv (obiect-micrometru). Obiect-micrometrul reprezint o pl cu de metal cu un orificiu încentru, pe care este fixat o sticlu cu o scar de 1 mm cu osut de diviziuni (o diviziune are 0,01 mm).

Determinarea sc rii ocular-micrometrului se realizeazîn felul urm tor: obiect - micrometrul se instaleaz pe m su amicroscopului cu scara în jos, spre obiectiv, apoi sc rileocularului i obiectivului se suprapun i se determin num rulde diviziuni ale sc rii obiect-micrometrului i num rul dediviziunii ale sc rii ocular-micrometrului care au coincis laaceea i distan (fig.1.4). Prin urmare, scara ocularului poate fideterminat dup formula:

,N

CMocC

oc

obob

în care:Mob - num rul diviziunilor obiect-micrometrului

suprapuse pe Noc;Noc - num rul diviziunilor ocularului microscopului

suprapuse pe Mob ;Coc - scara metric a ocularului, mm;Cob - scara metric a obiect-micrometrului (0,01 mm).

Fig.1.4. Determinarea sc rii metrice a ocularului microscopului:1 – scara obiect-micrometrului, 2 – scara ocularului

1

6 7543212

16

adar, aflând scara metric a ocular-micrometrului,putem deja determina valorile metrice liniare ale oric rei piesedin microstructura probei, dimensiunile granulelor, grosimeastraturilor, dimensiunile impurit ilor etc. (fig. 1.5).

a) b)

Fig. 1.5. Determinarea dimensiunilor: a) granulelor 1; b) stratului 1 (2 – scara ocularului)

De exemplu, dimensiunile granulelor se determina) prin m surarea acestora, în cazul gr un ilor mari:

Dgr = Noc Coc, [mm],unde:

Dgr - dimensiunea gr untelui;Noc – num rul de diviziuni ale sc rii ocularului ce revin

acestui gr unte;Coc – valoarea unei diviziuni a sc rii ocularului, mm;

b) prin aflarea dimensiunii medii (Dmgr), în cazulgr un ilor mici:

,A

CND ococmgr

[mm],

unde:Noc – num rul de diviziuni al sc rii ocularului care

revine num rului de gr un i A; Coc – scara metric a ocularului, mm.

2543212

1

54321

1

2

17

Grosimea stratului B se determin ca produsul între Noc –num rul de diviziuni ale ocularului ce revin stratului i Coc –valoarea metric a unei diviziuni; în mm:

B = Noc · Coc .adar, în baza examin rii probei metalografice micro,

cu ajutorul microscopului optic metalografic putem ob ineurm toarele date de baz :

- tipul structurii, num rul constituen ilor structurali,- forma i dimensiunile gr un ilor i imperfec iunilor

structurale,- tipul de prelucrare a materialului (turnare, deformare

plastic , tratare termic , termochimic etc.),- raportul aproximativ între constituen ii structurali i

elementele chimice din aliaje,- alte propriet i.

MODUL DE LUCRU

1. Se studiaz no iunile teoretice la analiza metalografic ,construc ia, func ionarea i caracteristicilemicroscopului metalografic – 7 (se schi eaz sche-ma optic ).

2. Se studiaz realizarea aplica iilor practice în cadrulanalizei microscopice.

3. Se vizioneaz , se schi eaz i se descriu microstructurilemono- i bifazic .

4. Se determin scara metric a ocular-micrometrului (saua plasei ocularului) i se determin dimensiunilegranulelor, straturilor, impurit ilor (pori, fisuri,incluziuni nemetalice etc.).

5. Se întocme te un raport la lucrare.

18

CON INUTUL D RII DE SEAM

1. Denumirea lucr rii.2. Scopul lucr rii.3. Partea teoretic (cu schema optic a microscopului).4. Partea practic - determinarea sc rii metrice a ocular-

micrometrului (sau a plasei ocularului) i dimensiunilorgranulelor, straturilor, impurit ilor.

ÎNTREB RI DE CONTROL

1. Ce reprezint structura (macro i micro) a materialelormetalice?

2. Ce reprezint analizele macro – i microscopice?3. Care sunt obiectivele analizelor macro- i microscopice?4. Ce reprezint i cum se prepar probele metalografice

macro i micro (etapele, materialele i tehnicile)?5. Care este principiul de func ionare a microscopului optic

metalografic?6. Ar ta i i explica i schema optic i caracteristicile de

baz ale microscopului – 7.7. Cum se realizeaz examinarea vizual i fotografierea

structurilor la microscopul metalografic?8. Ce reprezint i pentru ce servesc ocular-micrometrul i

obiect-micrometrul?9. Cum se produce determinarea dimensiunilor elementelor

microstructurii?

19


STUDIEREA ALIAJELOR METALICE

Scopul lucr rii: cunoa terea bazelor teoriei aliajelor i adiagramei de echilibru "fier-carbon", studierea aliajelor în baza fieruluii a cuprului.

Materiale i utilaje: microscopul metalografic, probemetalografice ale aliajelor în baza fierului i cuprului, fotografii alemicrostructurilor aliajelor metalice.

NO IUNI GENERALE

Dat fiind faptul c materialele pure posed , de obicei, propriet ifizico-mecanice i tehnologice sc zute, ele sunt pu in utilizate înramurile economiei na ionale (excep ii: electro-radiotehnic , centraleatomice, cercet ri tiin ifice .a.).

Pentru ob inerea materialelor constructoare cu propriet ilemecanice i tehnologice bune i variate, au fost inventate materiale înbaza metalelor, numite aliaje metalice. Ast zi aliajele metaliceconstituie baza material a tehnicii i sunt folosite în toate domeniileindustriei, precum i în construc ie, agricultur , medicin .a.

Aliajele reprezint materiale ob inute prin contopire, sinterizaresau sublimare a dou sau mai multe componente. Drept componen ipot servi elementele chimice (metale i nemetale) i compu ii chimici(care nu disociaz la înc lzire). În func ie de num rul componen iloraliajele pot fi binare, ter iale etc.

Aliajele metalice se numesc aliaje în care cel pu in uncomponent, cel de baz , este un metal. Totalitatea aliajelor ob inutedin aceia i componen i în diferite propor ii constituie un sistem dealiaje.

În func ie de tipul de interac iune a componen ilor în stare solidîn structura aliajelor se cunosc complexuri de gr un i, numi i

20

constituen i structurali, care pot fi de dou feluri: omogeni saueterogeni. Constituen ii omogeni (se mai numesc i faze) nu pot fiîmp i în elementele de alt natur . Acestea sunt componen i(elementele chimice i compu ii chimici) i solu ii solide (atomii unuicomponent, numit dizolvat, se aranjeaz în nodurile sau golurilere elei cristaline a altui component – de baz , numit dizolvant).

În aliaje este posibil formarea unui amestec din dou sau maimulte faze (componen i) care nu interac ioneaz în stare solid , el senume te amestec mecanic (constituent eterogen).

Studierea aliajelor include studierea diagramelor de echilibru.Diagrama de echilibru reprezint interpretarea grafic a st rii

i structurii aliajelor în dependen de temperatur i compozi ie.Din diagram putem afla temperaturile de topire i de

transform ri fazice (structurale) pentru orice aliaj din sistemul dat,compozi ia i raportul cantitativ între fazele aliajului la temperaturadat etc. Informa ia ob inut din diagramele de echilibru serve te ladeterminarea temperaturii trat rii termice a aliajelor, temperaturilortehnologice de prelucrare (prin deformare plastic , la turnare) .a.Diagramele de echilibru pentru aliaje binare (cu doi componen i) seconstruiesc în coordonate cu trei axe: dou verticale, termice (pentrufiecare din componen i) i una orizontal , de compozi ie.

No iunile teoretice referitoare la diagramele de echilibru vor fiînsu ite în practic prin studierea diagramei de echilibru a celui maifrecvent utilizat sistem de aliaje - diagrama binar Fe-C (fig. 2.1).

21

Fig. 2.1. Diagrama de echilibru Fe – C ( A* - este un punctconven ional pentru o variant simplificat a diagramei)

Fierul este un material plastic cu temperatura de topire1539°C. Sunt cunoscute dou modific ri polimorfice ale fierului: cubcu volum centrat (C.V.C.) i cub cu fe e centrate (C.F.C.).

La temperaturi mai joase de 768°C fierul are construc iacristalin C.V.C. i este feromagnetic. Aceast modificare este numitfierul- (Fe ). În intervalul 768–910°C fierul are aceia i re eacristalin dar este lipsit de magnetism, este nemagnetic (paramagnetic)- aceast modificare a fierului se nume te fierul- (Fe ).

La temperatura de 910°C fierul - se transform în fierul cure eaua cristalin sub form de cub cu fe e centrate i este numit fier-

CA* Lichid

Au+LL+CeI

CE

Le1+CeI

Le2+CeI

Au+CeII+Le1

Lede

buri

tPe+CeII+Le2Pe+CeII

Perl

it

Q

Au+CeIIFr+Au

G

P S

FAu

0,8 2,14 4,3 6,67L400

910

600

768

1100

D

K

0,02

1539

1392

1147

727

% , C

Fr+Pe

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Fe3C, %

Fr

Q(0,006 %, C)

Fr+C

eIII

22

(Fe ). În sfâr it, la temperatura 1392°C fierul - trece din nou în cubcu volum centrat. Aceast modificare, numit fier- (Fe ), exist pânla temperatura de topire.

Carbonul exist în natur în dou modific ri: ca grafit i cadiamant.

Grafitul are re eaua cristalin hexagonal cu leg turiinteratomice puternice în straturi i foarte slabe între aceste straturi.Temperatura de topire a grafitului e de 5000°C. Diamantul prezinto structur simetric cubic cu for ele de ac iune interatomice foarteînalte - aceast structur se ob ine în condi ii specifice de presiune itemperatur înalt .

Având atomii de dimensiuni mici, carbonul formeaz solu iisolide de p trundere a carbonului în intersti iile re elei fierului.

Limitele de dizolvare a carbonului variaz considerabil în func iede tipul re elei cristaline a fierului i de condi iile termice.

Solu ia solid a carbonului în modific rile de fier , i poartdenumire de ferit (Fr). Valorile maxime a carbonului în ferit sunt: la727°C - 0,02 % (punctul P), iar la temperatura de camer - 0,006 %(punctul Q).

Solu ia solid a carbonului în fier - se nume te austenit (Au).Cantitatea maxim a carbonului dizolvat în fier - este de 2,14 % la1147°C (punctul E).

În afar de solu ii solide, fierul formeaz cu carbonul, la6,67 % C, o compozi ie chimic cu formula Fe3C, care a fost numitcementit (Ce). Cementita se caracterizeaz prin leg turi puterniceîntre atomii de Fe i C i prin duritate înalt . Totodat , cementita esteo substan energetic instabil care, la anumite condi ii, se descompunecu formarea carbonului liber sub form de grafit.

În continuare vom face o analiz succint a diagramei Fe – C.Mai sus de linia ACD (linia lichidus) toate aliajele se afl în

stare lichid , iar mai jos de AECD (linia solidus) - în stare solid .Transform rile fazice sub linia solidus poart denumirea de

recristalizare sau cristalizare secundar , ele sunt motivate detransform ri polimorfice ale fierului.

23

Linia AC indic temperaturile de formare a austenitei dintopitur , linia CD - de formare a cementitei din faza lichid (CeI -cementit primar ).

Linia AE este locul finis rii de formare a austenitei. Pe linia GSîncepe i pe GP se termin formarea feritei din austenit , iar mai jos delinia ES (indic varia ia solubilit ii carbonului în fier - ) surplusul decarbon p se te austenita i formeaz cementit , numit secundar(CeII). Linia PQ reprezint varia ia solubilit ii carbonului în fier - ,mai jos de ea surplusul de carbon din nou formeaz cu fierulcementit , numit deja ter ial (CeIII).

Un rol deosebit în diagrama Fe - C apar ine punctelor C i S iliniilor ECF i PSK.

În punctul C (4,3 %, 1147°C) i pe linia ECF, la r cire, din fazlichid concomitent cristalizeaz dou faze: austenit i cementit ,formând amestec mecanic. Astfel de proces se nume te reac ieeutectic , iar amestecul ob inut (eutectic ) a fost numit ledeburit(Le):

Lc Le1 (AuE + CeIF).

Un proces analogic, dar în stare solid , are loc în punctul S (0,8% C, 727°C) i pe linia PSK: la r cire, din austenit se produce unamestec mecanic format din ferit i cementit (secundar ). Acestproces a fost numit reac ie eutectoid , iar amestecul ob inut(eutectoidul) se nume te perlit :

AuS Pe (FrP+ CeIIK).

Prin urmare, sub temperatura de 727°C, se schimb icompozi ia ledeburitei:

Le1 Le2 (Pe + CeIIK).

Aliajele din sistemul Fe - C se clasific astfel: cu con inutul de

1147 C

727 C

727 C

24

carbon între 0 i 0,02 % C ele poart denumirea de ferite sau fiertehnic, între 0,02 i 2,14 % - eluri - carbon, iar cele cu con inutulde carbon în intervalul 2,14...6,67 % se numesc fonte.

Conforn diagramei de echilibru Fe - C deosebim urm toareletipuri de o el –carbon: hipoeutectoide (0,02...0,8 % C), eutectoid (0,8% C), i hipereutectoide (0,8...2,14 % C).

Respectiv, se cunosc urm toarele tipuri de font : hipoeutectic(2,14...4,3 % C), eutectic (4,3 % C) i hipereutectica (4,3...6,67 %C).

Schematic structurile acestor aliaje sunt prezentate în figurile 2.2i 2.3.

Fig.2.3. Structurile fontelor albe:a – hipoeutectic ; b – eutectic ; c – hipereutectic

Fig. 2.2. Structurile o elurilor-carbon: a – hipoeutectoid; b – eutectoid; c – hipereutectoid

a b c

PeFr Pe

PeCeII

a b c

CeII

Pe

Le Le Le CeI

25

Aliaje fier-carbon

A. Fonte

Fontele, prezentate în diagrama de echilibru, se numesc fontealbe. Con inutul de carbon în ele, în exces, fa de o eluri, se g se tesub form de cementit . Din cauza durit ii i fragilit ii ridicate alecementitei i ledeburitei, prezente în structura fontei albe, utilizarea eila producerea articolelor este limitat .

Fonta alb se folose te la confec ionarea pieselor cefunc ioneaz la uzare prin frecare sau compresiuni: cilindri de laminor, t lugi pentru mori, ro i de vagoane, axe cu came pentru motoare cuardere intern i al. În construc ie din font alb se confec ioneazcalorifere, articole de tehnic sanitar , evi .a.

Partea major a fontelor produse (80 - 85 %) se folose te încalitate de materie prim la elaborarea o elurilor i fontelor deconstruc ie (fontelor cenu ii), în care o parte de carbon se con ine înstare liber sub form de grafit (Gr).

Propriet ile fontelor cenu ii i, respectiv, utilizarea lor suntdeterminate de forma i dimensiunile incluziunilor de grafit, i de tipulbazei metalice a acestora care poate fi feritic , perlitic i feritico-perlitic .

În func ie de forma grafitului se cunosc urm toarele categorii defonte:

- fonte cenu ii, în care incluziunile de grafit au form de foi e(în sec iune -filamente);

- fonte maleabile, în care grafitul are form de cuiburi;- fonte nodulare, în care grafitul are form de bile, noduli.

Schematic, structurile acestor fonte sunt prezentate în figura 2.4.

26

Fig. 2.4. Structurile fontelor cenu ii:a - font cenu ie; b - font maleabil ; c - font nodular(pentru toate felurile baza metalic este ferit )

Fontele cenu ii, în dependen de structura bazei metalice, potfi: feritice, feritico - perlitice, perlitice. Fontele cenu ii se ob in în bazde cristalizare a fontei brute cu viteza mic de r cire i adaosul întopitur , ca modificator, circa 2 % de Si.

Conform GOST 1412-79 fontele cenu ii se noteaz cu literele), urmate de cifre, ce indic limita de rezisten la

trac iune [x10 MPa]: 10, 12 - feritice; 15, 20 -feriticoperlitice; 21, 24, 25, 30, 40 45 -perlitice.

În România, conform STAS 568-82, fontele cenu ii se noteazcu literele Fc (fonte cenu ii) i cifre ce reprezint limita rezisten ei latrac iune [MPa]: Fc 100, Fc 150, Fc 200 etc.

Din fontele cenu ii se confec ioneaz prin turnare piese masive:batiuri ale ma inilor-unelte, buc e de antifric iune, corpuri demecanisme, pistoane, cilindri .a.

Fontele maleabile se ob in prin recoacerea fontei albe latemperatura de aproximativ 950 °C în decurs de câteva zile.

Forma mai compact a grafitului în fonta maleabil aduce lacre terea considerabil a limitei de rezisten la trac iune, totodat , se

re te i plasticitatea în compara ie cu fontele cenu ii.Aceste fonte se noteaz , conform GOST 1215-79, cu literele

a b c

Fr Gr Fr Gr GrFr

27

( ) i dou grupe de numere: primul arat limitarezisten ei la rupere [x10 MPa], iar al doilea - alungirea relativ (%).

De exemplu – 30-6; 33-8; 35-10; 45-7; 80-1,5.

Conform STAS 569-79 fontele maleabile se noteaz cu litereleFma, Fmn, Fmp (F - font , m - maleabil , a - alb . n - neagr , p -pestri ) i cifrele ad ugate ce reprezint minim la rupere, în MPa:Fma 400, Fmn 350, Fmp 600, Fmp 700 etc.

Propriet ile mecanice superioare ale fontelor maleabile au f cutposibil utilizarea lor pentru executarea unor piese de mareimportan : cartere de reductoare, pun i-spate pentru autovehicule,buc e, cârlige etc.

Fontele nodulare se ob in prin modificarea fontelor eutecticesau hipereutectice cu cantit i mici de magneziu (pân la 0,07...0,1 %)sau ceriu (0,02...0,04 %). Prin influen a modificatirilor grafitul ob ineforma sferoidal (nodular ), iar propriet ile mecanice ale fontelornodulare se apropie de propriet ile o elului turnat, p strând avantajelespecifice fontelor. Aceasta a servit la utilizarea fontelor nodularepentru fabricarea arborilor de motoare, pieselor pentru prese, pompe,tractoare, ma ini electrice etc.

Notarea conform GOST 7293-85 se face cu literele) i cifrele ce indic limita rezisten ei la

rupere [x10 MPa]: 35... 100.În România fontele nodulare se noteaz cu literele Fgn (font cu

grafit nodular) urmate de dou numere: primul indic limita rezisten eila rupere, în MPa, iar al doilea - alungirea relativ , în % (STAS 6071-82); Fgn 370-17, Fgn 400-12, Fgn 450-5, Fgn 500-7, Fgn 800-2.

B. O eluri

Prelucrarea fontei în o el const în mic orarea con inutului decarbon i altor elemente înso itoare. Aceste procese se produc prinoxidarea lor, iar apoi, prin dezoxidare i aliere, se continu eliminareaelementelor d un toare, a gazelor i a incluziunilor nemetalice,

28

realizând, totodat , compozi ia prescris a m rcii respective de o el. Înprezent o elul se elaboreaz prin trei procedee de baz : prin suflare deaer sau oxigen în convertizoare: în cuptoare cu flac dup procedeulMartin; în cuptoare electrice.

Elementele înso itoare (Mn, Si, S, P, N, O, H) influen eazpropriet ile o elurilor în felul urm tor:

manganul re te rezisten a mecanic , mic oreaz fragilitateala ro u, pe care o cauzeaz sulful;

siliciul ridic sim itor rezisten a mecanic i limita de curgere,mic oreaz tan area;

sulful este un element nociv pentru o eluri: el reduceplasticitatea i rezisten a mecanic , rezistenta la uzur prin frecare i lacoroziune, formeaz sulfura FeS, care cauzeaz fragilitatea la ro u;

fosforul confer o elului fragilitatea la rece (fragilitatea laalbastru), reduce plasticitatea materialului;

azotul, oxigenul i hidrogenul formeaz în o eluri oxizi fragili,nitra i sau spa ii cu gaze, care devin concentratori de tensiuni i duc lasc derea propriet ilor mecanice.

Conform domeniului de utilizare o elurile - carbon se împart îndou categorii mari: de construc ie i de scule.

Cele de construc ie, la rândul s u, se împart în:- o el-carbon de uz general, obi nuit;- o el-carbon de calitate;- o el pentru prelucrare la ma ini-unelte automate.

elurile de construc ie cu destina ie general , conformGOST 380-88, se împart dup destina ie i dup propriet ilegarantate, în 3 grupe: A - livrate dup propriet ile mecanice, -livrate dup compozi ia chimic , B - dup propriet ile mecanice icompozi ia chimic .

Ele con in: sulf - 0,055...0,06 %, fosfor - 0,045...0,08 %.Notarea acestui grup de o eluri, conform GOST 380 - 88, se

face cu literele ., urmate de cifrele 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. Aceste cifrenu reprezint nimic, decât num rul ordinar, având în cre terepropriet ile mecanice i cantitatea carbonului.

29

Simbolul o elului din grupele sau B începe cu aceste litere, laprima grup litera A nu se indic . Gradul de dezoxidare (reducerea ieliminarea oxigenului aflat sub form de FeO i, respectiv, eliberareafierului) se indic prin ad ugarea la simbol a literelor: " " -

, o el necalmat, "cn" - , o el calmat, sau "nc" -, o el semicalmat. De exemplu: C .1 nc; .3

; BC .6 cn.În România, conform STAS 500/2-80, o elurile carbon

obi nuite se noteaz cu literele OL sau OT (O - o el, L – laminat, T -turnat), urmate de un num r, care indic rezisten a minim la rupereprin trac iune, în N/mm2. De exemplu: OL - 300, OL - 500, OL - 700,OT - 600 .a.

Aceste o eluri se folosesc ca elemente de construc ii metalice:pl ci metalice de funda ie, parapete de sc ri, balustrade, plase dearm tur în constructii beton armat, ferme, rame, ine etc.

elul-carbon de calitate se elaboreaz conform GOST 1050-74 în cuptoare Martin i electrice (calmat, semicalmat i necalmat) iposed o compozi ie chimic mai precis , precum i cantit i redusede elemente d un toare: S, P < 0,04 %.

elurile acestui grup se noteaz cu dou cifre care indiccon inutul mediu de carbon în sutimi de procent: 08, 10, 15, 20, ... 85.

elurile prev zute pentru executarea pieselor prin turnare dup cifreau liter mare : 15 , 45 etc.

Conform STAS 880-80 (România) simbolurile acestor o eluricuprind literele OLC (O - o el, L - laminat, C - de calitate) i cifre,care indic con inutul de carbon în sutimi de procent: OLC 10, OLC20...OLC 60.

elurile-carbon de calitate se produc mai îngrijit i au ocantitate mai sc zut de sulf i fosfor. Calitatea mai bun le face aptepentru confec ionarea pieselor importante, solicitate la diferite sarcini,inclusiv la ocuri.

elurile cu con inutul carbonului pân la 0,25 % nu se trateaztermic, dar se supun cement rii, se tan eaz u or i posed osudabilitate ridicat , iar cele cu C > 0,25 % î i m resc eficient duritatea

30

prin tratare termic (c lire i revenire).elurile 05 , 08 , 10 , 20 se folosesc pentru producerea

pieselor cu pere i sub iri (caroseria auto, discuri, aibe etc), 08cn, 10cnîn construc ii metalice i alte obiecte (redresoare, evi), efectuate prinsudare.

Din o elurile 40, 50, 55 se produc piese de tip: arbori coti i, ro idin ate, melci, came, tije etc.

Din o elurile 60, 65 se produc piese cu rezisten ridicat ,combinat cu elasticitate: excentrice, arcuri, resorturi etc.

elurile-carbon de scule se caracterizeaz prin calitateaînalt (S, P < 0,04 %) i cantitatea mare de carbon (0,7... 1,3 % C).

Conform GOST 1435-99 ele se noteaz prin litera i cifre,care indic con inutul mediu de carbon în zecimi de procente: 7, 8,

9, 10, 12, 13.În România (STAS 1700-80) simbolizarea include un grup de

litere – OSC (O - o el, S - scule, C - de calitate) i cifre care, la fel,reprezint con inutul mediu de carbon în zecimi de procent: OSC 7,OSC 8, OSC 10, OSC 11, OSC 13.

elurile de scule p streaz o duritate i propriet i a chietoarebune în condi iile termice pân la 200-250 °C.

Din aceast cauz , precum i din cauza c libilit ii reduse, dinele se execut scule care lucreaz la viteze de a chiere mici saumoderate:

7 - ciocane de forjare la cald, baroase, foarfece, urubelni e,scule de tâmpl rie, cle ti - patent .a.;

8 - punct toare, matri e pentru materiale plastice, d ipentru piatr .a.;

9 – fer str ie pentru lemn, piese de uzur la ma ini agricole,burghie .a.;

10, 12, 13 - filiere, burghie, freze, alezoare pentru metalemoi, calibre, matri e, cu ite de strunjire, instrumente chirurgicale,brice, pile etc.

elurile-carbon de calitate i de scule cu con inutul mai redusde impurit i d un toare (S, P < 0,03 %) se numesc o eluri superioare

31

i la coada m rcii respective se adaug litera A (GOST 1050-88) sauX (STAS 880-88): 45A, 08A, OLC45X etc.

elurile pentru prelucrarea la strunguri automate au o cantitateridicat de sulf i fosfor pentru majorarea fragilit ii a chiei. Ele senoteaz dup GOST 1414-75 prin litera A, urmat de cifra care indiccon inutul mediu de carbon în sutimi de procente: A12, A20, A30,A40. Conform STAS 1350-89 o elurile pentru prelucrare la ma ini-unelte automate se noteaz cu literele AUT urmate de dou cifre, ceindic con inutul mediu de carbon în sutimi de procente: AUT 40,AUT 50 etc.

C. O elurile aliate

Pentru ob inerea propriet ilor fizico-mecanice, chimice itehnologice avantajoase în o elurile - carbon în mod voit se introducelemente de impurificare (de aliere). Acest procedeu se nume teprocedeu de aliere, iar o elurile ob inute sunt numite o eluri aliate.

Conform GOST 4543-71 o elurile aliate se noteaz cu cifre, careindic con inutul de carbon în sutimi de procent, urmate de un grup delitere i cifre. Literele reprezint elementul de aliere (A - azot, - bor, B- wolfram, - manganul, D - cupru, K - cobalt. M - molibden, H -nichel, - aluminiu, C - siliciu, X - crom .a.m.d.), iar cifrele ce staudup litere - con inutul acestor elemente în procente. De exemplu: o el18X2H4 posed 0,18 % C, 2 % Cr i 4 % Ni. Lipsa cifrelor în capul

rcii sau dup litere înseamn prezen a carbonului i a elementelor dealiere în jurul la un procent, de exemplu : o el 35 are 0,35 % C, ~1% Mn i ~ 1 % Si, sau o el de marc XB – 1 % C, 1 % Cr, 1% W, 1% Mn.

În România (STAS 791-80) o elurile aliate sunt notate printr-un grup de cifre, urmat de un grup de litere i la urm un alt grup decifre cu urm toarea semnifica ie: primele cifre arat con inutul mediude carbon în sutimi de procent; literele - simbolurile elementelor dealiere; ultimele cifre indic con inutul mediu, în zecimi de procent, alelementului principal de aliere, al c rui simbol este scris imediat

32

anterior cifrelor. De exemplu: 21 MoMnCr12 care se decifreaz înfelul urm tor - 0,21 este % de C; 0,2 - 0,3 % de Mo; 0,8 - 1,2 % deMn i 1,2 % de Cr.

elurile de construc ie slab aliate (cantitatea sumar aelementelor de aliere mai mic de 2,5 %) se folosesc pentru construc iimetalice de înalt responsabilitate i ca arm tur la producereabetonului armat.

ALIAJE ÎN BAZA CUPRULUI

Cuprul (arama) posed plasticitate ridicat ( ~ 45 %), termo- ielectroconductibilitate foarte înalte, rezisten a la coroziune.Temperatura topirii -1083°C, greutatea specific – 8,9 g/cm3.

Principalele aliaje în baza cuprului sunt: alamele - aliaje întrecupru i zinc i bronzurile - aliaje între cupru i alte elemente, cuexcep ia zincului.

Conform GOST 15527-2004 alamele obi nuite se noteaz culitera ( ) i cifre, ce indic con inutul de aram în %: 59,

75, 90 etc. Alamele speciale (aliate) se noteaz cu litera urmatde un grup de litere i cifre. Literele reprezint elemente de aliere, iarcifrele-con inutul acestor elemente în ordinea respectiv . De exemplu:

C59-1 ( - alam ( ), C - Pb, 59 - % Cu, 1 -% Pb); AH 50-2-3 ( - alam , A – Al, H – Ni, 50 - % Cu, 2 - % Al, 3 - % Ni).Conform STAS 95-75, 199/1-80, 199/2 (România) notarea alamelorobi nuite include simbolurile elementelor de baz (Cu,Zn), urmate decifre, care conform con inutul zincului: CuZn 5, CuZn 10, CuZn 40etc. Pentru alame speciale în continuare la acest grup de litere i cifrese adaug simbolurile elementelor de aliere i con inutul lor înprocente (dac cifra lipse te – aproximativ 1 %). De exemplu:CuZn33Pb2 are în componen a sa 65 % Cu, 33 % Zn, 2% Pb;CuZn40Mn2Al – 53 % Cu, 40 % Zn, 2 % Mn i 1 % Al.

Alamele se utilizeaz la fabricarea pieselor, obiectelor cefunc ioneaz în mediile agresive - conductelor, evilor, robinetelor,coliviilor de rulmen i, lag relor, buc elor, arm turilor etc.

33

Bronzurile se noteaz (GOST 5017-74) cu literele . ( )urmate de un grup de litere i cifre; literele indic elementecomponente, în afar cuprului iar cifrele - con inutul acestorelemente, de exemplu: 10 - 1 se decifreaz în felul urm tor:

.- bronz ( ), O - Sn( ), - P ( ), 10 - % de Sn,1 - % de P.

În România (STAS 95-76, 203-75 .a.) principiul de notare abronzurilor este tot acela i ca i al alamelor. De exemplu: CuSn 12con ine 88 - %Cu i 12 - %Sn; CuSn5Zn5Pb5 con ine 85 - %Cu, 5 -%Sn, 5 - %Zn, 5 - %Pb; CuAl10Fe3 – 87 - %Cu, 10 - %Al, 3 - %Fe etc.

Utilizarea bronzurilor este mult mai larg , datorit variet ii decompozi ie, i respectiv, a propriet ilor înalte mecanice, anticorosive,antifric iune .a. Ele se folosesc la fabricarea conductelor, arm turilor,pieselor din industria chimic , flan elor, elicelor la vapoare, paletelorde turbine, furniturilor sanitare, elementelor decorative i de îngr direla construc ii etc.

PARTEA PRACTIC

Partea practic const în examinarea la microscop a probeloraliajelor metalice, identificarea acestor aliaje i completarea (tab.2.1).

Tabelul 2.1Analiza microscopic a aliajelor metalice

Desenulmicrostructurii

Constituen iistructurali

Denumirea icaracteristica

aliajului,marca

Utilizarea înconstruc iede ma ini

34

CON INUTUL D RII DE SEAM1.Denumirea lucr rii.2.Scopul lucr rii.3.Partea teoretic (cu diagrama Fe-C).4.Partea practic - examinarea i caracterizarea probelor ale aliajelormetalice.

ÎNTREB RI DE CONTROL1. Ce este aliaj metalic?2. Ce tip de constituen ii structurali se ob in în aliaje?3. Ce prezint diagrama de echilibru?4. Caracteriza i fierul i carbonul.5. Ce este ferita, austenita, cementita, perlita, ledeburita?6. Explica i transform rile în diagrama de echilibru Fe-C.7. Fonte albe: structura, propriet ile, utilizarea.8. Fonte cenu ii: fabricarea, structura, propriet ile, simbolizarea,utilizarea.9. Fonte maleabile: ob inerea, structura, propriet ile, simbolizarea,utilizarea.10. Fonte nodulare: ob inerea, structura, propriet ile, simbolizarea,utilizarea.11. Ce se nume te font , o el-carbon?12. Clasificarea o elurilor-carbon.13. O elurile-carbon de uz general: structura, simbolizarea, utiliza-rea.14. O elurile-carbon de calitate: structura, simbolizarea, utilizarea.15.O elurile-carbon de scule: structura, simbolizarea, utilizarea.16 O elurile-carbon pentru prelucrare la ma ini-unelte automate:simbolizarea i utilizarea.17. O eluri aliate: definirea, clasificarea, simbolizarea, utilizarea.18. Propriet ile cuprului.19. Alamele: definirea, clasificarea, simbolizarea utilizarea.20. Bronzurile: definirea, clasificarea, simbolizarea, utilizarea.

35


LIREA I REVENIREA O ELULUI

Scopul lucr rii : cunoa terea tehnologiilor c lirii, reveniriii metodelor de determinare a durit ii.

Materiale i utilaje: cuptor pentru înc lzirea epruvetelor,vase cu medii de r cire, garnitur de epruvete din o el - carbon,aparate pentru determinarea durit ii conform metodelor Brinell iRockwell, cle te, hârtie abraziv .

NO IUNI GENERALE

Tratamentul termic (T.T.) constituie totalitatea opera iilorde înc lzire, men inere i r cire a probelor metalice conform unuiregim determinat, în scopul schimb rii structurii microscopicepentru a le comunica diverse propriet i: rezisten la rupere,duritate, rezisten la uzur , prelucrabilitate etc.

Tratamentul termic poate fi prealabil i final.Tratamentul termic final determin propriet ile

suprafe elor de munc ale pieselor finite. Varia ia propriet ilorelurilor dup tratamentul termic este determinat de schimbarea

structurii microscopice.În prezenta lucrare se studiaz varia ia structurii i a

propriet ilor o elului-carbon dup c lire i revenire.

C LIREA O ELULUI

Scopul c lirii este majorarea durit ii i rezisten ei la uzarea o elurilor.

Pot fi supuse c lirii numai metalele i aliajele ce suporttransform ri de faz în starea solid . Temperatura de înc lzire sealege mai sus de temperatura transform rilor de faz . Dupmen inerea la aceast temperatur se efectueaz r cirea cu o vitez

36

destul de mare pentru asigurarea unei structuri în afar deechilibru. Dup c lire este majorat duritatea i rezisten a larupere.

lirea este caracterizat prin temperatura de înc lzire,prin timpul men inerii i regimul de r cire.

Înc lzirea la c lire trebuie s asigure structura austeniticsau austenito-cementitic . Prezen a structurii feritice nu asigurscopul c lirii i poate fi prezent doar în cazuri separate.

Temperatura la înc lzire pentru c lire se determin pentruelurile hipereutectoide din corela ia t l = A3 (linia GS) +

(30...50)°C, iar pentru cele eutectoide i hipoeutectoide cu30...50°C mai sus de punctul A1 (linia PSK) (fig.3.1).

Men inerea la temperatura de înc lzire trebuie s fiesuficient pentru formarea total a austenitei (se determin dupdimensiunile probei i temperatura de înc lzire).

Fig. 3.1. Alegerea temperaturii de c lire pentru o elurile - carbon

Structura o elurilor dup c lire este influen at de viteza delire. Exist dou tipuri de transformare a austenitei suprar cite:

prin difuzie (în amestec de ferit cu cementit ) i f difuzie (înmartensit ).

0,2 0,8 1,2

C

1,6 %, C

700

800

900

1000

1100 A u s t e n i t

Pe+CeII

Au+CeII

Q

SFr

G

0,4 0,6 1,0 1,4 1,8 2

K

2,2600

Pe+FrP

E

Au+Fr

37

Amestecul de ferit cu cementit la transformareaaustenitei prin difuzie, în dependen de gradul de suprar cire saude viteza de r cire, are diverse grade de dispersie i poartdenumirile: perlit , sorbit i troostit .

La limitele dintre lamelele de ferit i cementit apartensiuni, ce durific o elul.

Perlita este un amestec mai grosolan i are duritateaîn limitele 180...250 daN/mm2. Sorbita este mai dispers decâtperlita i are duritate de la 250 pân la 350 daN/mm2. Troostitaeste cea mai dens structura cu duritatea de 350...450 daN/mm2.

Transformarea austenitei f difuzie în martensit are locla viteze mai mari de cea critic . Se nume te vitez critic de

lire viteza minim pentru ob inerea numai a martensitei.Aceast transformare const în rearanjarea atomilor de fier dinre eaua C.F.C în re eaua C.V.C. cu p strarea cantit ii de atomi aicarbonului.

Prin urmare cantitatea supraabundent a carbonuluimodific re eaua cristalin a fierului i o transform din cubic întetragonal . Gradul de tetragonalitate al acestei re ele (c/a >1)depinde de cantitatea carbonului (nivelul de suprasatura ie).

Martensit este o solu ie suprasaturat a carbonului înfierul cu volum centrat cu re ea tetragonal .

Sporirea cantit ii de carbon în martensit , odat curirea gradului de tetragonalitate, duce la intensificarea

distorsiunilor re elei i la majorarea durit ii. Alegerea vitezei de r cire se execut cu ajutorul datelor dintabelul 3.1.

38

Tadelul 3.1Viteza de r cire pentru diverse medii

Mediul de r cire Viteza de r cire, °C/s650...550 300…200

Solu ie de clorur de sodiu în ap(10%) 1100 300

Solu ie de sod caustic în ap (10 %) 800 270Acid sulfuric în ap (10 %) 750 300Apa la 18°C 600 270Apa la 50°C 100 200Apa la 75°C 30 270Ap cu s pun 30 200Emulsie de ulei în ap 70 20Ulei de transformator 120 25Ulei mineral de ma in 150 30

Toate structurile ob inute la c lire sunt metastabile,tensionate, fragile i, de aceea, ulterior trebuie supuse revenirii.

Revenirea este destinat înl tur rii tensiunilor de c lire iob inerii structurilor mai stabile.

Exist revenire înalt (temperatura înc lzirii ~600°C),medie (~400°C) i joas (~200°C).

Cu cât este mai înalt temperatura de revenire, cu atât semic oreaz mai mult tensiunile de c lire.

Timpul men inerii la temperatura revenirii depinde dedimensiunile probei, iar r cirea se produce, de obicei, la aer.

DETERMINAREA DURIT II

Duritatea este o caracteristic important a propriet ilormecanice.

Se nume te duritate proprietatea oric rui material, corp fizicde a opune rezisten a la p trunderea în suprafe ele lor unui corpdin exterior, mai dur i nedeformabil.

39

Exist câteva metode de determinare a durit ii (prinpenetrare, zgâriere .a.) Mai frecvente în practic sunt metodele deadâncire a penetartorului la presele (cu bil – metoda Brinell)i TC (cu con – metoda Rockwel).

Determinarea durit ii conform metodei Brinell. Prinaceast metod se determin rezisten a pe care o opune unmaterial la p trunderea în el a unei bile din o el c lit de diametrulD sub ac iunea unei sarcini constante P care ac ioneaz un timpdat (fig. 3.2).

Diametrul D al bilei se alege în func ie de grosimeamaterialului. Bilele folosite în practic au diametrele de 10; 5 i2,5 mm. Bila cu diametrul de 10 mm se folose te la piesele cugrosimea de peste 6 mm. Bila cu diametrul de 5 mm este folositpentru piese cu grosimea în limitele 3…6 mm. La grosimea pieseimai mic de 3 mm se utilizeaz bila cu diametrul de 2,5 mm.

Fig. 3.2. Schema de încercare a durit ii conform metodei Brinell

Alegerea sarcinii P se face în func ie de natura materialului,prin corela ia P = kD2.

Constanta k are valoarea 30 (pentru o eluri i fonte); 10(pentru alame, bronzuri); 2,5 (pentru aliaje antifric iune).

Duritatea Brinell se noteaz HB ( H - prima liter acuvântului englezesc Hardness - duritate; B - prima liter dincuvântul Brinell - metoda Brinell) i este egal cu raportul dintresarcina aplicat P i aria amprentei sferice F, l sate de bil :

h

D

P

d

40

HB = P/F [ daN / mm2 ] .Aria F se ob ine din corela ia :

22 dDD2DF ,

unde d este diametrul calotei sferice (amprentei), mm.Pentru comoditate valorile durit ilor pentru diametrele d =

2...6 mm sunt calculate i prezentate în tabeluri specializate.Notarea deplin a durit ii Brinell con ine simbolul HB i valoareanumeric , de exemplu HB 218, HB 400 etc.

Determinarea durit ii conform metodei Rockwell. Înaceast metod se utilizeaz un penetrator (corp de p trundere) dediamant de form conic cu unghiul la vârf de 120° sau o bil din

el c lit cu diametrul de 1,588 mm (fig. 3.3). Aceast metod permite determinarea duritat ii

materialelor brute i tratate termic. Cu alte cuvinte, metodaRockwell poate fi utilizat pentru determinarea durit ii amaterialelor plastice (moale), precum i a materialelor foartedure.

Duritatea Rockwell se noteaz HR (H - Hardness; R -Rockwell - metoda Rockwell) iar valoarea numeric a ei esteinvers propor ional cu m rimea adâncirii penetratorului. Dreptvaloare a unei unit i de duritate este deplasarea penetratorului la0,002 mm, prin urmare unit i de m sur a durit ii dupRockwell sunt unit i conven ionale.

În func ie de corpul de p trundere i valoarea sarcinii Pexist trei tipuri de încerc ri i not ri ale durit ii Rockwell: HRA,HRB i HRC.

În timpul acestor încerc ri se aplic sarcina ini ial 10 daN(P0) i respectiv suprasarcinile (P1) – 50 (scara A), 90 (scara B), i140 (scara C) daN. Notarea durit ii materialului examinat serealizeaz cu simbolurile numite (HRA, HRB, HRC) i valoareanumeric , de exemplu – HRA 20, HRB 40, HRC 50 etc.

41

Fig. 3.3. Schema de încercare a durit ii conform metodeiRockwell

Pentru a determina duritatea conform metodei Rockwell estenecesar:

de lefuit suprafe ele de reazem i de încercare cu ajutorulhârtiei abrazive;de ales scara respectiv i de fixat greutatea respectiv ;de fixat penetratorul necesar (pentr sc rile A i C - con,pentru scara B - bil );de aranjat epruveta pe m su a durimetrului;prin ridicarea m su ei cu epruveta de efectuat for a ini ial(ultima va fi când acul mic va coincide cu punctul ro u alcadranului durimetrului);prin deplasarea cadranului de efectuat coincidereagrada iei zero sc rii cu acul mare;de aplicat penetratorului suprasarcina prin ap sarea pedalei(înl turarea sarcinii se face în mod automat);de citit valoarea durit ii care se determin prin pozi iaacului mare fa de cadran.

hh1

P0 P0

P1

P0

P

42

MODUL DE LUCRU

1. De studiat no iunile teoretice ale lucr rii.2. De desenat partea diagramei Fe-C (vezi fig. 3.1).3. De determinat temperatura de înc lzire pentru c lirea

probelor în conformitate cu diagrama “Fier-carbon”(vezi fig. 3.1).

4. De determinat intervalul de timp pentru înc lzireaepruvetelor.

5. De determinat viteza de r cire, utilizând tabelul 3.1.6. De efectuat înc lzirea i c lirea epruvetelor în

conformitate cu regimurile alese pentru m rcilerespective de o el. Pentru aceasta, dup men inereaepruvetelor la temperaturile necesare, de le r cit în ap ,ulei i la aer (câte o prob ). În timpul r cirii în ap i înulei de mi cat intensiv i energic probele în lichid.

7. De lefuit dup r cire ambele sec iuni i de determinatduritatea conform metodei Rockwell. Rezultatele sevor înscrie în tabelul 3.2.

8. De construit curba varia iei durit ii în dependen deviteza de r cire.


1. Denumirea lucr rii.2. Scopul lucr rii.3. Scurte no iuni teoretice (desena i fig. 3.1).4. Rezultatele c lirii (tab. 3.2) i graficul “duritatea - vitezade r cire” cu comentarii.

43

Tabelul 3.2Rezultatele experimentale

Nr.

epr

uvet

ei

Mar

ca o

elul

ui

Temperaturade înc lzire,

°C Tim

pul

expo

zizi

ei, m

in

Mediuldecire

Vitezadecire,

°C/s

Dur

itate

a, H

RC

Structuraconform

TT

1 Ap

2 Ulei dema in

3 Aer


1. Ce este tratamentul termic i ce modalit i de tratamenttermic cunoa te i?2. Care aliaje se c lesc?3. Ce reprezint c lire i revenire?4. Cum se alege temperatura de c lire?5. Structura o elurilor dup c lire.6. Caracteristica perlitei, sorbitei i troostitei.7. Care este viteza critic de c lire?8. Ce reprezint martensit ?9. Menirea i tipurile revenirii.10. Modalit ile de determinare a durit ii.11. Ce este duritatea?12. Metoda Brinell : caracteristica, metodica, notarea.13. Metoda Rockwell: caracteristica, metodica, notarea.14. Cum influen eaz viteza de r cire asupra durit ii?

44


EXECUTAREA FORMEI TEMPORARE ÎN DOU RAMECU MODEL SECTANT

Scopul lucr rii: studierea fazelor de elaborare i realizarea proceselor tehnologice de turnare în forme temporare.

Utilaje, materiale, scule: amestec de formare, amestec demodel i de umplutur ; miez, confec ionat prealabil din amestecde miez; pudr de model; rame de formare (inferioar isuperioar ); modelele re elei de turnare (piciorul pâlniei,

sufl torul, capt torul de zgur etc.); plan et sau plac deformare; tasator manual, sit , lan et , troil , cro et , rigl de lemnsau de metal, vergea-ac de o el, lopat .

NO IUNI GENERALE

Turnarea este procedeul tehnologic de realizare a pieselorprin solidificarea aliajului topit într-o form adecvat scopuluiurm rit.

Metodele diverse de turnare se pot clasifica în modul urm tor:- turnarea în forme temporare din amestec de formare obi nuit;- procedee speciale de formare i turnare.

Folosirea turn rii, ca procedeu tehnologic, este dictat decaracterul produc iei care poate fi individual (sub 100 buc i), deserie mijlocie – 500 –5000 buc., de mas - peste 20 000 buc.,realizându-se importante avantaje tehnico-economice fa de alteprocedee.

Fluxul tehnologic al procesului de turnare în forme temporareconst din urm toarele etape:

45

4.1. Elaborarea procesului tehnologic4.1.1. Proiectarea piesei turnate:

Fig. 4.1. Desenul piesei

Dup desenul piesei turnate (fig.4.1), conform GOST3.1125-88, se noteaz indica iile tehnologice, necesare pentruconfec ionarea modelului i formei miezului, precum idescrierea tuturor fazelor de executare, stabilire i calculul re eleide turnare etc., inându-se seam de criteriul de baz : asigurareacalit ii superioare a piesei i utilitatea economic .

Principalele opera ii sunt:4.1.2. Alegerea planului de separa ieLa aceast etap se va ine cont de faptul c p ile

responsabile i masive se cere a fi amplasate în semiformainterioar , deoarece în partea de sus a piesei se acumuleaz multedefecte: goluri, retasur , incluziuni nemetalice etc. Se va ine contde comoditatea form rii i demul rii (extragerii modelului)(fig.4.2).

E necesar ca suprafe ele de baz , prelucrate ulterior princhiere s fie instalate în aceia i semiform . Planul de separa ie a

Fig. 4.2. Stabilirea planului de separa ie a adaosurilor

46

modelului (M) i formei (F) se noteaz pe desenul piesei turnate,indicând superiorul (S) i inferiorul (I) ei. Pe desenul miezului seindic direc ia de umplere a cutiei de miez i deschiderea cutiei demiez.

4.1.3. Stabilirea adaosurilorPentru confec ionarea modelului se vor prevedea trei tipuri de

adaosuri:- adaosuri de prelucrare (3, fig.4.2), prev zute doar pe

suprafe ele ce vor fi prelucrate ulterior prin a chiere (sestabilesc conform GOST 1855-75, 26645-88 i se schimb înfunc ie de natura aliajului i dimensiunile piesei turnate de la2,0 pân la 10,0 mm);

- adaosuri de contrac ie (3, fig.4.2), ce reprezint un surplusdimensional , prev zut pentru a compensa contrac ia în starelichid a piesei turnate. Coeficientul de contrac ie se ia înfunc ie de natura aliajului, bun oar : fonta cenu ie – 1 %,font maleabil – 1,5 %, o el carbon – 2 %, bronz – 1,5 %,alam – 1,75 %, aliaje de aluminium – 1,5 %;

- adaosuri tehnologice (1,2, fig.4.2) reprezint surplusuri dematerial prev zute pe unele suprafe e ale pieselor turnate icuprind adaosuri la turnarea golurilor i g urilor mici, sporuride înclinare a pere ilor piesei turnate, adaosuri suplimentarepentru fixarea piesei, nervuri etc. La proiectarea piesei turnate se vor lua în considerare acele

variante tehnologice, care necesit folosirea unor adaosuritehnologice i de prelucrare cât mai reduse. La confec ionareamodelului se prev d conicit i, înclin ri constructive i raze deracordare, care sunt necesare pentru facilitarea demul rii.

Stabilirea dimensiunilor miezurilor dup GOST 38606-74,1855–75 (fig.4.3).

Fig. 4.3. Desenul piesei turnate cu miez

47

4.2. Realizarea materialelor i rechizitelor necesare4.2.1. Confec ionarea modeluluiModelul (fig.4.4) reprezint reproducerea suprafe ei

exterioare a piesei de turnat, cu ajutorul c ruia se ob ine amprenta(negativul piesei) în form .

Pentru piesele simple modelul const , de obicei, din dousemimodele, ajustate una peste cealalt prin cepuri de ghidare (3,fig.4.4) dup planul de separare. Pentru comoditatea demul rii,semimodelul inferior este prev zut cu buc cu filet (4, fig.4.4).

Dimensiunile modelului vor dep i dimensiunile piesei finitela valoarea tuturor adaosurilor prev zute. În afar de aceastamodelul va fi prev zut cu:- proeminen e, numite rci (2, fig.4.3) pentru sprijinirea i

asigurarea unei anumite pozi ii ale miezului în form ;- conicit i (1, fig.4.4) ai pere ilor verticali în vederea unei

str ri mai bune a amprentei la demulare (valoareaconicit ilor nu dep te 1-3 ).Modelul este confec ionat din lemn (pentru produse unicate i

serie mic ), mase plastice sau aliajele de aluminiu - pentru seriimari i de mas , în aceste cazuri ele pot fi aplicate pe pl cimetalice, alc tuind un ansamblu denumit plac de model.

Modelele din lemn se protejeaz împotriva umezelii prinvopsire în culori conven ionale: ro u pentru font , albastru pentru

el, galben pentru neferoase.rcile miezului se vopsesc în negru, în timp ce suprafe ele

de asamblare a semimodelelor - în verde. Durabilitatea miezurilor

Fig. 4.4. Modelul în ansamblu

48

constituie 100-200 forme (lemn) i 70 000 – 150 000 (plastic saumetal).

4.3. Prepararea amestecurilor de formareAmestecul de formare este alc tuit din nisip cuar os, argil ,

diferite adaosuri i ap .Nisipul confer refractaritate amestecului i con ine cca 98 %

de SiO2. Argila se con ine în cantit i de 20 – 50 % i se remarcprin plasticitate i refractaritate înalt . Adaosurile sunt folositepentru îmbun irea propriet ilor tehnologice – astfel, pentru

rirea permeabilit ii i compresibilit ii se folosesc: rumegu delemn, pleav , turbe, iar pentru refractaritate – cocs, grafit, c rbuneetc. Apa îndepline te func ia de liant.

Amestecul de formare poate fi: de model (proasp t cernut),care vine în contact direct cu modelul i de umplere (regenerat) –cu care se umple spa iul liber din ramele de formare. În sec iile deformare mecanizat se folose te un singur amestec de formare,denumit unic. Sec iile de preparare a amestecurilor de formaresunt dotate cu utilaje de sf râmare, omogenizare, clasare, sortarei regenerare.

Amestecurile de formare trebuie s respecte urm toarelecondi ii tehnice:

a) refractaritate ridicat – rezisten a la temperatura ridicata metalului topit;

b) plasticitate – proprietatea de a se modela u or i aforma exact amprenta;

c) rezisten mecanic – rezisten a opus presiuniiexercitate de metalul lichid în form ;

d) permeabilitate – proprietatea de a permite eliminareagazelor din form ;

e) compresibilitate – proprietatea de a ceda presiunii ffisurare sub ac iunea metalului topit.

Amestecurile de miez se ob in din nisip cuar os în amesteccu lian i organici: dextrin , melas , le ie sulfuric , ulei, colofoniu,

49

silicat de natriu. Pentru m rirea rezisten ei deseori se armeaz cure ele din sârm sau cu cuie de o el. Amestecurile de miez trebuie

corespund acelora i propriet i ca i cele de formare, îns laun grad mai înalt.

4.4. Confec ionarea miezurilorMiezul, (fig.4.5) serve te pentru ob inerea suprafe elor i

cavit ilor interioare ale piesei turnate, iar uneori i celorexterioare. Miezul, (1, fig.4.6) se execut prin îndesareaamestecului de miez în cutia de miez (fig.4.6), format din doujum i (2, fig.4.6), str punse de clem (3, fig.4.6). Dup batere,cutia se deschide i miezul primit este trimis la uscare.

4.5. Re ele de turnareUmplerea cavit ii formei cu metalul lichid se realizeaz

printr-un sistem de canale, care se nume te re ea de turnare. Eatrebuie s asigure umplerea rapid i lini tit a formei f a seforma stropi sau vârtejuri i f a se distruge pere ii formei subac iunea dinamic a jetului de metal, s re in zgura, incluziunilenemetalice, s repartizeze corect temperatura în form . Re eaua deturnare este constituit din:

a) pâlnie care are o form tronconic i este destinat primiriimai u oare a metalului lichid i men inerii debitului dealiaj lichid. Pâlnia re ine par ial o cantitate de zgur iimpurit i, îmbun ind calitatea pieselor turnate;

b) piciorul pâlniei este canalul vertical care leag pâlnia decolectorul de zgur ;

Fig.4.5 Miezul

Fig. 4.6. Cutia de miez

50

c) colectorul de zgur este un canal orizontal ce leagpiciorul pâlniei de alimentator. El re ine zgura, oxizii,spuma i asigur p trunderea lini tit a metalului lichid înalimentator. Colectorul are sec iune trapezoidal cuîn ime i lungime relativ mari pentru a da posibilitatezgurii s se ridice la suprafa , datorit greut ii specificemai mici;

d) alimentatorii sunt zonele de atac ale metalului în cavitateaformei. Ei au sec iune trapezoidal la plecare idreptunghiular la intrarea în pies cu o cre tere u oar desec iune pentru a reduce viteza metalului;

e) sufl toarele sunt prev zute pe punctele superioare alemodelului i reprezint canale cu ie ire la suprafa princare este dezlocuit aerul din cavitatea formei, se degajgazele i prin intermediul c rora se supraalimenteazforma, la necesitate. R sufl toarele mai servesc i casemnalizatoare ale finaliz rii turn rii metalului lichid;

f) maselotele sunt rezervoare, care se umplu cu metal pentrualimentarea suplimentar a pieselor la solidificare înscopul evit rii retasurii. Se prev d pe p ile de vârf alepieselor turnate din aliaje cu contrac ie mare.

Aria sec iunilor transversale ale elementelor re elei de turnarese calculeaz începând cu alimentatorul. Raportul ariilorsec iunilor transversale este urm torul: Fa Fc.z. Fp.p.= Fa: Fc.z.:Fp.p.= 1:1,1:1,5 (pentru font cenu ie) sau 1:1,2:1,4 (pentru o el).

Re elele de turnare pot fi convergente (sec iunea minim este laalimentator) folosite pentru font , o eluri, alame i divergente(sec iunea minim este la baza piciorului pâlniei), folosite pentrufonte albe, aluminiu, magneziu .a.

4.6. Alte rechiziteRamele de formare sunt ni te cadre rigide i trainice din

materiale metalice în care se îndeas amestecul de formare. Pentrucentrarea ramelor se folosesc buc e i dibluri de ghidare.

51

Sculele de formare servesc pentru îndesare (b toare,tasatoate, ciocane, troile etc.), i finisarea formei (mistrii, lancete,rigle etc.).

4.7. Procesul tehnologic de executare a formeitemporare

În tabelul 4.1. este prezentat schematic ordineaopera iunilor în cazul execut rii formei de turnare pentru pies dinfig. 4.1.

Tabelul 4.1Ordinea execut rii formei de turnare

Nr.opera ie. Denumirea opera iei Schema opera iei

1 2 3

1 ezarea pe sol aplan etei

2

ezarea rameiinferioare pe plan et

cu dispozitivul deghidare în jos

3

ezareasemimodelului

inferior cu planul desepara ie pe plan et

4

Cernerea amesteculuide model pestesemimodel i

îndesarea lui cudegetele

5

Tasarea (îndesarea)amestecului de

formare cu parteaconic a tasatorului în

cercuri concentrice

52

Tabelul 4.1 (continuare)1 2 3

6

Tasarea (îndesarea)amestecului de

formare cu partea lata tasatorului în

cercuri concentrice

7

zuirea surplusuluide amestec ( 1- linial)i xecutarea canalelor

de aerisire ( 2 – ver-gea metalic )

8

sturnarea rameiinferioare cu 180 0 , i

ezarea acesteia peplan et

9

Asamblareasemimodeluluisuperior cu cel

inferior prin cepurilede ghidare

10

ezarea rameisuperioare ghidat pe

rama inferioar ifixarea acesteia

11

Plasarea modelelorpentru canalele

verticale ale re elei deturnare

53

Tabelul 4.1 (continuare)1 2 3

12 Repetarea opera iilor4,5,6,7

13

Extragerea modelelorpentru canale vertica-le ale re elei de turna-re, executarea pâlnieide turnare i a canale-lor de aerisire

14

Demontarea ramelor,extragerea semimo-delelor (demularea) iasamblarea acestoraîmpreun cu miezulpentru ob inerea for-mei de turnare asamblate. Turnarea

15

Solidificarea i r ci-rea.Dezbaterea i extra-gerea piesei turnate

16 Retezarea re elei deturnare i cur irea

54

MODUL DE LUCRU

1. Studia i no iunile generale i succesiunea opera iilor deformare.

2. Executa i manual forma unei piese.3. Elabora i procesul tehnologic al unei piese date conform

variantei A sau B.4. Stabili i adaosurile de prelucrare i contrac ie (tab.4.2).5. Executa i urm toarele desene:a) schi a piesei cu indica iile de turnare;b) schi a modelului piesei i a miezului;c) schi a formei asamblate;d) schi a re elei de turnare;e) forma gata de turnare.

Variantele piesei turnateVarianta A

d 1 d 2 d 3

l3

l2

1

l4

l5 l6d 5 d 4 d 6

Subv

ari -

anta

Dimensiuni, mm

Cla

sa d

eex

ecut

are

e r i a -

d1 d2 d3 d4 d5 d6 l1 l2 l3 l4 l5 l6

1 300 180 116 60 134 220 550 132 94 320 160 190 1 Font

2 200 80 16 20 70 120 400 60 40 220 80 90 2 el

3 400 280 216 120 234 320 650 232 188 420 260 290 1 Font

4 450 330 266 170 284 370 700 282 248 470 320 340 2 el

5 500 380 310 220 334 420 750 342 290 520 370 390 1 Font

6 550 430 366 270 384 470 800 392 340 570 420 440 2 el

7 600 480 416 320 434 520 850 440 300 440 460 490 1 Font

8 650 500 450 370 480 570 900 490 350 490 500 510 2 el

55

Varianta B

135°

4

d5

d3d2

d1

h 2 h 1

h 3

Subv

ari-

anta

Dimensiuni, mm

Cla

sa d

eex

ecut

are

Mat

eria

-lu

l

d1 d2 d3 d4 d5 h1 h2 h3

1 300 290 150 100 80 130 100 10 1 el2 350 340 200 120 90 160 130 20 2 Font3 400 350 240 130 100 200 160 20 1 el4 450 355 300 140 110 230 200 20 2 Font5 500 357 340 150 120 260 230 30 1 el6 550 360 380 160 130 300 260 30 2 Font7 600 363 420 170 140 340 300 30 1 el8 650 365 460 180 150 380 340 40 2 Font

Tabelul 4.2Adaosurile de prelucrare a pieselor turnate, mm pentru

Rz 40-80 (GOST 26645-88) (valoarea mai mic a adaosuluicorespunde clasei I-i de executare, cea mare – clasei a II-a)

Dimensiunide gabaritmaximal,

mm

Pozi iasuprafe eila turnare

Dimensiunea nominal , mm

Pân

la 5

0

de la

50

pân

la 1

20

de la

120

pân

la 2

60

de la

260

pân

la 5

00

de la

500

pân

la 8

00

1 2 3 4 5 6 7Piese turnate din font cenu ie

<120 sus 2,5-3,5 2,5-4,0jos, lateral 2,0-2,5 2,0-3,0

56

Tabelul 4.2 (continuare)1 2 3 4 5 6 7

120-160 sus 2,5-4,0 3,0-4,5 3,0-5,0jos, lateral 2,0-3,0 2,5-3,5 2,5-4,0

260-500 sus 3,5-4,5 3,5-5,0 4,0-6,0 4,5-6,5jos, lateral 2,5-3,5 3,0-4,0 3,5-4,5 3,5-5,0

500-800 sus 4,5-5,0 4,5-6,0 5,0-6,5 5,5-7,0 5,5-7,5jos, lateral 3,5-4,5 3,5-4,5 4,0-4,5 4,5-5,0 4,5-5,5

800-1200 sus 5.0-6.0 4.0-5.0 4.5-5.0 4.5-5.0 5.0-5.5jos, lateral 3.5-4.0 4.0-5.0 4.5-5.0 4.5-5.0 5.0-5.5

1250-2000 sus 5.5-7.0 6.0-7.5 6.5-8.0 7.0-8.0 7.0-9.0jos, lateral 4.0-4.5 4.5-5.0 4.5-5.5 5.0-5.5 5.0-6.5

Piese turnate din o el<120 sus 3,5-4,0 4,0-7,5

jos, lateral 3,0-4,0 4,0-4,5120-160 sus 4,0-5,0 5,0-6,0 6,0-7,0

jos, lateral 3,0-4,0 3,5-4,0 4,0-5,0260-500 sus 5,0-6,0 5,0-7,0 6,0-7,0 7,0-8,0

jos, lateral 3,0-5,0 4,0-5,0 4,0-6,0 6,0-7,0500-800 sus 5,0-7,0 6,0-8,0 7,0-9,0 7,0-10,0

jos, lateral 4,0-5,0 4,5-6,0 5,0-6,0 5,0-7,0800-1200 sus 7,0-8,0 7,0-9,0 8,0-10,0 8,0-10,0

jos, lateral 5,0-6,0 5,0-7,0 6,0-7,0 6,08,01250-2000 sus 8,0-9,0 8,0-10,0 9,0-10,0 9,0-11,0

jos, lateral 6,0-7,0 6,0-7,0 6,0-8,0 7,0-8,0

Not : adaosurile de contrac ie la volum constituie - 1 %pentru font i 1,2 % pentru o el.


1.Denumirea lucr rii.2.Scopul lucr rii.3.Scurte no iuni teoretice (cu figurile indicate în Modul de

lucru, p.5).3.Procesul tehnologic de executare a formei temporare pentru

piesa indicat de profesor.

57

ÎNTREB RI DE VERIFICARE

1.Ce reprezint procesul de turnare?2.Ce componente servesc la prepararea amestecurilor de

formare i de miez?3.Care este destina ia elementelor re elei de turnare?4.Care este deosebirea dintre piesa finit i modelul acesteia?5.Care este consecutivitatea form rii?

6.Ce este i cum se confec ioneaz modelul? 7.Ce este i cum se confec ioneaz miezul? 8. Cum se alege planul de separare? 9. Cum se determin adaosuri? 10.Condi ii tehnice impuse amestecurilor de formare i de miez. 11.Destina ia rechizitelor de formare temporar (manual ).

58


STUDIEREA PROCESULUI DE LAMINARE AMETALELOR

Scopul lucr rii: studierea condi iilor de laminare ideterminarea parametrilor tehnologici la prelucrarea metalelorprin laminare, studierea utilajului tehnologic.

Utilaje, materiale, scule: laminor de laborator, benzi deplumb sau aluminiu, ubler.

NO IUNI GENERALE

Laminarea este procedeul de prelucrare prin deformareplastic , realizat prin trecerea for at a semifabricatului prinspa iul dintre doi cilindri care se rotesc în sensuri contrare.

Schema de principiu a procesului de laminare esteprezentat în figura 5.1. Semifabricatul ini ial 1, cu lungimea l0,

imea b0, i grosimea h0, se introduce între cilindrii 2,rezultând în final produsul 3, cu dimensiunile l1, b1, h1.

Fig.5.1. Schema de principiu aprocesului de laminare i geometriazonei de deformare

Nemijlocit deform rii metalul este supus în spa iu dintrecilindri, aflat între punctele de contact AG i jocul (deschidere)

b m b 1b 0

h 0

EB

O

F

CG

D

Vc

Vc

A

1

2

3h1x

59

între cilindri BC (fig. 5.1). Aceast zon (ABCG) poartdenumirea de focar de deformare. Parametrii geometrici de bazai c ruia sunt: ( AOB) - unghiul de prindere, arcul decontact AB, lungimea focarului AE, grosimea h0 la intrare i h1la ie ire, l imea b0 la intrare i b1 la ie ire.

Ca semifabricate ini iale se folosesc: lingouri, bare(blocuri) turnate continuu, produse laminate în prealabil(blumuri, brame, agle, platine) etc.

Prin laminare se ob in bare cu sec iunea p trat , rotund ,hexagonal , oval etc. de dimensiuni standardizate precum iprofiluri: cornier, profil în I, profil în U, profil în T, profil în Zcu dimensiuni în conformitate cu STAS sau GOST, tablegroase, table sub iri, evi cu cus tur i f cus tur , profilurispeciale.

În timpul lamin rii se produce o reducere a grosimii -h = h0- h1, cre tere a l imii – b = b1- b0 i a lungimiil = l1- l0 semifabricatului.

Laminarea substan ial modific propriet ilematerialelor. Se modific structura dendritic a metalului turnatîn gr un i disper i, se lichideaz porozit i i microfisuri, semic oreaz segregarea, se formeaz macrostructura fibroas , cemajoreaz propriet ile mecanice.

Condi ia de prindere a semifabricatuluiCondi ia de prindere a semifabricatului se determin

prin analiza for elor ce ac ioneaz în punctul de contact A (fig.5.2).

Fig.5.2. Condi ia de prindere asemifabricatului

Py

0

XEFxPxNx

N

F

A

58

În zona de contact, în momentul prinderii materialului,între cilindrii de laminare i materialul ce se lamineazac ioneaz dou for e: for a radial de deformare N i for atangen ial de antrenare F (datorit frec rii):

F = f · N,în care f este coeficientul de frecare.

Componenta vertical Py a rezultantei P, denumit forde deformare, are un efect de compresiune asupra materialului,provocând reducerea în imii semifabricatului.

Componenta orizontal Px a rezultantei P determinantrenarea semifabricatului între cilindri.

Prin urmare condi ia necesar de prindere este:Fx Nx , sau

F cos > N sin .Respectiv F / N > tg sau tg > tg ,

unde este unghiul de frecare.Având în vedere rela ia F = f · N rezult c coeficientul

de frecare f este egal cu tg :f tg .

adar, condi ia de prindere la laminare se exprim curela iile: f > tg , respectiv tg > tg sau > .

Geometric unghiul de prindere se determin dinrela ia:

cos = 1 - h / D,unde D este diametrul cilindrilor.

În dependen de condi iile de laminare valorileunghiului sunt de 6 - 8 pentru laminarea la rece cu cilindriinetezi i 18 - 22 pentru laminarea la cald cu cilindri profila i.

Lungimea zonei de deformare ld poate fi determinat dinrela ia:

ld = R sin (din ABE) sau ld hR .

59

Parametrii tehnologici ai procesului de laminare

Laminarea poate fi caracterizat prin valorile absolute irelative de deformare, i num rul de treceri. Valorile absolutesunt: reducerea absolut h = h1 – h0, irea absolut

b = b1 – b0 i alungirea absolut l = l0 – l1, iar cele relative -gradul de deformare i coeficien ii liniare de deformare ,i .

Gradul de deformare se determin prin valoareareducerii relative din rela ia:

%100h

h%100h

hh

00

10 ,

unde: h - reducerea absolut ;h1 - grosimea final dup deformare;h0 - grosimea ini ial a semifabricatului înainte de

deformare.Procesul de laminare poate fi caracterizat cu urm torii

coeficien i de deformare: coeficientul de reducere (ebo are)= h0/h1, coeficientul de l ire = b1/b0, coeficientul de

lungire = 1/ 0.La laminare se respect una din legile de baz a

proceselor de prelucrare a materialelor prin deformare plastic -legea volumului constant. În conformitate cu aceast lege sepoate scrie:

h1b1l1 = h0b0l0.

Utilaje folosite în procesul ale laminare

Principalul utilaj folosit la laminare se nume te laminor.Laminorul este un complex tehnologic de ma ini i agregatecare execut nu numai laminarea propriu-zis , ci i transportuli prelucrarea ulterioar .

60

ile componente principale ale laminorului (fig. 5.3)sunt: 1- motorul electric; 2 i 3 - mecanismele de transmisiedintre motor i cilindrii laminorului 5; compuse din reductorul2; caja de angrenare 3 cu ro i din ate i arborii de cuplare 4; 6 -caja de laminare; 7 - mecanismele de reglaj (ce servesc lamodificarea distan ei dintre cilindri), ghidajele (ce servesc ladirijarea i conducerea metalului).

Fig.5.3. Schema laminorului

MODUL DE LUCRU

1. Studia i no iunile generale ale procesului.2. Studia i utilajele folosite la laminare.3. Executa i laminarea unei benzi de plumb (3 - 4 treceri),

fixând modific rile dimensionale, completa i tabelul 5.1.

7123

456

61

Tabelul 5.1Rezultatele m sur rilor i calculelor

Nr.

trec

erii Dimensiunile

ini iale,mm

Dimensiuniledup trecere,

mm,

%

1 h0 b0 l0 hi bi li

234

CON INUTUL D RII DE SEAM1. Denumirea lucr rii.2. Scopul lucr rii.3. Sintez a aspectelor teoretice ale lamin rii.4. Schema zonei de deformare (vezi fig. 5.1), a condi iei

de prindere (vezi fig. 5.2) i a laminorului (vezifig.5.3).

5. Calculele necesare pentru completarea tabelului 5.1.

ÎNTREB RI DE CONTROL1.Ce prezint procesul de laminare?2.Ce modific ri sufer materialul la laminare?3.Care sunt p ile constituente ale laminorului?4.Care e cauza apari iei devans rii i scopul determin rii

ei?5.Care sunt elementele geometrice ale zonei de

laminare?6.Care sunt parametrii tehnologici ai procesului de

laminare?7.Cum se determin condi ia de prindere la laminare?

62


SUDAREA CU ARC ELECTRIC DESCOPERIT(MANUAL ). STUDIEREA SURSELOR PENTRU ARC LA

SUDARE I STABILIREA REGIMULUI DE SUDARE

Scopul lucr rii: studiul bazelor fizice ale procedeului desudare cu arc electric i al surselor de curent pentru arc la sudare,stabilirea regimului de sudare.

Materiale i utilaje necesare: post de sudare, prev zut cusurs de curent, electrozi, portelectrod, pl ci de o el pentru probe,materiale pentru protec ia muncii ( or de piele, m nu i de piele,jambiere de piele, masc de sudur ).

NO IUNI GENERALE

Sudarea este un procedeu tehnologic de prelucrare amaterialelor care const în ob inerea îmbin rii nedemontabile întredou sau mai multe piese. Pentru ca îmbinarea sa aib loc, estenecesar s apar for e de leg tura între atomii corpurilorasamblate, adic s se realizeze distan a de ordinul razeloratomice între ei.

Starea energetic , necesar apropierii indicate, se poate realizaprin înc lzirea p ilor de îmbinat (sudarea prin topire), sau prinaplicarea unei presiuni între suprafe ele de îmbinat (sudarea prinpresiune), sau combinat prin aplicarea celor dou metode.

Realizarea unei sud ri prin topire se produce prinurm toarele faze:

- topirea marginilor pieselor în locul sud rii i a metaluluide adaos (electrod);

- formarea b ii metalice comune din metal topit a pieselorde îmbinare i a metalului de adaos;

- solidificarea b ii metalice cu formarea sudurii dintre pieseleîmbinate.

63

În calitatea sursei de c ldur la mai multe tipuri de sudareprin topire se utilizeaz energia electric . Iar cele mai importantesurse electrice de c ldura utilizate la sudare sunt: 1 - desc rc rileelectrice în medii gazoase i 2 - efectul Joule, dezvoltat înconductori de curent electric de tip solid sau lichid.

Pentru un mare num r de modalit i de sudare prin topire,drept surs de c ldur , serve te fenomenul, numit arcul electric.Arcul electric este o desc rcare electrica într-un mediu gazos(aer), înso it de producerea unei mari cantit i de c ldur i deradia ii luminoase. Arcul electric se formeaz între doi electrozi(rolul unui electrod poate s -l execute piesa sudat ).

Fenomenul de trecere a metalului prin arcul electric însensul electrod - pies poart denumirea de transfer de metal prinarc.

În condi ii normale i la temperaturi obi nuite, aerul esteun izolant r u conduc tor de electricitate. Pentru trecereacurentului electric, este necesar ionizarea spa iului în care seproduce arcul electric. Sub influen a poten ialului de ionizare(tensiunea câmpului electric care accelereaz electronii metalului,produc tor de electroni, în a a m sur încât ciocnindu-se cuatomii gazului (aerul), sa-l ionizeze), electronii emi i de catod(polul minus) sunt respin i spre anod (polul plus).

În drumul lor ei lovesc moleculele de gaze (aer), pe care ledisociaz în ioni pozitivi i în electroni. A adar, în spa iul gazospurt torii de curent electric devin electronii, care sunt dirija i spreanod, i ionii pozitivi, atra i de catod.

64

Fig. 6.1. Arcul electric de sudare:1) electrod; 2) pies de sudat;3) catod (zona catodic -Lca);4) anod (zona anodic -Lan);5) arcul (coloana arcului -Lcol)

Practic aprinderea arcului se face prin realizarea unui contactîntre electrodul de sudare i piesa de sudat. Curentul descurtcircuit înc lze te puternic, prin efectul Joule, zonacontactului, provocând o topire local . În continuare electrodul sedezlipe te de pies , apoi atodul începe sa emit electronii, care,fiind accelera i de câmpul electric, se îndreapt spre anod ionizânddin ce în ce mai mult aerul între electrod i pies . În figura 6.1este prezentat construc ia arcului electric de sudare în ac iuneastabil , care se formeaz din trei zone:

1) zona catodic - Lca= 10-6 mm, Tca= 2400 °C;2) coloana arcului - Lco1= 3-6 mm,Tco1= (6-7)·103 °C;3) zona anodic - Lan= 10-4 -10-6 mm, Tan= 2600 °C.Pentru amorsarea arcului electric de sudare este necesar o

tensiune electric relativ mic 40 - 60 V; în cazul curentuluicontinuu 50 - 70 V, pentru curent alternativ (cu folosireaelectrozilor fuzibili, metalici). Valoarea tensiunii de sudare dupaprinderea arcului se afl , de obicei, în limitele 15 - 30 V.

Stabilitatea arderii arcului este în func ie direct cucre terea tensiunii i intensit ii curentului. Stabilitatea arcului seasigur prin protec ia arcului de mediul înconjur tor.

+

-

Lca

Lco1

Lan

1

2

4

5

3

65

SURSE DE CURENT PENTRU SUDAREA CU ARCELECTRIC

Sursele de curent se împart în dou categorii în func ie detipul curentului folosit la sudare: surse de curent alternativ -transformatoare de sudare i surse de curent continuu -generatoare de sudare sau redresoare de sudare.

Stabilitatea arcului i, respectiv, calitatea sudurii estecondi ionat de un ir de propriet i i caracteristici impusetotalit ii surselor de curent pentru sudarea cu arc electricdescoperit (manual ).

În primul rând, sursei i se impune o caracteristic static ,numit i caracteristic exterioar descendent (coborâtoare) - princare se în elege dependen a între tensiunea la bornele sursei icurentul de sarcin (intensitatea curentului produs), atunci cândsursa debiteaz pe o rezisten cunoscut . Aceast condi ie estedeterminat de scurtcircuitele ce apar în mod natural în procesulde sudare. Totodat , func ionarea stabil a arcului va depinde decorela ia între caracteristica extern a sursei de curent icaracteristica arcului Ua = f (Is).

În figura 6.2 sunt prezentate caracteristica static a sursei(1) i caracteristicile statice ale arcului (2). Punctul A corespunderegimului de mers în gol al sursei, punctul D - regimului descurtcircuit, punctul B - arderii instabile i punctul C -func ion rii stabile a arcului. Din analiza figurii se poate dovedi,

func ionarea stabil are loc în punctele de intersec ie C1, C1, C3ale curbelor 1 i 2. Cu cât panta caracteristicii externe este maimare, cu atât varia ia curentului la modificarea lungimii arculuieste mai mic .

66

Fig. 6.2. Caracteristicile pentru determinarea condi iilor defunc ionare stabil a unui arc electric:1 - caracteristica static a sursei; 2 – caracteristicistatice ale arcului; la - lungimea arcului

Surselor de curent li se mai impun urm toarele condi ii:- func ionarea unui timp îndelungat în regim de

scurtcircuit, curentul c ruia s fie în limita 1,2...1,5 a curentului desudare Is: Ia.c = (1,2...1,5) Is; valoarea maximal a curentului descurtcircuit pentru sursa de curent se arat în marcarea sursei:TS - 300 (Is.c.max= 300 A), PS - 500 (Ia.c.max = 500 A);

- caracteristic dinamic (varia ia în timp a tensiunii i acurentului, trecerea rapid din regim de scurtcircuit în regim desarcin i invers) bun , mai mic de 0,03 s;

- valoarea tensiunii de mers în gol suficient pentruamorsarea u oar a arcului, Um.g. = (1,8...2,5) Ua;

- reglarea curentului în limitele largi i în trepte fine(cu defazaj cos = 0,35 - 0,45);

- randamentul ridicat i un consum minim la mers în gol;- construc ia durabil , comod de manipulare i deservire.

U,

I, A

A

0 D

B

C1(La1)C2(La2)C3(La3)

21

67

În dependen de valorile tensiunii (Ua), curentului (Is),rezisten ei electrice în locul sud rii (Rs) i lungimii arcului (La),se cunosc urm toarele regimuri ale surselor de curent:

a) regimuri auxiliare: mers în gol (mg), electrodul esteîndep rtat de pies la o distan insuficient pentruarderea arcului (Rs , Ua = Um.g, I s = 0);

- scurtcircuit (sc), electrodul este contactat ("lipit ”) depies (Rs O, Ua = Usc, Is = Isc);b) regimuri de sudare:- arcul scurt (Ias 0,5de), arcul arde stabil (Rs = Ras;Ua = Uas, Is = Ias);- arcul lung (Ial 1,2 de ), arcul arde stabil, dar distan ade îndep rtare a electrodului de pies este maxim(Rs = Ral; Ua = Ual; Is= Ial).

facem cuno tin cu schemele electrice i cu construc iaaparatelor electrice, utilizate ca surse de curent la sudareamanual .

Transformatorul de sudare (fig.6.3). În cazultransformatorului caracteristica extern coborâtoare se ob ine prinaranjarea bobinei primare i a celei secundare pe diferite miezurisau la o distan în cazul aranj rii pe un miez comun. Prin astfelde aranjare se m re te dispersia magnetic , inând cont dedep rtarea dintre bobine. Reglarea curentului de sudare se produceprin schimbarea distan ei dintre bobina mobil secundar (2) icea primar fix (1) cu ajutorul mecanismului elicoidal (3).

rirea distan ei provoac sc derea curentului secundar i invers.

68

Fig. 6.3. Schema principial a transformatorului de sudare:1 - bobin primar , 2 - bobin secundar , 3 - mecanism elicoidal,4 - miez, 5 - condensator de compensare (m re te cos ), 6 -manivel , 7 - portelectrod, 8 - pies sudat , 9 - electrod

Avantajele de baz ale transformatoarelor sunt: construc iasimpl , deservirea u oar , randamentul înalt (75 - 85 %), indiciieconomici potrivi i etc. Dezavantaje - tensiunea de amorsare aarcului este mai mare decât a surselor de curent continuu, condi iisuplimentare pentru men inerea arcului (inductan , caracteristicmai pronun at , defazaj).

Transformatoarele de sudare sunt montate pe ro i. Astfel,transportul lor în ateliere, sec ii sau antiere poate fi f cut cu

urin . Transformatoarele pot fi alimentate la primar cu

6

220 - 380V

51

2 3

4

9

7

8

69

tensiunile 220 sau 380 V. Mai des folosite sunt transformatoarelede tipul TS, TD, TSK (TS - 300, TD - 500, TSK - 300).

Generatoarele de sudare sunt surse de curent continuu ireprezint un ansamblu compus dintr-un generator de curentcontinuu, cu o caracteristic extern pronun at coborâtoare,antrenat de un motor care poate fi electric, cu ardere intern sauhidraulic. Generatoarele se clasific dup m rimea intensit iicurentului produs i dup felul excita iei. În figura 6.4 esteprezentat schema generatorului cu excita ie în deriva ie i cuserie antagonist . Bobina de excita ie A se alimenteaz de la unadin periile principale (a) i peria auxiliar (c), a ezat între periileprincipale (a) i (b). C derea de tensiune (formarea caracteristiciiexterne coborâtoare) se realizeaz prin demagnetizarea produs deexcita ie, serie B. Fluxul magnetic F1.m (de magnetizare) produsde bobina A nu depinde de sarcin , iar fluxul F2dm (dedemagnetizare) depinde de curentul de sudare i este antagonist cuF1m, de unde i se produce caracteristica extern cerut .

Reglarea curentului de sudare se realizeaz cu ajutorulreostatului (R) prin schimbarea curentului de excita ie în înf urareaderiva iei.

Fig. 6.4. Schema principal a generatorului cu excita ie înderiva ie i serie antagonist : A - bobin de excita ie;

B - bobin de excita ie serie; a, b, c - periile statorului;1 - port–electrod; 2 – electrod; 3 - pies sudat

F 2dm

F 1m

b a

c

B

A

R

12

3

70

Avantajele de baz - stabilitatea sporit a arcului electric,posibilitatea sud rii cu polaritate invers , posibilitatea de sudarecu toate tipurile de electrozi etc.

Dezavantajele - utilaj costisitor, randamentul sc zut ~ 40 %(~ 50 % din randamentul transformatorului), construc ia maicomplicat i, respectiv, o deservire mai anevoioas , greutatemare etc.

Pentru un singur post de sudare mai des sunt utilizateagregate de marc PS i PSO (PS - 300M; PS - 500; PSO - 300;PSO - 500; PSO - 800). În condi ii industriale un generatorputernic deserve te mai multe posturi de sudare (tip. PSM - 1000).

STABILIREA REGIMULUI DE SUDARE

Sub no iunea “regim de sudare” se în elege totalitateaparametrilor procesului de sudare, care asigur ob inerea unorîmbin ri de form , dimensiuni i calitate impuse. În cazul sud riimanuale din acestea fac parte; tipul i diametrul electrodului (de),curentul de sudare (Is), tensiunea arcului (Ua), tipul curentului ipolaritatea, viteza de sudare (Vs), lungimea optim a arcului (La).a.

La etapa ini ial se determin tipul electrozilor, tipulcurentului. Acestea se aleg în func ie de calitatea materialuluipieselor de sudat (material de baz ), pozi ia de sudare, utilajuldisponibil .a.m.d.

Tipul curentului i polaritatea. De exemplu, la sudareametalului sub ire ( < 4 mm), sudarea de montaj în plan vertical ipeste cap (pe plafon), sudarea încheieturilor la conducte, sudareacu sârm sub ire (0,8...2 mm), i executarea cus turilor cucerin ele ridicate, este utilizat curentul continuu (pentru o eluri-carbon cu C > 0,25 % i cele aliate - cu polaritatea invers ). Laalegerea polarit ii se ine cont i de faptul c polul pozitiv seînc lze te mai tare decât cel negativ. Prin aceasta se motiveazaplicarea polarit ii directe (electrod - minus, piesa - plus), de

71

obicei, la sudarea tablelor groase, iar polarit ii inverse - lasudarea tablelor sub iri.

Puterea surselor de curent se determin în func ie devalorile parametrilor procesului de sudare, în prim - plan de

rimea curentului de sudare.Din tabelul 6.2 pute i afla unele propriet i i aplicarea

unui grup de electrozi (în conformitate cu GOST).Tabelul 6.2

Caracteristice tehnologice ale unui grup de electrozi(GOST 9467-75)

Tipul Marca Domeniul utiliz riiCoeficientde topire,

t

Tipulcurentului,polaritatea

1 2 3 4 5

380 MT eluri C < 0,25 % 7,0 Alternativ,continuu

420 OMM-5 eluri C < 0,25 % 7-8 Alternativ,continuu

420 03C-2 eluri C > 0,25 % sauslab aliate 9,5...10

Continuu,polaritatea

invers

420A 13/45

eluri-carbon pe totdiapazonul i slab

aliate8-9


invers

500A 13/55

eluri-carbon pe totdiapazonul i slab

aliate8-9


invers

850 13/NI

eluri medii imultaliate cu destina iispeciale (inoxidabile)

10...12Continuu,polaritatea

invers

Preg tirea anticipat a marginilor pieselor pentrusudare se face în func ie de grosimea piesei, (tab.6.3.) Tabelul 6.3a fost întocmit conform STAS -74 (România), în paranteze dateleconform GOST 8713-79.

72

Tabelul 6.3Forme i dimensiuni ale îmbin rilor la sudare manual cu arc

electric

Gro

simea

met

alul

uiS,

mm

Den

umir

eacu

stu

rii

Forma rostului iîmbin rii

Dimensiunile rostului

b, mm C,mm ,grad

1 2 3 4 5 6

4(1,5...3)

În I cumargini

sfrânte0,5...2 - -

3...20(3...20)

În Y(S8) 0...3

(2-3) 1...3 50...60(80...90°)

3...20 În V 0...3 1...3 50...60

12...40(12...60)

În X(S15) 0...3

(2-3)0...2

(2...4)

50...60(60°)

50...90(60°)

Diametrul electrodului, de , depinde de grosimea materialului debaz a piesei sudate i poate fi calculat din rela iile:

b

S

S c

b

2

1

b

c

S

S+2

S

b

73

de = 1,5 S , (6.1)sau

de = S/2 + 1. (6.2)Dar mai des diametrul se alege dup recomand rile prezentate întabelul 6.4.

Tabelul 6.4Diametrul electrodului în func ie de grosimea piesei la sudare cap

la cap

Grosimeatablei, S,

mm1-2 3 4...8 9...12 13...15 16...20 20

de, mm 1,6...2,0 3 4 4-5 5 5-6 6...10

Formulele i tabelul pentru aflarea diametrului de suntempirice (ob inute în baz experimental ).

Valoarea curentului de sudare pentru electrozi, Is, esteindicat pe eticheta ambalajului. Dar în calcule aproximativecurentul Is se determin cu ajutorul formulei

Is = k de, (6.3)unde:

de - diametrul electrodului, mm;k - coeficientul experimental, A/mm.

Valorile coeficientului k sunt în limitele de 40...60 A/mmpentru electrozi din o el-carbon i de 35...40 A/mm pentruelectrozi din o eluri aliate. Totodat coeficientul k depinde i detipul înveli ului: el se ia mai mic în cazul înveli urilor mai sub irede tip acidic sau bazic i, respectiv, mai mare pentru înveli uri maigroase i de tip rutilic sau celulozic. În tabelul 6.5 sunt datevalorile k în dependen de de.

74

Tabelul 6.5Valorile coeficientului k din formula (6.3)

de 1 2 3 4 5k 25...30 30...45 35...50 40...45 45...60

Mai exact, curentul de sudare, Is, se stabile te în func ie desec iunea electrodului i de densitatea admisibil de curent:

j4dI

2e

s , A, (6.4)

unde j este densitatea de curent, A/mm2.Densitatea se alege în func ie de natura înveli ului

(tab.6.6).

Tabelul 6.6Densitatea admisibil de curent la sudarea manual

Tipul înveli ului Densitatea j pentru electrozi cu diametrul de

3 4 5 6Acidic, rutilic 14...20 11,5...16 10...13,5 9,5...12,5

Bazic 13...18,5 10...14,5 9...12,5 8,5...12,0

Calitatea cus turii formate depinde mult de lungimeaarcului - La. De obicei, La = 3...6 mm. Propriet ile metaluluidepus vor fi mai bune în cazul utiliz rii arcului scurt. Lungimeaoptim La poate s fie calculat cu formula:

La = 0,5 (de + 2) mm. (6.5)Tensiunea arcului, Ua, se stabile te în fiecare moment

prin intermediul parametrilor de sudare. De exemplu, ea poate fiexprimat prin rela ia:

Ua = n + m La, (6.6)

75

unde:n - suma c derilor de tensiune la anod i catod (pentru o el10...12 V);m - c derea specific medie a tensiunii (2-3 V/mm);La - lungimea arcului, mm.

Tensiunea necesar amors rii arcului este egal cu 30...50 Vîn cazul curentului continuu sau 50...70 V pentru curent alternativ.

Num rul de straturi, Ni, se determin în func ie de ariacus turii depuse (în sec iune). Pentru sud ri de tip cap la cap Ni secalculeaz cu formula: Ni = 1

FFF

i

1s , (6.7)

unde F1 este aria (în sec iune) pentru primul strat depus lacina cordonului:

F1 = (6 - 8) de, mm2,Fi - pentru straturile urm toare:

Fi = (8 - 12) de, mm2 ,Fs este aria cordonului în sec iune, se determin în func ie

de configura ia geometric a rostului dintre p ile sudate.

Pentru sudarea îmbin rilor de col sau în T num rul detreceri Ni se determin cu ajutorul rela iei:

Ni =30Fs . (6.8)

Valorile parametrilor de baz ale procedeului de sudare cuarc electric manual , ob inute anterior, servesc la stabilirea altorindici.

Viteza de sudare, Vs, se afl din formula:

,s/cm,F3600

IV

i

tss

(6.9)

76

în care:t - coeficientul de topire al electrozilor (7...12 g / (A h)din tabelul 6.2);- masa specific (pentru o el = 7,85g/cm3);

Fi - sec iunea cus turii depuse la o trecere, cm2.

Timpul ac iunii arcului, ta, se calculeaz cu rela ia:

ia NVsLt , s (6.10)

unde L este lungimea cus turii, cm.

Timpul integral al sud rii, ts, depinde de randamentulpostului de sudare în felul urm tor:

as

tt , s (6.11)

pentru sudarea manual = 0,6 .

ldura total , Q, dezvoltat de arcul electric sedetermin din rela ia: Q = Ua Is ta , J (6.12)unde ta este timpul de ac iune, s.

ldura efectiv , Qe ,va fi: Qe = a Q, (6.13)

unde a este randamentul arcului ce depinde de condi ii de sudare- pentru sudarea cu arc descoperit cu ac iune direct

a = 0,7...0,85, iar pentru sudarea manual a = 0,8.

Cantitatea de metal topit, Mt , se exprim prin rela ia

Mt = t Is ta , g (6.14)

77

unde:t - coeficientul de topire, g/(A h) ( tab.6.2);

Is - curentul de sudare, A; ta - timpul de ac iune a arcului, ore (h).

Aceast cantitate, Mt , practic ne arat cantitatea de mas aelectrozilor, Me, necesar efectu rii îmbin rii sudate date.

Cantitatea de metal depus, Md , se determin dinformula:

Md = d Is ta, g (6.15)

unde este d - coeficientul de depunere, g/A h, care se calculeazdin rela ia:

d = (1 - ) t , (6.16)

unde sunt pierderile în stropiri, oxidare, vaporizare alemetalului de electrod, care variaz pentru sudarea manualîntre 16...25 % (0,16...0,25).Aproximativ d se poate afla i din rela ia determinat pe

cale experimental :2

d30

e

d

(6.17)

Masa metalului depus se poate verifica, bazându-se peforma geometric a cus turii: Md = L Fs , (6.18)unde:

L - lungimea cus turii, cm;Fs - aria sec iunii cus turii, cm2;

- greutatea specific (pentru o el aproximativ 7,85 g/cm3).

78

Consumul de energie electric , Es, la fel se calculeaz cuformula empirica:

Es = q Mt , kWt h ; (6.19)unde:

q - consumul specific de energie electric , kWt h/kg, cedepinde de genul curentului: pentru cel continuuq = 7 - 8, pentru alternativ - 3 - 4 kWt h / kg;

Mt - masa de metal topit , kg.

MODUL DE LUCRU

1. Studierea surselor de curent pentru sudarea manualSe va face cuno tin cu informa ia teoretic , se vor face

noti e privind no iunile i explica iile de baz (figurile 6.1, 6.3,6.4).

Se vor nota datele necesare pentru construireacaracteristicii exterioare a unei surse de curent pentru sudareamanual .

Rezultatele ob inute se vor înscrie în tabelul 6.7 i se vorprezenta în diagrama Ua ~ f (Is).

Tabelul 6.7Rezultatele experimentale

Regimul de func ionare i parametrii sursei - arc la sudare

Mers în gol Scurt circuit Sudarearcul scurt rcul lung

Ua,V Is,A Ua,V Is,A Ua,V Is,A Ua,V Is,A2. Stabilirea regimului de sudare

Se studiaz no iunile teoretice în sensul sud rii cu arcelectric, manual .

Se urm re te formarea unei cus turi de sudare:succesivitatea , tipul mi rilor etc.

Se determin dup varianta dat (tab.6.8) parametrii unuiregim de sudare, rezultatele ob inute se înscriu în tabelul 6. 9.

79

Tabelul 6.8Variantele lucr rii

Nr.

var

iant

ei Materialulde baz(MB),

eluri

GrosimeaMB,S, mm

Nr.

var

iant

ei Materialulde baz(MB),

eluri

GrosimeaMB,S, mm

1 30 10 13 3 222 .3 8 14 OX18H9 153 35 < C 6 15 20 304 X 17 4 16 09 < 2 345 20X2 12 17 .2 326 25 2C 16 18 .3 387 . 5 24 19 X12H25 98 0 17T 5 20 09 2C 179 10 28 21 . 3 810 40X 14 22 25 411 15 32 23 15XM 312 14 2 18 24 17C 7

- lungimea sudurii se prevede peste tot de 1000 mm,- la variantele 3, 7, 11, 15, 18 i 22 se prevede îmbinarea de col .

Tabelul 6.9Rezultatele lucr rii

Nr.

var

iant

ei

Mat

eria

l de

baz

(MB

)

Gro

simea

MB

S, m

m

Form

a ro

stul

ui

Ari

a tr

ansv

ersa

l a

cus

turi

i, F s

mm

2

Tipu

l cur

entu

lui

i pol

arita

tea

Tipu

l sur

sei d

e cu

rent

Tip

ul i

mar

ca e

lect

rodu

lui

Dia

met

rul e

lect

rodu

lui d

e, m

m

Cur

entu

l de

suda

re, A

Lun

gim

ea a

rcul

ui L

a, m

m

Tens

iune

a ar

culu

i Ug,

V

Nr.

de

stra

turi

, Ni

Vite

za d

e su

dare

, Vs,c

m/s

Tim

pul s

udri

i, t s,

s

Can

titat

ea d

e m

etal

topi

t, M

t,g

Can

titat

ea d

e m

etal

dep

us M

d, g

Con

sum

ul d

e en

ergi

e el

ectr

ic E

s, kW

th

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

80


1.Denumirea lucr rii.2.Scopul lucr rii.3.Sintez a aspectelor teoretice ale sud rii manuale.4.Schema arcului electric (fig.6.1) i schemele transformatoru-

lui i generatorului de sudare manual (fig. 6.3 i 6.4).5.Calculele necesare pentru completarea tabelului 6.8.


1. Ce este sudarea?2. Care sunt bazele fizice ale procedeelor de sudare?3. Da i defini ia arcului electric.4. Numi i condi iile necesare func ion rii arcului electric.5. Cum func ioneaz (fazele) i care este construc ia arcului

electric?6. Enumera i clasificarea surselor de curent pentru sudare?7. Care sunt condi iile impuse surselor de curent pentru suda-

rea manual ?8. Ce regimuri de func ionare ale surselor de curent cunoa -

te i?9. Care este schema de func ionare, avantajele i dezavantajele

transformatorului de sudare?10. Care este schema de func ionare, avantajele i dezavanta-

jele generatorului de sudare?11. Care este schema de func ionare, avantajele i dezavanta-

jele redresorului de sudare?12. Explica i forma caracteristicii exterioare, ob inute în lucra-

re?13. Ce include no iunea “ regim de sudare “?14. Cum se alege tipul curentului de sudare i polaritatea?15. Care sunt bazele stabilirii tipului i m rcii electrodului

pentru sudare?

81

16. Numi i formele de preg tire a marginilor pentru sudareamanual . Cum se aleg ele?

17. Cum se afl diametrul electrodului?18. Numi i c ile de stabilire a curentului de sudare?19. Cum se afl lungimea arcului?20. Cum se determin tensiunea arcului?21. Cum se calculeaz num rul de straturi la sudura dat ?22. Cum se stabile te viteza de sudare?23. Cum se afl timpul ac iunii arcului i timpul integral al su-

rii?24. Cum se determin c ldura total dezvoltat de arcul elec-

tric la sudare?25. Cum se afl cantitatea de metal topit?26. Cum se afl cantitatea de metal depus?27. Prin ce valoare se deosebe te cantitatea de metal topit în

raport cu cantitatea de metal depus?28. Cum se afl valoarea energiei electrice consumate la

sudarea cu arc electric manual?

82


STUDIEREA SUD RII CU FLAC RAOXIACETILENIC

Scopul lucr rii: studierea procedeului de sudare cuflac ra oxiacetilenic , generatorului acetilenic i a tehnologieide sudare cu gaz.

Materiale i utilaje: generator de acetilen , butelie deoxigen, suflaiuri (arz tori, becuri), echipament de protec ie lasudarea cu gaz.

NO IUNI GENERALE

Sudarea cu flac oxiacetilenic face parte din categoriaprocedeelor de sudare prin topire ( fig.7.1).

Fig. 7.1. Schema sud rii oxiacetilenic : 1 - piesa sudat ; 2 - becul arz torului (suflaiului); 3 – flac ra oxiacetilenic ;

4 - baia metalului topit; 5 - cus tura de sudare; 6 - metalde adaos; Vs - direc ia sud rii

Flac ra de sudare oxiacetilenic se realizeaz prin ardereaamestecului gazos compus din gazul combustibil (acetilen ) ioxigen la ie irea dintr-un arz tor.

C2H2+O2Vs

4

5

6 2

13

83

Flac ra oxiacetilenic const din patru zone (fig.7.2). Compartimentele fl rii se caracterizeaz în felul

urm tor:- zona rece 1 este format din amestecul de gaze înc

neaprins;- nucleul luminos, 2 corespunde disocierii acetilenei i

începutului arderii a carbonului:C2H2 + O2 2C +H2 + O2,2C +H2O 2CO + H2 + Q,

- flac ra primar 3 este sediul reac iei de ardereprimar cu flac ra la formarea oxidului de carbon i degajareaunei cantit i mari de c ldur , aceast zon are caracterreduc tor datorit prezen ii gazelor CO i H2;

- flac ra secundar 4 corespunde arderii complete:2CO + H2 + O2 CO2 + H2 O +Q ,

i are temperatura mai sc zut , datorit efectului de r cire almediului înconjur tor.

Fig. 7.2. Structura fl rii: oxiacetilenice, normale cu varia iatemperaturii în lungul fl rii: 1 - zona rece; 2 - nucleul fl rii;

3 - flac ra primar ; 4 - flac secundar

Materialulde sudat

Distan a de la bec

Bec1 2 3 4

0550

100015002000250023003500 3100

C

84

Structura i formarea fl rii depinde de raportulvolumetric al componen ilor amestecului gazos:

22

2

HCOK

care în condi iile unei arderi complete trebuie s fie unitar(practic k = 1,1 - 1,2), dac k = 1,2 - 1,5 flac ra este oxidant ,în zonele 2 i 3 predomin O2, ea este redus în dimensiuni,arde zgomotos, având o nuan violet pe fon albastru i esteutilizat numai la sudarea alamelor.

Dac k = 1,1 - 1,2, flac ra este normal , neutr , zonelefl rii sunt perfect delimitate. Acest tip de flac este cel maides utilizat la sudarea aliajelor feroase i neferoase, datoritcaracterului reduc tor al fl rii primare i temperaturii înalte.

Dac k = 0,7 - 1,1, flac ra este carburat , zonele fl riise întrep trund, flac ra fiind deformat , lung , de culoarero ietic . Aceast flac se utilizeaz pentru sudareaaluminiului i fontei.

Pentru sudarea oxiacetilenic sunt necesare o serie deinstala ii dintre care: generatorul de acetilen cu supap desiguran , butelia de oxigen cu reductorul de presiune, arz tor,furtune de cauciuc pentru acetilen i oxigen, diverse accesoriii materiale de protec ie.

Generatorul. Generatorul de acetilen este aparatul încare se produce acetilena, C2H2, în urma reducerii carburei decalciu conform reac iei:

CaC 2 + 2H2 O = C2 H2 + Ca(OH)2 + Q.Unul din cei mai utiliza i în producere este generatorul de

acetilen de marc HB – 1,25 (abrevierea e dat cu caractereslavone i se descifreaz în felul urm tor: - generator(« » - din limba rus ), H - de joas presiune(„ ”), B - cu contact intermitent între carburi apa (« »), num rul 1,25 indic debitul

nominal de acetilen în m3/h. Schema func ional ageneratorului de acetilen HB - 1,25 este dat în figura 7.3.

85

Fig. 7.3. Schema func ional a generatorului deacetilen HB - 1,25 (A-generator de acetilen ;B-supap de siguran ):

1 – capac; 2 - carbur de calciu în colivie; 3 – retort ;4 - furtunul de cauciuc de ap ; 4a - eava de ap ;5 – robinetul; 6 - fund desp itor; 7, 9, 17 - eav con-duct de acetilen ; 8 - indicator (rondel ) al nivelului deap în generator înc rcat; 10 - furtunul de transportare agazului spre supap de siguran ; 11 - camer de deslo-care a apei din retort ; 12 – robinet de acetilen ;13 – pâlnie de înc rcare a supapei de siguran ;14 – eav de protec ie a supapei de siguran ; 15 – în-magazin tor al gazului (acetilenei); 16 - corpul supapeide siguran ; 18 - ie irea din supap de siguran agazului (acetilenei) spre suflai; 19 - robinet preaplin;20 - plac de separare a gazului; 21 - orificiu deevacuare a gazului

B A

86

Generatorul este constituit din dou par i: vasul de jos ivasul de sus, desp ite între ele de fundul 6. Totodat aceste

i posed o comunicare prin eava 4a. În partea de jos se aflretorta 3, în care se instaleaz co ul (colivie) cu carbura decalciu, 2.

La începutul lucrului, dup ce sa introdus CaC2, seînchide capacul 1 i robinetul 5, i se deschide robinetul 12. Încontinuare generatorul se alimenteaz cu ap prin turnareaacesteia în vasul de sus pân la nivelul rondelei 8. Pentru aîncepe producerea acetilenei robinetul 12 se închide i sedeschide robinetul 5. Prin furtunul 4 apa vine în retort 3 i,dup contactul între ap i carbur , se produce acetilen , care,prin intermediul evei 7, se acumuleaz în rezervorul 15 deunde prin furtunul 10 i supapa hidraulic de siguran B, încazul robinetului 12 deschis, trece la arz tor.

Reglarea cantit ii de acetilen produs se efectueazîn mod automat prin valoarea presiunii gazului acumulat înpartea superioar a rezervorului 15: în cazul când presiuneacre te apa refuleaz sub nivelul robinetului 5 (prin eava 4a seridic în vasul de sus), livrarea apei în retort se opre te iproducerea acetilenei se reduce, iar la sc derea presiunii apa sereîntoarce în vasul de jos, respectiv în retort , readucân-d laelaborarea C2H2.

Toate instala iile de sudare sunt prev zute cu supape desiguran pentru evitarea p trunderii (întoarcerii) fl rii îngenerator i exploziei acestuia. Întoarcerea fl rii se producedin urm toarele cauze: neetan itatea în conducte, alegereaincorect a becului arz tor, înc lzirea excesiv a arz torului,întreruperea brusc de livrare a gazului arz tor, presiunea preamic a gazului combustibil .a.

În continuare vom face cuno tin cu modul defunc ionare a supapei de siguran , prezentat în figura 7.3.Supapa se umple cu ap prin pâlnia 13 pân la nivelul

87

robinetului de control 19. Gazul C2H2, în condi ii normale delucru, trece prin tubul 17, care e dislocat în eava de siguran14, prin apa din cilindru 16 i prin robinetul 18 spre arz tor. Laîntoarcerea fl rii explozia gazului se produce în cavitateacorpului de jos al supapei 16, respectiv unda explozivrefuleaz apa din cilindrul 16, ea se deplaseaz prin orificiu 21al tubului interior al supapei, prin care trece gazul, formând înel un dop de ap i opturând frontul fl ri. Amestecul de gazei ap , în urma ac iunii presiunii de explozie, este evacuat în

atmosfer prin tubul exterior al supapei i pâlnia 13.Arz toarele. Arz toarele asigur formarea amestecului

dintre gazul combustibil cu oxigenul i formarea fl rii.Dup presiunea acetilenei i modul în care se realizeaz

amestecul între C2H2 i O2 arz toarele pot fi:- f injector (de presiune egal );- cu injector - acestea au un domeniu de utilizare mai largdeoarece pot fi folosite la presiuni medii s-au mici aleacetilenei, oxigenul intr la presiunea de 15-50 N/cm2, sedestinde la trecerea din injector spre camera de amestec,ajungând la bec cu o presiune de 1.1-1.5 N/cm2.

Construc ia schematic a arz torului cu injector esteprezentat în figura 7.4, iar în tabelul 7.1 sunt ar tatecaracteristicile unui grup de suflare.

Fig. 7.4. Schema de principiu a arz torului cu injector:1 - tub de transportare a oxigenului; 2 - tub de transportare aacetilenei; 3 – injector; 4 - injector în sec iune; 5 - camer deamestec; 6 - bec

6

O2

2

C2H2

C2H2

O2

4

1P13P25

88

Tabelul 7.1Caracteristicile tehnice ale arz toarelor pentru sudare

Nr. arz tor 0 1 2 3 4 5 6 7Grosimea

materialuluisudat,mm

0-1 1-2 2-4 4-6 6-9 9-14 14-20 20-30

Consum deacetilen ,dm3 /h, l/h

5 150 300 500 750 1200 1700 2500

Consum deoxigen,

l/h76 175 330 550 825 1320 1850 1750

Presiuneaoxigenului,

daN/cm21,5-2,0 1,8-2,5 2,5-2,8 2,5-3,0 2,8-3,5 3,5-4,0 3,8-4,5 4,0-5,0

Lungimeanucleului 6 8 12 15 17 19 21 25

Viteza de sudare,m/h 12-16 8-6 6,4 4,3 3,2 1-

1,5 1,5-1 1-0,75

Buteliile de oxigen

Oxigenul gazos se transport i se p streaz în buteliicu capacitatea de 40 l, înc rcate la presiunea de 150 daN/cm3.Buteliile sunt vopsite în culoarea albastr .

Pentru destinderea gazului la presiunea necesar înarz tor (0,5...5 daN/cm3) se folosesc reductoare de presiunereglabile.

Acetilena poate fi p strat i transportat în butelii în carese afl o mas poroas îmbibat cu aceton , care, dizolvândacetilen , permite înbutilierea la presiuni mari (1,5 MPa).Aceste butelii se vopsesc în culoarea alb cu inscrip ie în ro u.

Tehnologia de sudare cu flac oxiacetilenicpresupune: preg tirea pieselor pentru sudare i stabilireametodelor de sudare, regimurilor de sudare, modului operator,eventualelor tratamente termice.

Preg tirea pieselor pentru sudare const în cur ireamarginilor pe ambele fe e, prelucrarea acestora, cerându-se

89

resturi de forme i dimensiuni care depind de grosimeamaterialului i forma îmbin rii.

METODELE DE SUDARE

În acest capitol se va face cuno tin cu unele no iunitehnologice de baz privind aplica iile sud rii cu flac ra de gaz,determinarea elementelor ale regimului de sudare etc.

Stabilirea regimului de sudare const în alegereaputerii arz torului, metalului de adaos, formei i structuriifl rii, volumului de gaz i oxigen consumate .a.

Consumul de acetilen se calculeaz conform formulei:Q = K S, l /mm,

unde:K- coeficient experimental, care se alege în limitele 80 -150 pentru o elurile Fe-C; 70 - 120 - pentru o elurilealiate, 110 -130 pentru aliaje de Cu i 150 -200 pentrufonte;S - grosimea pieselor, mm.

Debitul gazelor, în func ie de metal sudat, poate fi aflat idin tabelul 7.2.

Tabelul 7.2Valori ale debitului volumetric specific

Metalul debaz el Fonta

cenu ie Cupru Alame ibronzuri

Aluminiui aliaje Plumb

Debit volumet-ric specific,(dm3/h)/mm

80-180 100-150 180-225 125-180 75-125 10-25

Raport de gaze

22

2

HC

0

DD

k 1,0-1,2 0,9-1,0 1,1-1,2 1,3-1,51,1-1,2 0,9-1,0 1,0-1,1

În func ie de consum de acetilen i grosimea pieselorse alege i num rul arz torului respectiv (tab.7.1).

Metalul de adaos se alege cu diametrul i compozi ia înfunc ie de grosimea i compozi ia chimic a metalului de baz .

90

Diametrul metalului de adaos se alege dup rela iiempirice:

dma= (0,5-0,25) - pentru S < 5mm,dma= (1,2-1,50) - pentru S > 5mm.

Compozi ia chimic a metaluli de adaos trebuie s fieca a metalului de baz sau înbun it . Masa metalului deadaos, în g/m, se calculeaz în func ie de grosimea metalului debaz i este dat de rela ia:

M = s2 ,în care = 12 pentru tablele cu grosimea de 1- 5 mm [ g/m3 ],

= 10 - 7 pentru tablele cu grosimea de peste 5 mm, înfunc ie de unghiul rostului de 90° - 60°.

Modul operator se refer la deplasarea i mi rilearz torului i metalului de adaos în timpul procesului desudare.

Sudare spre stânga (înainte) se aplic la sudarea tablelorcu grosimea pân la 5-7 mm i const în deplasarea arz torului(cu eventuale oscila ii transversale) spre stânga, înaintea suduriiefectuate (fig.7.5, a). Viteza de sudare în acest caz este mic ,debitul de gaze este mare, iar calitatea îmbin rii sudate estesc zut .

Sudarea spre dreapta (înapoi) se aplic tablelor cugrosimea 5-30 mm i la tablele cu conductivitatea termicmare, (fig.7.5, b). Aceast metod este mai greu de însu it,productivitatea ei este mai ridicat (20-25 %), consum de gazeeste redus cu 10-15 %.

a) b)Fig. 7.5. Metodele de sudare cu flac :

a - spre stânga (înainte); b - spre dreapt (înapoi)

45

Vs

45

Vs

91

Arz torul i metalul de adaos se deplaseaz în axarostului, corespunz tor grosimii componen ilor, executând imi ri transversale pe axa rostului în scopul repartiz riiuniforme a c ldurii i a metalului de adaos (fig.7.6). Mi rilemetalului de adaos sunt în opozi ie cu cele ale arz torului.

Fig.7.6. Mi rile arz torului: a - s = 1,5 mm; - s = 2 – 10 mm;

c - s = 11 - 30 mm; d - s1 s2

Înclinarea arz torului fa de suprafa a de sudaredepinde de grosimea pieselor sudate (fig.7.7), iar metalul deadaos are o înclina ie constant – 30 - 45 .

Fig. 7.7. Înclinarea arz torului fa de suprafa piesei sudate

Viteza de sudare poate fi calculat cu formula:

sBVs

m/h,

unde: B - coeficientul empiric, care depinde de tipul sud rii:pentru sudarea spre stânga B = 14, pentru cea spredreapta B = 18;s - grosimea pieselor sudate, mm.

92

Timpul general la sudare se afl prin rela ia:

atT s

g h,

unde: ts - timpul sud rii, h; - randamentul postului de sudare, în limitele 0,3 - 0,7.

La rândul s u:,)pV(Qt mdmd

s

unde: Qmd - masa metalului depus, g/h;Vmd - volumul metalului depus, cm3;

- densitatea (greutatea specific ), g/cm3, - coeficientul care ine cont de debitul acetilenei i este

egal cu puterea fl rii (cu num rul arz torului); = 1 7.

Sau, prin alt rela ie:ts = s, min/m,

unde: = 5 pentru sudare spre stânga i = 4 pentru sudareaspre dreapta;s - grosimea tabelei, mm.

Sudarea cu gaz (oxiacetilenic ) se utilizeaz la sudareaconstruc iilor metalice din o el, materiale i aliaje neferoase,(table, vi, bare etc.) precum i pentru lucr ri de repara ie iîncarcare.

MODUL DE LUCRU

1. Se studiaz no iuni teoretice, construc ia i func ionareautilajului la sudarea cu gaz, oxiacetilenic .2. Se urm re te formarea cus turii practice prin sudareaoxiacetilenic .3. Se determin , conform variantei, tab.7.3, parametrii regi-mului de sudare oxiacetilenic : puterea fl rii (nr. arz toru-lui), metoda sud rii, diametrul metalului de adaos, debitelede acetilen i oxigen, timpul i viteza de sudare, consumul

93

de acetilen i oxigen, masa metalului de adaos. Rezultateleob inute se vor prezenta în tabelul 7.4.

Tabelul 7.3Variantele lucr rii

Metalul debaz (MB) V

aria

nta

Gro

simea

MB,

mm

Var

iant

a

Gro

simea

MB,

mm

Var

iant

a

Gro

simea

MB,

mm

el-carbon 1 1,5 8 9,0 15 16,0el-carbon 2 2,0 9 10.0 16 17,0

Font 3 4,0 10 11,0 17 18,0Alam 4 5,0 11 12,0 18 19,0Bronz 5 6,0 12 13,0 19 20,0Aluminiu 6 7,0 13 14,0 20 21,0Duraluminiu 7 8,0 14 15,0 21 25,0

Not : 1. Lungimea cus turii peste tot e de 1000 mm; 2. Tipul îmbin rii: cap la cap.

Tabelul 7.4Parametrii regimului de sudare

Var

iant

a

Met

alul

de

baz

(MB

)

Gro

simea

MB

,m

m

Met

oda

sud

rii

Dia

met

rul

met

alul

ui d

e ad

ios d

ma,

mm

Nr.

arz

toru

lui

Deb

itul C

2H2/O

2,(d

m3 /h

)/mm

Con

sum

ul C

2H2/O

2,dm

3 /h, l

/h

Mas

a m

etal

ului

de

adao

s,g/

m

Vite

za d

e su

dare

Vs,

m/h

Tim

pul g

ener

al d

esu

dare

Tg,

h

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

CON INUTUL D RII DE SEAM1. Denumirea lucr rii.2. Scopul lucr rii.3. Sintez a aspectelor teoretice ale sud rii oxiacetilenice.4. Schemele sud rii oxiacetilenice (fig.7.1), structuriifl rii (fig.7.2), i generatorului de acetilen (fig.7.1).5. Calculele necesare pentru completarea tab. 7.4.

94


1. Da i defini ia caracteristicii de baz i schema sud rii cuflac .2. Care este construc ia i chimizmul fl rii oxiacetileni-ce, tipurile fl rii ?3. Numi i destina ia, construc ia i func ionarea generato-rului acetilenic i supapei de siguran .4. Care este menirea, construc ia i caracteristica arz tori-lor ?5. În ce i cum se p streaz oxigenul de sudare ?6. Care sunt p ile componente ale procesului tehnologicde sudare oxiacetilenic .7. Care sunt parametrii regimului de sudare i determina-rea lor?8. De ce depind i cum sunt mi rile i înclin rile arz to-rului la sudarea cu gaz?

97


PRELUCRAREA LA STRUNGURI I LA MA INI DEURIT

Scopul lucr rii: studierea construc iei strungului normal1K62 i a ma inii de g urit 2A135, a sculelor utilizate, geometrieicu itului normal i burghiului elicoidal, procedeelor principale deprelucrare i dispozitivelor utilizate.

Utilaje, scule, materiale: strungul normal 1K62 i ma inade g urit 2A135, cu ite, burghie, dispozitive, instrumente de

sur .

A. PRELUCRAREA LA STRUNGURI

CONSIDERA II GENERALE

Strungul normal 1K62 este cel mai frecvent utilizat,datorit caracterului universal de destina ie: pe el pot fi prelucratepiese scurte i lungi, din bar laminat sau din semifabricateindividuale. Acest strung se folose te în produc ia de unitate saude serii mici precum i la lucr rile de repara ie.

Dimensiuni caracteristice

Diametrul maxim de prelucrare deasupra batiuluiconstituie 400 mm, deasupra saniei transversale - 200 mm.Diametrul maxim al barei de prelucrat este ale 45 mm. Lungimeamaximal a piesei prelucrate cu fixarea între vârfuri - 710 mm.Puterea motorului principal - 10 kW.

98

Construc ia strungului normal

Fig. 8.1 Schema de principiu a strungului normal 1K62

ile componente principale (fig.8.1): A - batiul (serve teca suport la montarea tuturor ansamblurilor i subansamblurilorstrungului pe el; B - p pu a fix (în ea este montat cutia deviteze, prin intermediul c reia se asigur diferite tura ii axuluiprincipal); C - p pu a mobil ce serve te la centrarea pieselorlungi între vârfuri i fixarea unor scule (burghie, l rgitoare,adâncitoare, alezoare); D - c ruciorul cu port-cu itul E i cutia

ruciorului F (port-cu itul serve te la fixarea cu itelor, cutiaruciorului - la transformarea mi rii de rota ie a axului

avansurilor sau a urubului conduc tor în mi care de transla ie aportcu itului), K - cutia de avansuri ce serve te la asigurareadiferitelor tura ii ale axului avansurilor i urubului conduc tor cuscopul de a ob ine diferite viteze de avans; L - axul avansurilor ceserve te la transmiterea mi rilor de la cutia de avansuri la cutia

ruciorului; M - urubul conduc tor ce asigur deplasarearuciorului în direc ia longitudinal la filetare; H - lira ro ilor de

schimb (pentru racordarea strungului).

99

Organele de dirijare: 1, 4 - mânerele de dirijare a cutiei deviteze; 2 - mânerul lan ului de modificare a pasului; 3 - manivelainvers rii la filetare (de dreapta i de stânga); 5 - volantul pentrudeplasarea manual longitudinal a c ruciorului; 6 - cursorul cu

stura pentru cuplare-decuplare a pinionului cremaliereiruciorului; 7- mânerul deplas rii manuale a saniei transversale;

8 - butoanele de conectare i decuplare a strungului; 9 - mâneruldeplas rii manuale a saniei portcu itului; 10 - butonul cupl riimi rilor accelerate a c ruciorului; 11 - mânerul cupl rii-decupl rii i invers rii avansului longitudinal i transversal; 12,14- mânerele de cuplare i livrare a rota iilor axului principal;13 – mânerul de conectare a piuli ei conduc toare a c ruciorului;15, 16 - mânerele de dirijare a cutiei de avansuri.

Mi rile de bazMi care de a chiere (sau principal ) este numit

mi carea de rota ie a axului principal cu semifabricatul deprelucrat, iar mi carea de avans - deplasarea c ruciorului îndirec ie longitudinal sau transversal . P pu a mobil poate fideplasat în direc ia longitudinal împreun cu c ruciorul. Toatemi rile de avans sunt mi ri de transla ie rectilinii.

Mi ri auxiliare sunt: deplasarea accelerat aruciorului în direc iile longitudinal i transversal de la un

motor electric auxiliar; mi rile de instalare manual aruciorului în direc iile longitudinal i transversal ; schimbarea

pozi iei portcu itului sub orice unghi fa de axa de rota ie asemifabricatului, alte mi ri de dirijare i de m sur .

Procedeele de prelucrare la strungul normalStrunjirea suprafe elor exterioare cilindrice se execut cu

cu itul normal de strunjit, având avans longitudinal. La raportulL/D 4 (unde L – lungimea i D – diametrul semifabricatului),semifabricatul se prinde în platou (fig.8.2,a); la 4<L/D<10semifabricatul se fixeaz între vârfuri, utilizându-se flan e cu

100

inim cu antrenare (fig.8.2,b), iar la L/D>10 semifabricatul sefixeaz între vârfuri i se prelucreaz folosind luneta.

Fig. 8.2. Strunjirea suprafe elor cilindrice

Strunjirea suprafe elor conice se efectueaz cu cu itulnormal prin urm toarele procedee:

a) prin deplasarea transversal a corpului p pu ii mobile lao distan h (fig.8.3,a).

În acest caz generatoarea suprafe ei conice devine paralelcu axa vârfurilor i prelucrarea se execut cu avansul longitudinal.Metoda se utilizeaz la strunjirea conicit ilor cu unghi mic la vârf(2 10°) la piese lungi.

În cazul când lungimea total a semifabricatului este L,iar lungimea conicit ii - , atunci, valoarea h se determina dinrela ia:

L2

dDh ;

b) strunjirea conica cu ajutorul riglei de copiat (fig.8.3,b)posed un avantaj prin permiterea avansului mecanic uniform alsculei.

Se utilizeaz rigla rigid înclinat cu unghiul / dintregeneratoarea conului i axa de rota ie a piesei. Unghiul se regleazpe un cadran gradat al dispozitivului. Rigla se prinde de saniatransversal , decupând piuli a urubului transversal, astfel c ladeplasarea longitudinal a c ruciorului cu itul este obligat s sedeplaseze paralel cu rigla, rezultând generatoarea conic a piesei.

101

Prin aceast metod se prelucreaz conicit i lungi cu unghiul lavârf 2 egal cu 30 - 40°;

Fig.8.3. Strunjirea suprafe elor conice: a) prin deplasareatransversal a p pu ii mobile; b) folosind rigla de copiat; c) prin

rotirea s niei port-cu it; d) cu ajutorul cu itului lat

c) strunjirea conic prin rotirea s niei port-cu it cu ununghi / (fig.8.3,c).

Astfel de prelucrare se efectueaz cu avansul manual aleniei transversale a c ruciorului, în cazul când conicit ile cu

diverse unghiuri la vârf sunt scurte;d) strunjirea conic prin utilizarea cu itului lat având

unghiul de atac / (fig.8.3,d).Prelucrarea se efectueaz în cele mai multe cazuri cu avans

longitudinal. Lungimea t ului cu itului trebuie s fie mai maredecât lungimea generatoarei conului. Prin aceast metod seprelucreaz conicit i scurte de 25-30 mm.

102

Strunjirea suprafe elor profilate scurte (20-30 mm) seefectueaz cu avans transversal, folosind cu ite profilate de tipdisc (fig. 8.4,a) sau prismatice (fig.8.4,b), care se instaleaz lanivelul centrilor strungului, sau cu cu ite tangen iale instalate maijos de linia centrelor (fig.8.4, c).

Fig. 8.4. Strunjirea suprafe elor profilate

Suprafe ele profilate lungi se prelucreaz cu ajutorulriglelor de copiat prin avans longitudinal, conform traiectorieicurbilinie, asemenea celei din figura 8.3, b.

Prelucrarea suprafe elor frontale (fig.8.5,a) se execut cucu ite de strunjit cu avansul transversal spre centru sau de lacentru.

Strunjirea canalelor se execut cu cu ite de canelat prinavansul transversal (fig.8.5,b).

Executarea racord rilor (fig.8.5,c) se efectueaz cu cu itede canelat, având vârful rotunjit, ori cu cu ite de racordare.

Retezarea pieselor (fig.8.5,d) se execut cu cu ite de rete-zat, care pot avea t drept sau înclinat, prin avans transversal.

103

Fig. 8.5. Scheme de strunjire ale:suprafe ei frontale (a), canalelor (b), racord rilor (c) i retezare (d)

Burghierea, zencuirea, l rgirea, adâncirea i alezarea seexecut cu ajutorul sculelor respective (fig. 8.6, a, b, c, d). Sculelei procedeele sunt descrise în a doua parte a acestei lucr ri.

Fig. 8.6. Schemele de burghiere (a), l rgire (b),adâncire (c), alezare (d)

104

Strunjirea interioar se produce cu cu ite de strunjireinterioar cu avansul longitudinal (fig.8.7).

Filetarea pe suprafe e exterioare se execut cu cu itele defiletare cu profil ce corespunde profilului filetului. Cu itele seinstaleaz astfel ca vârfurile lor s fie la nivelul liniei centrelorstrungului, iar axa profilului - perpendicular ei (fig.8.8).

Fig. 8.7. Schema strunjirii interioare Fig. 8.8. Schema filet rii

Pentru prelucrarea suprafe elor la strung se folosescdiferite cu ite, care se clasific conform urm toarelor criterii:dup procedeul prelucr rii (fig.8.9,a) - strunjire exterioarlongitudinal (1, 2, 3), plan transversal (7), de strunjire interioar(6, 7), de retezat (8), de profilat disc (9) i prismatice (11), defiletat (10); dup caracterul prelucr rii - de degro are (l, 2) destrunjire de semifinisare i finisare (5); dup forma p ii active- drepte (1, 3), încovoiate (2, 4, 6), întinse (8); dup direc iaavansurilor (fig.8.9,b) - de dreapta (1,2), de stâng (1, 3); dupconfec ionare - monobloc, cu capul sudat, cu pl cile dure sudate,lipite ori fixate mecanic (fig.8.9, d); dup material – din o el rapid,cu pl cu e din carburi metalice, din mineraloceramic , cudiamante.

105

Fig.8.9. Tipul cu itelor pentru strunjire

Dispozitive pentru strunguriPentru rotirea semifabricatului în mi carea principal este

necesar ca acesta s fie prins coaxial cu axa de rota ie a axuluiprincipal. În acest scop se folosesc diferite dispozitive, cum ar fi:platouri, vârfuri, lunete, monturi (mandrine).

Platourile pot fi:- simple cu trei f lci autocentrante (universal, fig. 8.10,a), este

utilizat mai frecvent pentru fixarea semifabricatelor scurte;- cu 4 f lci (flg.8.10,b) - pentru fixarea semifabricatelor

asimetrice;- cu inim de antrenare (fig.8.10,c) – se folose te la

prelucrarea pieselor prinse între vârfuri;- cu buc elastic (flg.8.10,d), utilizate la strunguri automate;- plan aib (cu caneluri în form de T) (fig. 8.10, e), pentru

prelucrarea pieselor asimetrice i în form de cutie.

106

a

ed

Fig.8.10. Construc ia platourilor

Vârfurile i lunetele se folosesc la prelucrareasemifabricatelor lungi (vezi p.1.4 i fig. 8.2, b).

Vârfurile (fig. 8.11) pot fi simple (a), cu degajare (b),sferice (c), inverse (d), rotative (e), canelate (f), cu ciuperc (g).

Lunetele sunt mobile i fixe. Cea mobil se înt re te pesania c ruciorului, iar cea fix - pe ghidajele batiului.

Monturile se utilizeaz la prelucrarea suprafe elorconcentrice.

b

c

d g

f

e

Fig. 8.11. Construc ia vârfurilor de centrare

107

Construc ia i geometria cu itului de strunjire

ile i elementele cu ituluiCu itul drept (normal) este compus din dou p i: activ

(capul) i de fixare (corpul) (fig. 8.12).

12

463

5I

II

Fig. 8.12. P ile componente i elementele cu ituluinormal (drept)

Partea activ a sculei particip în mod direct la deta areachiei i formarea suprafe ei prelucrate. Ea cuprinde urm toarele

elemente: fa a de degajare (1) pe care alunec a chia în procesulde a chiere; fa a de a ezare principal (2), orientat spre suprafa ade a chiere; fa a de a ezare secundar (3), orientat spre suprafa aprelucrat ; t ul principal (4) format la intersec ia fe ei dedegajare cu fa a de a ezare principal ; t iu ul secundar (5), formatla intersec ia fe ei de degajare cu fa a de a ezare secundar , vârfulcu itului (6) – intersec ia muchiilor corespunz toare celor dou

uri.Suprafe e i plane de referinPentru a determina geometria (unghiurile) cu itului sunt

prev zute unele suprafe e i planuri de referin .În figura 8.13 se arat suprafe ele i planele de referin a.Suprafa a 1 este suprafa a piesei supus prelucr rii.Suprafa a 3 este acea parte din suprafa a piesei care se

108

formeaz dup prelucrare.Suprafa a de a chiere 2 este o suprafa temporar care se

formeaz între suprafa a neprelucrat a piesei i cea prelucrat .Ca plane de referin deosebim planul de baz i cel de

chiere.Plan de baz (PB) - 4 se nume te planul paralel cu cele

doua mi ri de avans Sl i Str (fig.8.13,a).Plan de a chiere (PA) - 5 este planul care trece prin t ul

principal al sculei perpendicular pe planul de baz i tangent lasuprafa a de a chiere.

La determinarea unghiurilor cu itului se folosesc planelesecante.

Planul secant principal N-N este perpendicular pe proiec iaului principal al sculei pe planul de baz (fig.8.13,b).

Planul secant secundar N1-N1 este perpendicularproiec iei t ului secundar pe planul de baz .

Fig. 8.13. Suprafe e i planuri de referin

Unghiurile p ii activePentru a determina unghiurile cu itului se consider c :

axa cu itului este perpendicular liniei dintre vârfurile strungului;vârful cu itului se afl la nivelul liniei vârfurilor (fig.8,14).

109

Fig. 8.14. Unghiurile cu itului în sistemul de referinconstructiv

Unghiurile determin forma geometric a p ii active acu itului, realizat prin a chiere. În acest caz cu itul este privitstatic ca un corp geometric.

Unghiurile care se determin în planul secant principalsunt:

- unghiul de degajare principal (este format între fade degajare i un plan constructiv condus prin t ul principalperpendicular pe planul de a chiere);

- unghiul de a ezare principal (se formeaz între fa a deezare principala i planul de a chiere);

- unghiul de ascu ire (este format între fa a de degajarei fa a de a ezare principal : 90 - ( );

- unghiul de a ezare (e format între fa a de degajare iplanul de a chiere .

110

Unghiurile care se determin în planul de baz sunt: - unghiul de atac principal format între proiec ia

ului principal pe planul de baz i direc ia avansuluilongitudinal;

1 - unghiul de atac secundar format de proiec ia t uluisecundar pe planul de baz i direc ia invers a avansuluilongitudinal;

- unghiul la vârf format între proiec iile pe planul debaz ale celor dou t uri: 8 -( ).

În planul de a chiere se determin unghiul de înclinare alului principal , care este format între proiec ia t ului

principal pe planul de a chiere i linia trasat prin vârful cu ituluiparalel planului de baz . El poate avea valoare pozitiv , negativi egal cu zero (fig.8.15):

În cazul când vârful cu itului este punctul maxim superioral t ului, se consider negativ (fig.8.15,a), în acest caz a chialunec în direc ia prelucr rii.

a b c

-

Fig. 8.15. Unghiurile de înclinare ale t ului principal

În cazul când t ul principal este paralel cu planul debaz , atunci 0 (fig.8.15,b) i a chia lunec de-a lungul axeicu itului.

Când vârful cu itului este punctul minim inferior al t uluiprincipal (fig.8.15,c) este pozitiv i a chia lunec în direc iainvers prelucr rii.

111

B. PRELUCRAREA LA MA INI DE G URIT

CONSIDERA II GENERALE

Ma inile de g urit cu ax vertical se folosesc în sec ii cuproduc ie unicat i în serii mici, precum i în ateliere de repara ie.Pe ma inile de g urit cu ax vertical se execut burghierea i alteprelucr ri ale suprafe elor g urilor.

Construc ia ma inii de g urit cu ax vertical 2A135

Componentele principale (fig.8.16): A - masa pentrufixarea semifabricatului; B-capul (con ine cutia de avansuri imecanismul de deplasare vertical ); C - cutia de viteze (asigur ogam de tura ii axului principal); D - batiul(poart toate organelema inii de g urit); E-placa de funda ie.

Mi rile de baz

Mi carea principal (de a chiere) este numit mi careade rota ie a axului principal împreun cu scula.

Mi care de avans este mi carea vertical a axuluiprincipal împreun cu scula. Mi rile auxiliare sunt mi rimanuale ale mesei i capului în direc ie vertical i mi carearapid a axului principal în direc ia vertical precum i altemi ri de dirijare i de m sur .

112

Fig. 8.16. Schema de principiu a ma inii de g urit 2A135

Opera iile principale

Burghierea este opera ia de prelucrare prin a chiere,pentru executarea unei g uri în material compact, folosindu-sedrept scul burghiul (fig.8.17, a).

rgirea este opera ia m ririi diametrului unei g uri. Sergesc g urile cu diametrul mai mare de 20 mm, care sunt greu de

efectuat direct cu burghiul din cauza for elor axiale mari. Mai întâise ob ine gaur cu diametrul d = (0,2 - 0,3) D, apoi se l rge te cu

113

burghiul, care are diametrul D (fig.8.17, b).

Fig. 8.17. Opera iile efectuate la ma inile de g urit:burghierea (a); l rgirea (b); l rgirea (zencuirea), (c);adâncirea (d,e); centruirea (f); lamarea (g); filetarea (tarodarea (k); alezarea (l)

Zencuirea este opera ia de prelucrare prin a chiere pentrurirea diametrul g urii. Aceast opera ie se aplic la prelucrarea

unor g uri ob inute în prealabil prin burghiere, turnare, forjare .a.(fig. 8.17,c), urm rind scopul îmbun irii calit ii suprafe ei,preciziei dimensionale i formei. Prin acest proces se înl tur a adefecte ale g urilor cum ar fi: conicitatea, forma eliptic , forma debutuci, forma concav i neperpendicularitatea axei g urii fa desuprafa a de intrare. Sculele folosite în acest scop se numesczencuitoare.

Adâncirea este o opera ie de prelucrare a extremit iiurii. Se folosesc adâncitoare cilindrice (fig.8.17,d) i conice

(fig.8.17,e).

114

Centruire este numit opera ia pentru executarea g urilorde centrare (fig. 8.17,f). Opera ia se execut cu ajutorul burghielorde centruire.

Lamarea este o opera ie de prelucrare a suprafe ei frontalea g urii cu scopul asigur rii perpendicularit ii ei pe axa g urii(fig. 8.17,g).

Filetarea (tarodarea) este o opera ie executat în vederearealiz rii filetului g urilor (fig.8.17,k). Scula utilizat se nume tetarod.

Alezarea este o opera ie de prelucrare a suprafe eiinterioare a g urii cu scopul de a m ri precizia i netezimea ei învederea unei asambl ri (fig.8.17). Sculele folosite în acest scop senumesc alezoare.

Sculele utilizateSculele principale folosite la ma inile de g urit sunt:

burghiele, l rgitoarele, adâncitoarele, lamatoarele, tarozii,alezoarele.

Burghiele se împart în: elicoidale, cu canale drepte decentruire, late, pentru g uri adânci, inelare.

Burghiele elicoidale se confec ioneaz cu coada cilindric dediametru 0,1-12 mm i cu coada conic de diametrul 10 - 75 mm.

Burghiele cu canale drepte se folosesc la prelucrareaurilor în materiale maleabile i în piese sub iri.

Burghiele de centruire se întrebuin eaz la executareaurilor de centrare, necesare pentru fixarea semifabricatelor în

vârfuri (la strunjire).Burghiele late au form de lope i i se folosesc la

executarea g urilor în semifabricatele turnate i forjate cu duritateînalt .

Burghiele pentru g uri adânci se confec ioneaz cu canalede r cire.

Burghiele inelare sunt utilizate la prelucrarea unor g uriadânci i cu diametrul mai mare de 60 mm.

115

Zencuitoarele (fig.8.18,a) sunt scule cu 3 - 4 din i. Dupconstruc ie pot fi: elicoidale cu coad conic – pentru dimensiunimici (d 35 mm) i elicoidale cu alezaj conic, care pot fi: cu din imonoli i (pentru diametre de pân la 80 mm) sau cu din i reglabili(pentru diametre pân la 100 mm).

Alezoarele (fig. 8.18, b) au un num r mare de din i (6-18).Dup forma g urii ce se prelucreaz alezoarele pot fi cilindrice iconice. Dup modul de utilizare ele se împart în mecanice imanuale, iar dup construc ie – în alezoare monolit i cu din idemontabili. Pentru a m ri durabilitatea p ii a chietoare aalezorului, din ii se armeaz cu pl ci din aliaje dure.

Tarozii (fig. 8.18,c) din punct de vedere al ac ion rii seîmpart în: manuali, la care partea de calibrare nu se detaloneaz ,i de ma in , în care detalonarea se face pe toat lungimea p ii

de lucru. În cazul când lungimea g urii este mai mare decâtpor iunea a chietoare a tarodului, atunci pentru filetare se folosescdoi sau trei tarozi. Primul tarod de dimensiuni mai mici decâtdiametrul final realizeaz degro area, efectuând circa 60 % dinlucrul mecanic de a chiere, al doilea este tot de degro are cuproducerea a circa 30 % din lucru, iar al treilea – de finisare –efectueaz circa 10 % din lucrul mecanic de a chiere .

Dispozitivele folositeSculele cu coad conic se pun în orificiul tronconic al

axului principal direct sau prin intermediul unor conuri dereduc ie, iar sculele cu coad cilindric se prind într-o mandrin ,care la rândul ei, se fixeaz în orificiul axului principal.

O aplicare larg au dispozitivele de ghidare (fig.8.19),datorit c rora se evit trasarea. Ghidarea sculelor a chietoare întimpul lucrului se face cu ajutorul buc elor de ghidare, executatedin o el c lit i rectificate cu o înalt precizie.

Cel mai frecvent semifabricatele se fixeaz cu ajutorulurm toarelor dispozitive: pl ci de strângere (fig. 8.20,a),menghine pentru ma ini (fig. 8.20,b), prisme (fig. 8.20,c).

116

B

B

l 1 l 2 l 5

l 4l 3

Ll

Al 1 l 2

A2

l 1 l 4l 3

l 5

l l 5 l 4

l 1 l 2 l 5

L

Fig. 8.18. Sculele utilizate la ma inile de g urit:rgitor (zencuitor) (a); alezor (b); tarod (c);

(1 – partea util , 11 – partea a chietoare, 12 – partea de ghidare,13 – gât, 14 – coad , 15 – antrenor, i 2 - unghiul la vârf)

S1 2V

Fig. 8.19. Dispozitiv de ghidare:1 – semifabricat; 2 – buc e de ghidare

A-A

B-B

117

Pentru prinderea semifabricatelor ce cere fixare special ,se folosesc echere simple (fig. 8.20,d) i universale (fig. 8.20,e).

Fig. 8.20. Dispozitivele utilizate la ma inile de g urit:pl ci de strângere (a); menghine pentru ma ini (b); prisme (c);

echer simplu (d); i echer universal (e)

Construc ia i geometria burghiului elicoidal

ile i elementele burghiuluiBurghiul elicoidal (fig. 8.21) este compus din: partea util

1, în care se include partea a chietoare 11 i partea de ghidare 12;gâtul 13; coada 14, care poate fi conic (în acest caz burghiul sefixeaz direct în axul principal reduc iilor) sau cilindric (pentrufixarea în mandrin ), antrenorul 15 – serve te pentru transmitereamomentului de torsiune i ca spijin la extragerea burghiului dinorificiul axului principal.

a) b)

c)d)

e)

Semifabricatul

118

l5

l4 l2

l 3

l

l1

6

7 8 9 1 0 1 1

1234

5

1 2

1 3

1 4

Fig.8.21. Elementele burghiului elicoidal

Partea a chietoare (fig. 8.21,b) are doi din i a chietoridesp i prin miez (13). Fiecare dinte a chietor are o fa dedegajare (12, 14), o fa de a ezare (5, 11), un t principal (4, 7)i îndeplinesc lucrul principal de a chiere. T ul transversal (10)

se formeaz la intersec ia fe elor de a ezare. Pe partea util aburghiului sunt prev zute dou canale elicoidale (1, 6) pentruevacuarea a chiilor. Partea de ghidare 12 este prev zut cu dou

uri secundare (2, 8) de-a lungul fe elor (3, 9), care asigurghidarea burghiului în procesul g uririi.

Parametrii geometrici ai burghiului elicoidalBurghiul elicoidal are urm torii parametri:

- unghiul de a ezare se distinge în planul A-A paralelcu axa burghiului (fig. 8.22). Pentru punctul considerat X seschimb de la min 7 la periferia burghiului pân la max 26la centrul lui;

a)

b)

119

2

C

C

x

x

2

2

B

BA

A

Fig. 8.22.Geometria burghiului elicoidal

- unghiul de degajare se m soar în planul B-Bperpendicular pe t ul principal. Pentru punctul X se schimb dela 3 la vârful burghiului la 30 la periferia lui;

w - unghiul de înclinare a canalului elicoidal determinrimea unghiului de degajare i variaz de la 10 (la g urirea

materialelor fragile) pân la 45 (pentru materiale maleabile);1 – unghiul conului invers variaz între 0,05 - 0,1 mm la

100 mm lungime a p ii utile. Serve te pentru a evita strângereaburghiului în timpul g urii;

2 - unghiul la vârf, cuprins între t urile principale, serealizeaz prin ascu irea burghiului i valorile lui se aleg în func iede materialul de prelucrare:

- pentru fonte, o eluri, bronzuri - 2 =116...118 ;- pentru aliaje u oare (duraluminiu, aluminiu .a), aluminiu -

2 = 140 ;- pentru ebonit , marmor , materiale fragile - 2 = 80...90 ;

- unghiul de înclinare a t ului transversal esteunghiul dintre proiec ia t ului transversal i proiec ia t ului

90

90

C-C

B-BA-A

120

principal pe un plan perpendicular pe axa burghiului ( =50...55 ).

MODUL DE LUCRU

1. Se studiaz no iuni teoretice, construc ia i func ionareastrungului normal i ma inei de g urit, procedeele deprelucrare, sculele i dispozitivele necesare.

2. Se studiaz construc ia i geometria cu itului de strunjire iburghiului elicoidal.

3. Se caracterizeaz cu itul de strunjire i burghiul elicoidalindicate de profesor i se produc m sur rile elementelor, iunghiurilor ale sculelor numite, rezultatele se înscriu întabelurile 8.1 i 8.2.

Tabelul 8.1Caracteristica i unghiurile cu itului de strunjire

Den

umir

easc

ulei

Mat

eria

lul

ii ac

tive Unghiurile, grade

În planul secantprincipal

În planul de bazÎn planul

dechiere

1

Tabelul 8.2Caracteristica i unghiurile burghiului elicoidal

Den

umir

ea b

urgh

iulu

i

Mat

eria

lul p

iich

ieto

are

Elementele constructive aleburghiului

Unghiul, grad

Dia

met

rul,

D, m

mL

ungi

mea

,L

, mm

Lun

gim

ea p

iiut

ile,

l, m

m

Gro

simea

mie

zulu

i,b,

mm

La

vârf

, 2

De

încl

inar

e a

ului

tran

sver

sal,

Con

ului

inve

rs,

1

De

încl

inar

e a

cana

lulu

i elic

oida

l,

121


1. Denumirea i scopul lucr rii.2. Procedeele de prelucrare la strung i ma ina de g urit i

schemele de prelucrare.3. Schi a cu itului drept cu indica ia elementelor i parametrilor

geometrici.4. Schi a burghiului elicoidal cu indica ia elementelor i

parametrilor geometrici. 5. Tabelele 8.1 i 8.2 completate.

ÎNTREB RI DE CONTROL1. Elementele constructive ale strungului normal i destina ia lor.2. Procedeele principale de prelucrare la strung.3. Dispozitivele principale la strunjire.4. Principiul de alc tuire a lan urilor cinematice.5. Elementele i parametrii geometrici ai cu itului.7. Numi i p ile ma inii de g urit 2A135 i destina ia lor.8. Indica i opera iile, care se efectueaz la ma inile de g urit.9. Caracteriza i dispozitivele folosite la ma inile de g urit.10. Descrie i sculele principale folosite la ma inile de g urit.11. Care sunt elementele i parametrii geometrici ai burghiului?

120

BIBLIOGRAFIE

1. P.Postolache., Iu.Ciofu., V. auga. Prelucrarea prindeformare plastic i sudarea materialelor. Îndrumar delaborator.– Chi in u, U.T.M.: 2000.2. P.Postolache., Iu.Ciofu., G.Dântu. Studiul materialelor isudarea. Îndrumar de laborator.- Chi in u, U.T.M.: 1999.3. A.Palfavi .a. Tehnologia materialelor. Publica ie reprintdup edi ia editurii. Didactice i Pedagogice. - Bucure ti, 1985,Chi in u, tiin a.: 1993.4. E.Alexeev., V.Melnic. Svarca pri stroitelinîh i montajnîhrabotah. Editura Construc ii. - Moscova.: 1969.5. C.Ciochin ., I.M loreanu., A.Florescu., C.Moldovanu.,O.Calancia., R. D nil . Tehnologia materialelor. Îndrumarpentru lucr ri de laborator. – Ia i, Universitatea Tehnic"G.Asachi".: 1993.

121

CUPRINS

Lucrarea nr.1. Metode, tehnici i aparate de analiz a structurii materialelor............................................3

Lucrarea nr.2. Studierea aliajelor metalice................................19

Lucrarea nr.3. C lirea i revenirea o elului...............................35

Lucrarea nr.4. Executarea formei temporare în dou rame cu model sectant.................................................44

Lucrarea nr.5. Studierea procesului de laminare a metalelor.............................................................58

Lucrarea nr.6 Sudarea cu arc electric descoperit (manual ) - studierea surselor pentru arc la sudare i stabilirea regimului de sudare.............62

Lucrarea nr.7 Studierea sud rii cu flac ra oxiacetilenic ..........82

Lucrarea nr.8 Prelucrarea la strunguri i ma ini deurit..................................................................95

Bibliografie .............................................................................120

indrumar la studiul materialelor

Documents