Indrumar La Studiul Materialelor

Download Indrumar La Studiul Materialelor

Post on 13-Aug-2015

120 views

Category:

Documents

4 download

TRANSCRIPT

UNIVERSITATEA TEHNIC A MOLDOVEISTUDIUL $I TEHNOLOGIAMATERIALELORndrumar pentru lucrri de laboratorCHI$INU2006UNIVERSITATEA TEHNIC A MOLDOVEIFacultatea Inginerie yi Management nConstruc(ia de MayiniCatedra Studiul yi Tehnologia MaterialelorSTUDIUL $I TEHNOLOGIAMATERIALELORndrumar pentru lucrri de laboratorCHI$INUU.T.M.2006Prezentalucrareestedestinatstudentilorspecialittilor de inginerie si management 521.8, Inginerie imanagementnconstruciademaini,Inginerieimanagementntransport,Transporturiinternaionale,precumpoatefiutilizatsipentruexecutarealucrrilordelaborator si de studentii de alte specialitti. ndrumarul esteelaborat de profesorii catedrei STM: lucrrile 1-3 si 5-8 dedr.I.Ciofu,lucrarea4dedr.I.Solpan,lucrarea5dedr.P.Postolache, lucrarea 8 de asist.univ. T.Nitulenco.Elaborare:conf.univ., dr. Iurie Ciofu conf.univ., dr. conf.univ., dr. Iurie Solpan Tatiana NitulencoRedactor coordonator:conf. univ., dr. Iurie CiofuRecenzent: conf. univ., dr. Tudor Alcaz U.T.M., 2006Petru PostolacheSTUDIUL $I TEHNOLOGIA MATERIALELORndrumar pentru lucrri de laboratorElaborare: Iurie Ciofu Iurie Solpan Tatiana NitulencoBun de tipar 24.01.06Formatul 60 x 841/16.Hrtie ofset. Tipar ofset. Tirajului 300 ex.Coli de tipar8,0Comanda nr.U.T.M., 2004, Chisinu, bd. Stefan cel Mare si Sfnt, 168Sectia Redactare si Editare a U.T.M.2068, Chisinu, str. Studentilor, 11.Petru Postolache3Lucrarea de laborator nr. 1METODE, TEHNICI $IAPARATE DE ANALIZ ASTRUCTURII MATERIALELORScopullucrrii:cunoastereametodelordeanalizemacroscopic si microscopic a structurii materialelor, studiereaaparatajului utilizat.Utilajeyimateriale:probepentruanalize,chimicale,dispozitive, microscop metalografic.NOTIUNI GENERALEExaminareastructuriimaterialeloryipreparareaprobelor metalograficeSecunoastecstructuramaterialelordeterminpropriettileacestora.Prininfluentafactorilorexteriori(presiunea,temperatura,radiatia)siinteriori(compozitiachimic,graduldepuritates.a.)esteposibilmodificareastructuriimaterialelor,nscopulmbunttiriipropriettilorexistente sau obtinerii unei game de proprietti noi, impuse.Subnotiuneade structur sesubntelegeunansambludeelementedinconstitutiamaterialelorcareposedinterconexiune si care pot fi identificate,si studiate prin metodesi tehnicispeciale.Domeniulstiintificcaresepreocupdestudiereasidescriereastructurii materialelormetalice poart denumirea demetalografie.Epruvetelecaresefolosesclastudiereastructuriimaterialelor si aliajelor se numesc probe metalografice.nfunctiededimensiunileelementelorstructurale,structuramaterialelorsecunoaste,ngeneral,dedoufeluri:macrostructur yi microstructur.4Macrostructuraestestructuramaterialelormetalicecaresecaracterizeazprinelementededimensiunimari,carepotfivzutesistudiatecuochiullibersaucuajutorulunordispozitive,deexemplu,lupe,darcuputereademrirenumaimare de 30 ori.Examinareamacrostructuriipoartdenumireadeanalizamacroscopic. Analizamacroscopicseexecutpesuprafata de rupere sau pe sectiuni speciale. Prin aceast analizsestudiazformasiaranjareaelementelorstructurii,(granule,grunti), orientareafibrelorn piesele prelucrate prin deformareplastic(forjareasimatritarea),calitateambinrilorsudate,structuradendriticnpieseleturnateetc.Lafel sedepisteazsisestudiazdefectelestructuriiincluziuniledegazesubformdeporozitti sigoluri,retasurile,fisurile,incluziuniledezgur, neomogenittile chimice (licvatiile de sulf si de fosfor)s.a..Probapentruanalizamacroscopicsedebiteazdinloculstabilit,suprafatadestudiufiindorientatndirectiarespectivpentruafictmaiexpresivsicorespunztoarecercetrilorncauz.Sepractic,deobicei,debitareaamaimultorprobe,variindloculdebitriisiplanuriledeorientare.Dup debitare, proba se studiaz cu ochiul liber,apoi suprafatadeexaminaresesupuneprelucrriimecanice(frezare,rectificare)simanuale(pilire,slefuire)nscopulobtineriiuneisuprafete plane si netede, care se curt cu un tampon de vat.nastfeldestareprobadejapoatefiexaminatocularsauculupanscopulidentificriisistudieriistructurii (forma,dimensiunilesiaranjareagranuleloretc.),precumsiaimperfectiunilorlanivelulmacroalgolurilor,rupturilor,porozittilor etc. Pentru examinarea mai calitativsi profund aacestorparticularitti,precumsipentrudezvluireasiexaminareaaltordefectiunisipropriettistructurale,probelemetalografice,prelucratemecanic,sesupuntratamentului5chimic:ataculcureactivchimic,specificpentrufiecaretipdecercetare.Microstructura materialelormetalicereprezintoconstructie fin a structurii, care poate fi evidentiat numai prinataculchimicmetalografic(decaparecusolutiichimicespeciale)siexaminatcuajutorulaparateloroptice(microscoape) cu gradul de mrire pn la2000 ori.Examinareamicrostructuriisenumeste analizmicroscopic. Prin analiza microscopic pot fi determinate:- pentrumaterialemetalicemonofazice:forma,dimensiunile si orientarea gruntelui;- pentrumaterialemetalicepolifazice:formasidimensiunilegruntilordinfiecarefaz,orientarealorreciproc,raportulntreeisidistribuirealornspatiuetc.;- cantitateasiraportulelementelor(compusilor)chimicin structur,- incluziunile nemetalice (oxizi, sulfizi etc.);- modificrile structurale cauzate de tratamentele termice,termochimice, actiunile mecanice etc.;- imperfectiunilestructuralelanivelulmicro:microfisuri,microsufluri, microsegregatii etc.Analiza microscopic include n sine:1. Prepararea probelor metalografice respective;2. Examinareaulterioaraacestoracuajutorulmicroscopului metalografic.Preparareaprobelormetalograficeserealizeazprinurmtoarele etape:1. Debitareaprobei.2. Pregtirea suprafetei plane.3. Decaparea micrografic (atacul chimic metalografic).ncontinuarevomfacecunostintcuspecificulacestoretape.6Debitareaprobei seproducenloculpotrivit,ndependentdescopurileanalizeimicroscopice.Tiereaepruvetei se face prin diferite metode: de mn cu bomfaierul,mecaniccufrez-disc,cucutitdestrungire,cudiscabrazivs.a.,electromecanic.Cerinteleprincipale,impuseladebitareaprobeisunt:alegereacorectalocului,planuluisidirectieidetiere(maialespentrumaterialedeformatesianizotropice,monocristaline)sineadmitereanclziriiprobeintimpuldebitriisiprelucrriilatemperaturicarepotprovocaschimbristructuralealematerialuluicercetat,pentrucesepractic rcirea locului de tiere.Cele maiutile forme ale probelorse considerprobelecilindrice cu diametrul de 10 - 15 mmsi nltimea de 0,7 - 0,8mmdindiametrulprobeisauprismelecubazaptrat(10x10mm, 12x12 mm) si nltimea de 10 mm (fig. 1.1, a, b). n cazulprobelor mici (din srm, foi, piese mici etc.), ele se montez ndispozitivespeciale.Probelesetoarnncilindricavi(inel,montur)n aliaje speciale,usor fuzibile (aliajulWood)saunmasplastic(polistiren,bachelit)(fig.1.1,c).nunelecazuri,epruvetelesemonteazndispozitivespeciale:menghindemn s.a. (fig.1.1,d). a)b) c) d)Fig. 1.1. Probe microscopice: a) cilindric; b) ptrat;c) n montur (1- cilindru cav, inel;2 mas plastic;3 prob); d) prins n dispozitiv de mn (1 dispozitivde strngere, 2 prob)1310213121012127Pregtireasuprafe(eiplanedecercetareesteadouaetapdeproducereaprobeimetalograficemicrocareserealizeaz,larndulsu,prinslefuireasilustruirea(polizare)suprafetei alese. Aceste prelucrri potfi executate cumna saulamasini,dispozitivespeciale(200-1400tur/min).Attntr-uncaz, ct si n altul proba se tine n mn si se roade cu suprafatarespectiv de hrtie smirghel.$lefuireaseexecutcuhrtiesmirgheldediferitgranulatie, n ordine de la granulatia mare la cea mic (tab. 1.1).Tabelul 1.1Caracteristica hrtiei smirghel(GOST 10054 - 88)Slefuireancependirectiaperpendicularaneregularittiloraprutedupdebitareaprobeisiseexecutpnladisparitiaacestora.Apoisetrecelahrtiasmirgheldealt numr, lund n considerare c la fiecare schimbare a hrtieiprobasespalbinedeproduseleslefuirii,iardirectiaslefuiriitotdeauna se schimb la 90.Nu se admite trecerea brusc a hrtieismirghel de la unnumrmarelaunnumrmultmaimic,fiindcnacestcazrezultatulprelucrriivafinecalitativ:nmicroadnciturivaptrunde praf, aschie, abraziv, ceea ce se va evidentia n etapeleulterioaredepreparareaprobeisivacereprelucrareasarepetat. n cadrul slefuirii la fel nu se admite apsarea fortat aHrtia nr.Granule, mHrtia 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 5-3,58probeipentruurgentareaprelucrrii,fiindcnacestcazseproducenclzireasuprafeteiprelucratesiptrundereaneaaparticulelor abrazive, ceea ceva defecta proba prin prezenta nimaginea structurii a punctelor negre.Slefuirea se realizeaz cuutilizareanumaiputina4-5tipuridehrtiesmirghelsisefinalizeaz, de obicei, cu hrtia M 20 sau M 10.Lustruireaprobelorseexecutcumnasaumecanic,numainlocdehrtiesmirghelsefolosescdiferitepnze,testuri (postav, fetru, catifea) impregnate cu solutii speciale delustruire.Solutiapentrulustruirereprezintosuspensiesrac(5-15glaun1itrudeap)amaterialelorabrazive(oxiddecrom,oxiddealuminius.a.)deodispersitatefin(particulelede ~ 1 m).Pentrualiajele dure,n calitatedematerial abrazivdelustruire,poatefifolositprafuldediamant(101m).Astfel de lustruire se numeste mecanic.ncazulcndncomponentasolutieidelustruireseintroducsisubstantechimicecareparticiplapolizareasuprafeteirespective,lustruireasenumestechimico-mecanic.Astfeldelustruireserealizeaz,deexemplu,cupastaGOI,ncomponentacreiaintrstearin,materialeabrazivesiacidaleic.UtilizareapasteiGOIurgenteazlustruireaprobeimetalografice. Mai exist si polizarea electrochimic. Ea constndizolvareaanodicamicroneregularittilordepesuprafatalustruita probei,careseaseaznbaia electroliticncalitatedeanodncircuitulelectric,catodulfiindotelinoxidabil.Latrecerea curentului electric proeminentelesuprafetei se dizolv.Calitateaacesteilustruiridepindedetipulelectrolitului,densitatea curentului electric la anod si tipul polizrii.Polizareasepetrecetotcuschimbareadirectieidelustruirepnlaobtinereasuprafeteiabsolutnetededeoglind, care se obtine, de obicei,n 5-10min. Dup lustruire,proba se spal cu ap,iar suprafata lustruit se spal cu alcool,apoiseusuccuvatuscatsauhrtiedefiltru.Probele9lustruitesepstreazntr-unvasspecial(exicator)cuclorurde calciu pentru a fi protejate de oxidare.Dupacesteetapenusecunoastesinupoatefiexaminatmicrostructura probei. Totodat, pe aceste probe potfiobservatesistudiatediferiteimperfectiuni:goluri,fisuri,porozitti,precumsiincluziuninemetalice(oxizi,sulfuri,silicatietc.),careseevidentiazprinnisteculorideosebitedeculoarea metalului (aliajului) de baz.Decapareaesteultimaetapdepreparareaprobeimetalograficemicrosiarecascopscoatereanevidentamicrostructuriimetalului(aliajului)studiat.Decapareaserealizeazprintr-unatacchimicalsuprafetelorlustruitecudiferitesubstantechimice(acizi,baze,sruri)subformdesolutiicuapsausolutiiobtinutedin substantelenominalizate.Fiindc prtile componenteale structurii materialului examinatposeddiferitevalorialeenergiilorliberesi,respectiv,diferitactivitatechimic,nrezultatulactiuniireactivuluiasuprasuprafeteilustruitepeeasevorevidentiaelementelemicrostructurii (gruntii, hotarele, iesirea dislocatiilor etc.) ce semotiveaz prin dizolvarea sau colorarea deosebit a acestora.Secunoscmaimultemetodededecapare: decapareachimic(cuscufundareaprobeinreactivchimiccusuprafatalustruitorientatnsussaunjos,cuungereasuprafeteilustruitecureactiv), decapareaelectrolitic,decapareatermic nvids.a.Duratadecapriidepindedetipulmaterialuluisistructuraacestuia,darnudepseste,deobicei,cteva secunde.Dupdecapare,probasespalcuap,iarsuprafatastudiatcualcoolsesiusuc.Dacstructuranuesteclar,decapareaseconsiderinsuficientsieaserepetnmodstabilit.ncazulcndsuprafataadevenitpreantunecatsiroas,probaseconsidersupradecapat.Pentrunlturareaacestei defectiuni prepararea probei se repet, ncepnd cu etapa10lustruiriisiladecaparesemodifictimpuldecapriisi(sau)compozitia reactivului etc.Dupproducereadecapriisiobtineriiprobeimetalografice micro calitative ea se examineazla microscopuloptic metalografic.Microscopul metalografic este un aparat de optic fin,complicatsicostisitor.Fiindclaastfeldemicroscopseexamineazmaterialeleopace,elformeazimagineanbazaluminiireflectate (fig.1.2). a)b) c)Fig.1.2.Schemadereflectarearazelordeluminladiferiteetapedepreparareaprobeimetalografice:a)dupslefuire;b)dup lustruire; c) dup decaparea probeiVomfacecunostintcuconstructiasiprincipiuldefunctionarealmicroscopuluiopticmetalografic(schemaoptic) n baza microscopului de tip MIM7.Acestmicroscopareconstructiavertical,estedestinatvizionrii oculare sau (si) fotografierii obiectelor studiate si esteconstituit din urmtoarele componente de baz: sursa de lumin,suportulcuunstativ,corpulinferiorcucamerafoto,corpulsuperiorcuunobiectivsiuntubvizual,ncareseinstaleazocularul,port-obiectsi sistemulmecanicdereglare.SchemaopticdeprincipiuamicroscopuluiMIM-7esteprezentatnfigura 1.3.Razele de lumin provin de la sursa de lumin 1 (bec cuincandescent),sereflectdelaoplacreflectoare(oglind)2sitrecprintr-unsetdediafragmesilentile3,underazelese11paralelizeazsiseconcentreaz,formndunfluxdeluminputernicsiregulat,ceestenecesarpentruaobtineoimaginecalitativ.Fig.1.3.SchemaopticdeprincipiuamicroscopuluiMIM-7:1-sursdelumin;2,9,12plcireflectoare(oglinzi);3setdelentilesidiafragm;4pentaprismreflectar;5placsemitrasparent;6obiectiv;7msutport-obiect;8probmetalografic;10ocular;11fotoocular; 13 plac sau pelicul fotoApoifluxuldelumintreceprinprismareflectar4,placa semitransparent 5, obiectivul 6 si se reflect n sfrsit delasuprafatacercetataprobeimetalografice8,stabilitpemsutaport-obiect7.Razelereflectatedelaprobametalografic8traverseaznsensopusobiectivul6,placasemitrasparent5si,reflectndu-sedelaplaca9,transmite1234567891011121312imagineaprodusnocularul10,undeeasiesteprivitdeochiulcercettorului.Pentruafotografiastructuraprobei,dispozitivul (tub) pe care suntmontate ocularul 10si oglinda 9se deplaseaz n pozitia prezentat cu linii ntrerupte, oglinda 9seretragedincalearazelorreflectatedelaproba8sieletrecrespectivprinfotoocularul 11,se reflectdelaplaca12siseproiecteazpeplacasaupeliculafoto13(ansamblulpieselor11, 12 si 13 formeaz camera de fotografiat).Asadar,microscopulopticaredestinatiadeamajoraputereaochiuluiumannscopulvizionriiunorobiectemicisiposedurmtoarelecaracteristicidebaz:puterea(gradul)demrire,putereadeseparare,adncimeadeptrunderesiapertura.Putereademrireamicroscopului MpoatefideterminatcaprodusuldintregraduldemrireaobiectivuluiMob si a ocularului Moc: M=MobMoc.Putereademrirepoatemaifiprezentatprinraportuldintreputereadeseparareaochiuluiuman dsiputereadeseparare a microscopului d1: M = d/d1.Putereadeseparare reprezintcapacitateadeareproducecelemaimicidetaliisiestedefinitprindistantaminimdintredoupunctealeobiectului examinat,aflatenacelasiplan care apar distinct n imagine.Puteriledeseparareadiferitoraparateopticesuntprezentate n tabelul 1.2.Tabelul 1.2Puterea de separare a aparatelor opticeAparate optice Gradul de separare d i d1Ochiul uman 0,2 0,3 mmMicroscop optic 0,0002 mm = 0,2 mMicroscop cu raze ultraviolete0,0001 mm = 0,1 mMicroscop electronic (1,5 2,0)10-4m13Microscopul MIM-7 admite urmtoarele mriri:n cazul vizionrii: de la M = 60 pn la M = 1440,n cazul fotografiei: de la M = 70 pn la M = 1350.VariatiideformareaputeriidemrirecumicroscopulMIM-7 sunt prezentate n tabelul 1.3.Tabelul 1.3Puterea de mrire a microscopului MIM-7 n cazul vizionriiocularePuterea de mrire aobiectivuluiPuterea de mrire a ocularuluix7 x10 x15 x20Obisnuit Puterea de mrire 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 X1440Pe lng caracteristicile sus-numite (puterea de mrire siputereadeseparare),trebuiedementionatsi adncimeadeptrundere(putereadesepararevertical)caredetermincapacitateaaparatuluidearedaclarimagineaunorpunctealeobiectuluiceseaflnplanuridiferitesi aperturacaracteristicaobiectivelor care indic capacitatea de a reda celemai mici detalii, deci de a forma calitatea (finetea) imaginii.APLICATII PRACTICEExaminareavizualamicrostructurii serealizeazprin urmtoarele actiuni consecutive:-nprimulrnd,seregleazsursadeluminamicroscopului n asa mod, cafluxul de lumin s fie concentratpe pozitia central si s asigure iluminarea omogen a cmpuluide vizibilitate;14-sealegeputerea(gradul)demrireamicroscopuluiprinformareaansambluluirespectivdeocularsiobiectiv(tab.1.3);-obiectivulsiocularulsemonteazpemicroscopnlocurile prevzute;-seregleazmsutaport-prob:peeaseinstaureazsuportul de prob si el se coordoneaz n asa mod, ca fluxul delumindelaobiectivsvinncentrulorificiuluisuportuluipentru prob;-probametalograficmicroseaseazpesuportulmsutei port-prob cu suprafata de examinatn jos, pe orificiu,spreobiectiv(estedeosebitdeimportantcaprobasfiebineuscat,altfelpicturiledeap,alcoolsaureactivpotsdefecteze suportul msutei si obiectivul microscopului);-cuajutorulsuruburilormacrosimicrodereglareserealizeaz focalizarea imaginii;-sestudiazmicrostructuraobiectuluiexaminat(prindeplasareamsuteicuprobametalograficseexamineazdiferite domenii ale suprafetei decapate nu se admiten acestscopmutareaprobeipesuprafatasuportuluimsuteiport-prob).Imagineaprivitpoatefifixatprindoumetode:prinschitarea sau fotografierea acesteia. La schitare se arat detaliiledebazalestructuriistudiate,ignorndcelesecundare(oxizi,zgrieturietc.),iarprinfotografieseredauexacttoateelementele microstructurii.Determinareadimensiunilor elementelormicrostructuriiseproducecuajutorulocular-micrometruluicarereprezintoplactransparentdesticlcuoscardeosut de diviziuni, aranjat n planul focal al ocularului.Utilizareaacesteiscri(sauplase)nuesteposibildeodat,fiindcnusestievaloareaunei diviziuni,carevariaznfunctiedegraduldemrireamicroscopului.Deci,pentrupracticidemsur,nfiecarecazconcret,initialsedetermin15scara ocularului, cu un dispozitiv din setul microscopului numitmicrometrudeobiectiv(obiect-micrometru).Obiect-micrometrulreprezintoplcutdemetalcuunorificiuncentru,pecareestefixatosticlutcuoscarde1mmcuosut de diviziuni (o diviziune are 0,01 mm).Determinareascriiocular-micrometruluiserealizeaznfelulurmtor:obiect-micrometrulseinstaleazpemsutamicroscopuluicuscaranjos,spreobiectiv,apoiscrileocularuluisiobiectivuluisesuprapunsisedeterminnumruldediviziunialescriiobiect-micrometruluisinumruldediviziuniialescriiocular-micrometruluicareaucoincislaaceeasi distant (fig.1.4).Prin urmare, scara ocularului poate fideterminat dup formula:,NC MocCocob ob =n care:Mob- numrul diviziunilor obiect-micrometruluisuprapuse pe Noc;Noc - numrul diviziunilor ocularului microscopuluisuprapuse pe Mob;Coc - scara metric a ocularului, mm;Cob - scara metric a obiect-micrometrului (0,01 mm).Fig.1.4. Determinarea scrii metrice a ocularului microscopului:1 scara obiect-micrometrului, 2 scara ocularului16 7 5 4 3 2 1216Asadar,aflndscarametricaocular-micrometrului,putem dejadeterminavalorilemetriceliniarealeoricreipiesedinmicrostructuraprobei,dimensiunilegranulelor,grosimeastraturilor, dimensiunile impurittilor 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 msurarea acestora, n cazul gruntilor mari:Dgr = Noc Coc, [mm],unde:Dgr - dimensiunea gruntelui;Noc numrul de diviziuni ale scrii ocularului ce revinacestui grunte;Coc valoarea unei diviziuni a scrii ocularului, mm;b)prinaflareadimensiuniimedii(Dmgr),ncazulgruntilor mici:,AC NDoc ocmgr=[mm],unde:Noc numrul de diviziuni al scrii ocularului carerevine numrului de grunti A; Coc scara metrica ocularului, mm.25 4 3 2 1215 4 3 2 11217Grosimeastratului Bsedetermincaprodusulntre Nocnumruldediviziunialeocularuluicerevinstratuluisi Cocvaloarea metric a unei diviziuni; n mm:B = Noc Coc.Asadar,nbazaexaminriiprobeimetalograficemicro,cuajutorulmicroscopuluiopticmetalograficputemobtineurmtoareledate de baz:- tipul structurii, numrul constituentilor structurali,-formasidimensiunilegruntilorsiimperfectiunilorstructurale,-tipuldeprelucrareamaterialului(turnare,deformareplastic, tratare termic, termochimic etc.),-raportulaproximativntreconstituentiistructuralisielementele chimice din aliaje,- alte proprietti.MODUL DE LUCRU1. Se studiaz notiunile teoretice la analiza metalografic,constructia, functionarea si caracteristicilemicroscopului metalografic MIM 7 (se schiteaz sche-ma optic).2. Sestudiazrealizareaaplicatiilorpracticencadrulanalizei microscopice.3. Se vizioneaz, se schiteaz si se descriu microstructurilemono- si bifazic.4. Sedeterminscarametricaocular-micrometrului(sauaplaseiocularului)sisedetermindimensiunilegranulelor,straturilor,impurittilor(pori,fisuri,incluziuni nemetalice etc.).5. Se ntocmeste un raport la lucrare.18CONTINUTUL DRII DE SEAM1. Denumirea lucrrii.2. Scopul lucrrii.3. Partea teoretic (cu schema optic a microscopului).4. Parteapractic-determinareascriimetriceaocular-micrometrului (sau a plasei ocularului) sidimensiunilorgranulelor, straturilor, impurittilor.NTREBRI DE CONTROL1. Cereprezintstructura(macrosimicro)amaterialelormetalice?2. Ce reprezint analizele macro si microscopice?3. Care sunt obiectivele analizelor macro- si microscopice?4. Cereprezintsicumsepreparprobelemetalograficemacro si micro (etapele, materialele si tehnicile)?5. Care este principiul de functionare a microscopului opticmetalografic?6. Artatisiexplicatischemaopticsicaracteristiciledebaz ale microscopului MIM 7.7. Cumserealizeazexaminareavizualsifotografiereastructurilor la microscopul metalografic?8. Ce reprezint si pentru ce servesc ocular-micrometrul siobiect-micrometrul?9. Cum se produce determinarea dimensiunilor elementelormicrostructurii?19Lucrarea de laborator nr. 2STUDIEREA ALIAJELOR METALICEScopullucrrii:cunoastereabazelorteorieialiajelorsiadiagramei de echilibru "fier-carbon", studierea aliajelor n baza fieruluisi a cuprului.Materialeyiutilaje:microscopulmetalografic,probemetalograficealealiajelornbazafieruluisicuprului,fotografiialemicrostructurilor aliajelor metalice.NOTIUNI GENERALEDat fiind faptul c materialele pure posed, de obicei, propriettifizico-mecanicesitehnologicesczute,elesuntputinutilizatenramurileeconomieinationale(exceptii:electro-radiotehnic,centraleatomice, cercetri stiintifice s.a.).Pentruobtinereamaterialelorconstructoarecupropriettilemecanice si tehnologice bune si variate, aufostinventate materiale nbazametalelor,numitealiajemetalice.Astzialiajelemetaliceconstituiebazamaterialatehniciisisuntfolositentoatedomeniileindustriei, precum si n constructie, agricultur, medicin s.a.Aliajele reprezint materiale obtinute prin contopire, sinterizaresau sublimare a dousau maimulte componente.Dreptcomponentipotservi elementelechimice(metalesi nemetale)si compusii chimici(carenudisociazlanclzire).nfunctiedenumrulcomponentiloraliajele pot fi binare, tertiale etc.Aliajelemetalicesenumescaliajencarecelputinuncomponent,celdebaz,esteunmetal.Totalitateaaliajelorobtinutedinaceiasicomponentindiferiteproportiiconstituieunsistemdealiaje.n functie de tipul de interactiune a componentilor n stare solidnstructuraaliajelorsecunosccomplexuridegrunti,numiti20constituentistructurali,carepotfidedoufeluri:omogenisaueterogeni.Constituentiiomogeni(semainumescsifaze)nupotfimprtitinelementeledealtnatur.Acesteasunt componen(i(elementelechimicesi compusii chimici) yisolu(ii solide (atomii unuicomponent,numit dizolvat,searanjeaznnodurilesaugolurileretelei cristaline a altui component de baz, numit dizolvant).naliajeesteposibilformareaunui amestecdin dousaumaimulte faze (componenti)carenu interactioneazn stare solid, el senumeste amestec mecanic (constituent eterogen).Studierea aliajelor include studierea diagramelor de echilibru.Diagramadeechilibrureprezintinterpretareagrafica striisi structurii aliajelor n dependent de temperatur si compozitie.Dindiagramputemaflatemperaturiledetopiresidetransformrifazice(structurale)pentruoricealiajdinsistemuldat,compozitiasiraportulcantitativntrefazelealiajuluilatemperaturadatetc.Informatiaobtinutdindiagrameledeechilibruservesteladeterminareatemperaturiitratriitermiceaaliajelor,temperaturilortehnologicedeprelucrare(prindeformareplastic,laturnare)s.a.Diagrameledeechilibrupentrualiajebinare(cudoicomponenti)seconstruiesc n coordonate cu trei axe: dou verticale, termice (pentrufiecare din componenti) si una orizontal, de compozitie. Notiunileteoreticereferitoareladiagrameledeechilibruvorfinsusitenpracticprinstudiereadiagrameideechilibruaceluimaifrecvent utilizat sistem de aliaje - diagrama binar Fe-C (fig. 2.1).21Fig. 2.1. Diagrama de echilibru Fe C( A* - este un punctconventional pentru o variant simplificat a diagramei)Fierul esteunmaterialplasticcutemperaturadetopire1539C.Suntcunoscutedoumodificri polimorfice alefierului:cubcu volum centrat (C.V.C.) si cub cu fete centrate (C.F.C.).Latemperaturimaijoasede768Cfierulareconstructiacristalin C.V.C. si este feromagnetic. Aceast modificare este numitfierul- o(Feo).nintervalul768910Cfierulareaceiasireteacristalin dar este lipsit de magnetism, este nemagnetic (paramagnetic)- aceast modificare a fierului se numeste fierul- | (Fe).Latemperaturade910Cfierul- |se transformn fierulcureteaua cristalin sub form de cub cu fete centrate si este numit fier- CA*LichidAu+LL+CeICELe1+CeILe2+CeIAu+CeII+Le1LedeburitPe+CeII+Le2 Pe+CeIIPerlitQAu+CeIIFr+AuGPSFAu0,8 2,14 4,3 6,67L4009106007681100DK0,02153913921147727% , CFr+Pe010 20304050 60 70 80 90 100Fe3C,%FrQ(0,006 %, C)Fr+CeIII22(Fey). n sfrsit, la temperatura 1392C fierul - trece din nou n cubcu volum centrat. Aceast modificare, numit fier- o (Fe), exist pnla temperatura de topire.Carbonulexistnnaturndoumodificri:cagrafitsicadiamant.Grafitularereteauacristalinhexagonalculegturiinteratomiceputernicenstraturisifoarteslabentreacestestraturi.Temperatura de topire a grafitului e de ~ 5000C. Diamantul prezintostructursimetriccubiccuforteledeactiuneinteratomicefoartenalte-aceaststructurseobtinen conditii specificedepresiunesitemperatur nalt.Avndatomiidedimensiunimici,carbonulformeazsolutiisolide de ptrundere a carbonului n interstitiile retelei fierului.Limitele de dizolvare a carbonului variaz considerabil n functiede tipul retelei cristaline a fierului si de conditiile termice.Solutia solid a carbonului n modificrile de fier o, | si o poartdenumire de ferit (Fr). Valorile maxime a carbonului n ferit sunt: la727C - 0,02 % (punctul P), iar la temperatura de camer - 0,006 %(punctul Q).Solutia solid a carbonului n fier - se numeste austenit (Au).Cantitatea maxim a carbonului dizolvat n fier - estede 2,14 %la1147C (punctul E).n afar de solutii solide, fierul formeaz cu carbonul, la6,67 % C, o compozitie chimic cu formula Fe3C,carea fost numitcementit(Ce).Cementitasecaracterizeazprinlegturiputernicentre atomii de Fe si C si prin duritatenalt. Totodat, cementita esteo substant energetic instabil care, la anumite conditii, se descompunecu formarea carbonului liber sub form de grafit.n continuare vom face o analiz succint a diagramei Fe C.Maisusdelinia ACD(linialichidus)toatealiajeleseaflnstare lichid, iar mai jos de AECD (linia solidus) - n stare solid.Transformrilefazicesubliniasoliduspoartdenumireaderecristalizaresaucristalizaresecundar,elesuntmotivatedetransformri polimorficeale fierului.23Linia ACindictemperaturiledeformareaausteniteidintopitur,linia CD-deformareacementiteidinfazalichid(CeI-cementit primar).Linia AE estelocul finisrii de formare a austenitei.Pe linia GSncepe si pe GP se termin formarea feritei din austenit, iar mai jos delinia ES (indic variatia solubilittii carbonului n fier - ) surplusul decarbonprsesteaustenitasiformeazcementit,numit secundar(CeII).Linia PQ reprezint variatiasolubilittii carbonului n fier- o ,maijosdeeasurplusuldecarbondinnouformeazcufierulcementit, numit deja ter(ial (CeIII).Un rol deosebitn diagrama Fe - C apartine punctelor C si S siliniilor ECF si PSK.n punctul C (4,3 %, 1147C) si pe linia ECF, la rcire, din fazlichidconcomitentcristalizeazdoufaze:austenitsicementit,formndamestecmecanic.Astfeldeprocessenumeste reac(ieeutectic,iaramesteculobtinut(eutectic)afostnumit ledeburit(Le):LcLe1 (AuE + CeIF).Un proces analogic, dar n stare solid, are loc n punctul S (0,8%C,727C)sipelinia PSK:larcire,dinaustenitseproduceunamestecmecanicformatdinferitsicementit(secundar).Acestprocesafostnumitreactie eutectoid,iaramesteculobtinut(eutectoidul) se numeste perlit:AuS Pe(FrP+ CeIIK).Prinurmare,subtemperaturade727C,seschimbsicompozitia ledeburitei:Le1 Le2(Pe + CeIIK).AliajeledinsistemulFe-Cseclasificastfel:cucontinutulde1147C 727C727C24carbonntre0si0,02%Celepoartdenumireade feritesau fiertehnic, ntre 0,02 si 2,14 %- o(eluri - carbon, iar cele cu continutulde carbon n intervalul 2,14...6,67 % se numesc fonte.ConforndiagrameideechilibruFe-Cdeosebimurmtoareletipuri de otel carbon: hipoeutectoide (0,02...0,8 % C), eutectoid (0,8% C), si hipereutectoide (0,8...2,14 % C).Respectiv,se cunosc urmtoarele tipuri de font: hipoeutectic(2,14...4,3%C),eutectic(4,3%C)si hipereutectica(4,3...6,67%C).Schematic structurile acestor aliaje sunt prezentate n figurile 2.2si 2.3.Fig.2.3. Structurile fontelor albe:a hipoeutectic; b eutectic; c hipereutecticFig. 2.2. Structurile otelurilor-carbon: a hipoeutectoid; b eutectoid; c hipereutectoida b cPeFrPePeCeIIa b cCeIIPeLeLeLeCeI25Aliaje fier-carbonA. FonteFontele,prezentatendiagramadeechilibru,senumesc fontealbe.Continutul de carbon n ele, n exces, fat de oteluri, se gsestesubformdecementit.Dincauzadurittiisifragilittiiridicatealecementitei si ledeburitei,prezente n structura fontei albe, utilizarea eila producerea articolelor este limitat. Fontaalbsefolosestelaconfectionareapieselorcefunctioneaz la uzare prin frecare sau compresiuni: cilindri de laminor, tvlugi pentru mori, roti de vagoane, axe cu came pentru motoare cuardereinternsial.nconstructiedinfontalbseconfectioneazcalorifere, articole de tehnic sanitar, tevi s.a.Parteamajorafontelorproduse(80 -85%)sefolosestencalitatedematerieprimlaelaborareaotelurilorsifontelordeconstructie (fontelor cenuyii), n care oparte de carbon se contine nstare liber sub form de grafit (Gr).Propriettilefontelorcenusiisi,respectiv,utilizarealorsuntdeterminatedeformasi dimensiunileincluziunilorde grafit,si de tipulbazeimetaliceaacestoracarepoatefiferitic,perliticsiferitico-perlitic.n functie de forma grafitului se cunosc urmtoarele categorii defonte:-fontecenuyii,ncareincluziuniledegrafitauformdefoite(n sectiune -filamente);- fonte maleabile, n care grafitul are form de cuiburi;- fontenodulare,ncaregrafitulareformdebile,noduli.Schematic, structurile acestor fonte sunt prezentate n figura 2.4.26Fig. 2.4. Structurile fontelor cenusii:a - font cenusie; b - font maleabil; c - font nodular(pentru toate felurile baza metalic este ferit)Fontele cenuyii,n dependent destructura bazei metalice, potfi: feritice, feritico - perlitice, perlitice. Fontele cenusii se obtin n bazdecristalizareafonteibrutecuvitezamicderciresiadaosulntopitur, ca modificator, circa 2 % de Si.ConformGOST1412-79fontelecenusiisenoteazculitereleCH (c ept uyryn ),urmatedecifre,ceindiclimitaderezistentlatractiune[x10MPa]:Cu10,Cu12-feritice;Cu15,Cu20-feriticoperlitice;Cu21,Cu24,Cu25,Cu30,Cu40Cu45-perlitice.n Romnia, conform STAS 568-82, fontele cenusii se noteazcu literele Fc (fonte cenusii)si cifrece reprezint limitarezistentei latractiune [MPa]: Fc 100, Fc 150, Fc 200 etc.Din fontele cenusii se confectioneaz prin turnare piese masive:batiurialemasinilor-unelte,bucsedeantifrictiune,corpuridemecanisme, pistoane, cilindri s.a.Fontelemaleabileseobtinprinrecoacereafonteialbelatemperatura de aproximativ 950 C n decurs de cteva zile.Formamaicompactagrafituluinfontamaleabiladucelacresterea considerabil a limitei de rezistent latractiune, totodat, semreste si plasticitatea n comparatie cu fontele cenusii.Acestefontesenoteaz,conformGOST1215-79,culiterelea b cFrGrFrGr GrFr27KH(xonxnuyryn )sidougrupedenumere:primularatlimitarezistentei la rupere [x10 MPa], iar al doilea - alungirea relativ (%).De exemplu Ku 30-6; Ku 33-8; Ku 35-10; Ku 45-7; Ku 80-1,5.ConformSTAS569-79fontelemaleabilesenoteazculitereleFma, Fmn, Fmp(F - font,m - maleabil,a - alb.n - neagr,p -pestrit)sicifreleadugatecereprezintminimlarupere,nMPa:Fma 400, Fmn 350, Fmp 600, Fmp 700 etc.Propriettile mecanice superioare ale fontelor maleabile au fcutposibilutilizarealorpentruexecutareaunorpiesedemareimportant:carteredereductoare,punti-spatepentruautovehicule,bucse, crlige etc.Fontelenodulareseobtinprinmodificareafonteloreutecticesau hipereutectice cu cantitti mici de magneziu (pn la 0,07...0,1 %)sauceriu(0,02...0,04%).Prininfluentamodificatirilorgrafitulobtineformasferoidal(nodular),iarpropriettilemecanicealefontelornodulare se apropie de propriettile otelului turnat, pstrnd avantajelespecificefontelor.Aceastaaservitlautilizareafontelornodularepentru fabricareaarborilorde motoare,pieselorpentru prese, pompe,tractoare, masini electrice etc.NotareaconformGOST7293-85sefaceculiterele BH(nt c oxonpount uyryn )sicifreleceindiclimitarezistenteilarupere [x10 MPa]: Bu35... Bu100.n Romnia fontele nodulare se noteaz cu literele Fgn (font cugrafit nodular) urmate de dou numere: primul indic limita rezistenteila rupere, n MPa, iar al doilea - alungirea relativ, n % (STAS 6071-82); Fgn 370-17, Fgn 400-12, Fgn 450-5, Fgn 500-7, Fgn 800-2.B. O(eluriPrelucrareafonteinotelconstnmicsorareacontinutuluidecarbonsialtorelementensotitoare.Acesteproceseseproducprinoxidarealor,iar apoi, prin dezoxidare si aliere, se continu eliminareaelementelorduntoare,agazelorsiaincluziunilornemetalice,28realiznd, totodat, compozitia prescris a mrcii respective de otel. nprezent otelul se elaboreaz prin trei procedee de baz: prin suflare deaer sau oxigen n convertizoare: n cuptoare cu flacr dup procedeulMartin; n cuptoare electrice.Elementelensotitoare(Mn,Si,S,P,N,O,H)influenteazpropriettile otelurilor n felul urmtor:manganul mresterezistentamecanic,micsoreazfragilitateala rosu, pe care o cauzeaz sulful;siliciulridicsimtitorrezistentamecanicsilimitadecurgere,micsoreaz stantarea;sulfulesteunelementnocivpentruoteluri:elreduceplasticitatea si rezistenta mecanic, rezistenta la uzur prin frecare si lacoroziune,formeaz sulfura FeS, care cauzeaz fragilitatea la rosu;fosforul conferoteluluifragilitatealarece(fragilitatealaalbastru), reduce plasticitatea materialului;azotul, oxigenul si hidrogenul formeaz n oteluri oxizi fragili,nitrati sau spatii cu gaze, care devin concentratori de tensiuni si duc lascderea propriettilor mecanice.Conformdomeniuluideutilizareotelurile-carbonsempartndou categorii mari: de constructie si de scule.Cele de constructie, la rndul su, se mpart n:- otel-carbon de uz general, obisnuit;- otel-carbon de calitate;- otel pentru prelucrare la masini-unelte automate.O(eluriledeconstruc(iecudestina(iegeneral,conformGOST380-88,sempartdupdestinatiesiduppropriettilegarantate,n3grupe:A-livrateduppropriettilemecanice,F-livratedupcompozitiachimic,B-duppropriettilemecanicesicompozitia chimic.Ele contin: sulf - 0,055...0,06 %, fosfor - 0,045...0,08 %.Notareaacestuigrupdeoteluri,conformGOST380-88,seface cu literele C1., urmate de cifrele0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. Aceste cifrenureprezintnimic,dectnumrulordinar,avndncresterepropriettile mecanice si cantitatea carbonului.29Simbolul otelului din grupele F sau Bncepe cu aceste litere, laprima grup litera A nu se indic. Gradul de dezoxidare (reducerea sieliminareaoxigenuluiaflatsubformdeFeOsi,respectiv,eliberareafierului) se indic prin adugarea la simbol a literelor: "xn" - xnnxm axc r ant , otel necalmat, "cn" - c noxonax c r ant , otel calmat, sau "nc" -nonyc noxonax c r ant , otel semicalmat. De exemplu: Cr.1 nc; FCr.3xn; BCr.6 cn.nRomnia,conformSTAS500/2-80,otelurilecarbonobisnuite se noteaz cu literele OL sau OT (O - otel, L laminat, T -turnat),urmatedeunnumr,careindicrezistentaminimlarupereprin tractiune, n N/mm2. De exemplu: OL - 300,OL - 500, OL - 700,OT - 600 s.a.Acesteotelurisefolosesccaelementedeconstructiimetalice:plcimetalicedefundatie,parapetedescri,balustrade,plasedearmtur n constructii beton armat, ferme, rame, sine etc.O(elul-carbon de calitate se elaboreaz conform GOST 1050-74ncuptoareMartinsi electrice(calmat,semicalmatsi necalmat)siposed ocompozitie chimic maiprecis, precum si cantittiredusede elemente duntoare: S, P < 0,04 %.Otelurileacestuigrupsenoteazcudoucifrecareindiccontinutul mediu de carbon n sutimi de procent: 08, 10, 15, 20, ... 85.Otelurile prevzutepentru executarea pieselor prin turnare dup cifreau liter mare A: 15H, 45H etc.ConformSTAS880-80(Romnia)simbolurileacestoroteluricuprindliterele OLC(O -otel,L -laminat,C -de calitate)sicifre,care indic continutulde carbon n sutimi de procent: OLC 10, OLC20...OLC 60.Otelurile-carbondecalitateseproducmaingrijitsiauocantitate mai sczut desulf si fosfor.Calitatea mai bun le face aptepentru confectionareapieselorimportante,solicitate la diferite sarcini,inclusiv la socuri.Otelurile cu continutul carbonului pn la 0,25 % nu se trateaztermic,darsesupuncementrii,sestanteazusorsiposedosudabilitate ridicat, iar cele cu C > 0,25 % si mresc eficient duritatea30prin tratare termic (clire si revenire).Otelurile 05xn, 08xn, 10xn, 20xn se folosesc pentru producereapieselor cu pereti subtiri (caroseria auto, discuri, saibe etc), 08cn, 10cnnconstructii metalicesi alteobiecte(redresoare,tevi),efectuateprinsudare.Din otelurile 40, 50, 55se produc piese de tip: arbori cotiti, rotidintate, melci, came, tije etc.Dinotelurile60,65seproducpiesecurezistentridicat,combinat cu elasticitate: excentrice, arcuri, resorturi etc.O(elurile-carbondesculesecaracterizeazprincalitateanalt (S, P 1)depinde de cantitatea carbonului (nivelul de suprasaturatie).Martensitesteosolutiesuprasaturatacarbonuluinfierul cu volum centrat cu retea tetragonal.Sporireacantittiidecarbonnmartensit,odatcumrireagraduluidetetragonalitate,ducelaintensificareadistorsiunilor retelei si la majorarea durittii. Alegereavitezeidercireseexecutcuajutoruldatelordintabelul 3.1.38Tadelul 3.1Viteza de rcire pentru diverse mediiMediul de rcireViteza de rcire, C/s650...550 300200Solutie de clorur de sodiu n ap(10%)1100 300Solutie de sod caustic n ap (10 %) 800 270Acid sulfuric n ap (10 %) 750 300Apa la 18C 600 270Apa la 50C 100 200Apa la 75C 30 270Ap cu spun 30 200Emulsie de ulei n ap 70 20Ulei de transformator 120 25Ulei mineral de masin 150 30Toatestructurileobtinutelacliresuntmetastabile,tensionate, fragile si, de aceea, ulterior trebuie supuse revenirii.Revenireaestedestinatnlturriitensiunilordecliresiobtinerii structurilor mai stabile.Existrevenirenalt(temperaturanclzirii ~600C),medie (~400C) si joas (~200C).Cuctestemainalttemperaturaderevenire,cuattsemicsoreaz mai mult tensiunile de clire.Timpulmentineriilatemperaturareveniriidepindededimensiunile probei, iar rcirea se produce, de obicei, la aer.DETERMINAREA DURITTIIDuritateaesteocaracteristicimportantapropriettilormecanice.Se numeste duritate proprietatea oricrui material, corp fizicdeaopunerezistentalaptrundereansuprafetelelorunuicorpdin exterior, mai dur si nedeformabil.39Existcteva metodededeterminareadurittii(prinpenetrare, zgriere s.a.) Mai frecvente n practic sunt metodele deadncireapenetartorului lapresele T$ (cubil metoda Brinell)si TC (cu con metoda Rockwel).Determinareadurit(iiconformmetodeiBrinell. Prinaceastmetodsedeterminrezistentapecareoopuneunmaterial la ptrunderea n el a unei bile din otel clit de diametrulDsubactiuneauneisarciniconstante Pcareactioneazuntimpdat (fig. 3.2).Diametrul Dalbileisealegenfunctiedegrosimeamaterialului. Bilele folosite n practic au diametrele de10;5 si2,5mm.Bilacudiametrulde10mmsefolosestelapieselecugrosimea de peste 6 mm. Bila cu diametrul de 5 mm este folositpentru piese cu grosimea n limitele 36 mm.La grosimea pieseimai mic de 3 mm se utilizeaz bila cu diametrul de 2,5 mm.Fig. 3.2. Schema de ncercare a durittii conform metodei BrinellAlegerea sarcinii P se face n functie de natura materialului,prin corelatia P = kD2.Constanta karevaloarea30(pentruotelurisifonte);10(pentru alame, bronzuri); 2,5 (pentru aliaje antifrictiune).DuritateaBrinellsenoteaz HB( H-primaliteracuvntuluienglezescHardness-duritate; B-primaliterdincuvntulBrinell- metoda Brinell) sieste egalcu raportuldintresarcina aplicat P si aria amprentei sferice F, lsate de bil:hDPd40HB = P/F [ daN / mm2] .Aria F se obtine din corelatia :, ,2 2d D D2DF = t ,unde d este diametrul calotei sferice (amprentei), mm.Pentrucomoditatevaloriledurittilorpentrudiametreled=2...6mmsuntcalculatesiprezentatentabelurispecializate.Notarea deplin a durittii Brinell contine simbolul HB si valoareanumeric, de exemplu HB 218, HB 400 etc.Determinareadurit(iiconformmetodeiRockwell. naceast metod se utilizeaz un penetrator (corp de ptrundere) dediamant de form conic cu unghiul la vrf de 120sau o bil dinotel clit cu diametrul de 1,588 mm (fig. 3.3). Aceastmetodpermitedeterminareaduritattiimaterialelorbrutesitratatetermic.Cualtecuvinte,metodaRockwellpoatefiutilizatpentrudeterminareadurittiiamaterialelorplastice(moale),precumsiamaterialelorfoartedure.DuritateaRockwellsenoteaz HR(H-Hardness; R-Rockwell-metodaRockwell)iarvaloareanumericaeiesteinversproportionalcumrimeaadnciriipenetratorului.Dreptvaloareaunei unitti deduritateestedeplasareapenetratoruluila0,002mm,prinurmareunittidemsuradurittiidupRockwell sunt unitti conventionale.nfunctiedecorpuldeptrunderesivaloareasarcinii Pexist trei tipuri de ncercri si notri ale durittii Rockwell: HRA,HRB si HRC.ntimpulacestorncercriseaplicsarcinainitial10daN(P0) si respectiv suprasarcinile (P1) 50 (scara A), 90 (scara B), si140(scara C)daN.Notareadurittiimaterialuluiexaminatserealizeazcusimbolurilenumite(HRA, HRB, HRC)sivaloareanumeric, de exemplu HRA 20, HRB 40, HRC 50 etc.41Fig.3.3. Schema de ncercare a durittii conform metodeiRockwellPentruadeterminaduritateaconformmetodeiRockwellestenecesar:- de slefuitsuprafetele de reazem si de ncercare cu ajutorulhrtiei abrazive;- de ales scara respectiv si de fixat greutatea respectiv;- defixatpenetratorulnecesar(pentrscrileAsiC-con,pentru scara B - bil);- de aranjat epruveta pe msuta durimetrului;- prin ridicarea msutei cu epruveta de efectuatforta initial(ultimavaficndaculmicvacoincidecupunctul rosualcadranului durimetrului);- prindeplasareacadranuluideefectuatcoincidereagradatiei zero scrii cu acul mare;- de aplicat penetratorului suprasarcina prin apsarea pedalei(nlturarea sarcinii se face n mod automat);- decititvaloareadurittiicaresedeterminprinpozitiaacului mare fat de cadran.hh1P0P0P1P0P42MODUL DE LUCRU1. De studiat notiunile teoretice ale lucrrii.2. De desenat partea diagramei Fe-C (vezi fig. 3.1).3. DedeterminattemperaturadenclzirepentruclireaprobelornconformitatecudiagramaFier-carbon(vezi fig. 3.1).4. Dedeterminatintervaluldetimppentrunclzireaepruvetelor.5. De determinat viteza de rcire, utiliznd tabelul 3.1.6. Deefectuatnclzireasiclireaepruvetelornconformitatecuregimurilealesepentrumrcilerespectivedeotel.Pentruaceasta,dupmentinereaepruvetelor la temperaturile necesare, de le rcit n ap,ulei si la aer (cte o prob). n timpul rcirii n ap si nulei de miscat intensiv si energic probele n lichid.7. DeslefuitduprcireambelesectiunisidedeterminatduritateaconformmetodeiRockwell.Rezultatelesevor nscrie n tabelul 3.2.8. Deconstruitcurbavariatieidurittiindependentdeviteza de rcire.CONTINUTUL DRII DE SEAM1. Denumirea lucrrii.2. Scopul lucrrii.3. Scurte notiuni teoretice (desenati fig. 3.1).4. Rezultatele clirii (tab. 3.2) si graficul duritatea - vitezade rcire cu comentarii.43Tabelul 3.2Rezultatele experimentaleNr. epruveteiMarca o(eluluiTemperaturade nclzire,CTimpulexpoziziei, minMediuldercireVitezadercire,C/sDuritatea, HRCStructuraconformTT1 Ap2Ulei demayin3 AerNTREBRI DE CONTROL1.Ceestetratamentultermicsicemodalittidetratamenttermic cunoasteti?2. Care aliaje se clesc?3. Ce reprezint clire si revenire?4. Cum se alege temperatura de clire?5. Structura otelurilor dup clire.6. Caracteristica perlitei, sorbitei si troostitei.7. Care este viteza critic de clire?8. Ce reprezint martensit?9. Menirea si tipurile revenirii.10. Modalittile de determinare a durittii.11. Ce este duritatea?12. Metoda Brinell : caracteristica, metodica, notarea.13. Metoda Rockwell: caracteristica, metodica, notarea.14. Cum influenteaz viteza de rcire asupra durittii?44Lucrarea de laborator nr. 4EXECUTAREA FORMEI TEMPORARE N DOU RAMECU MODEL SECTANTScopul lucrrii: studierea fazelor de elaborare si realizarea proceselor tehnologice de turnare n forme temporare.Utilaje, materiale, scule: amestec de formare, amestec demodelsideumplutur;miez,confectionatprealabildinamestecdemiez;pudrdemodel;ramedeformare(inferioarsisuperioar);modelelereteleideturnare(piciorulplniei,rsufltorul,capttoruldezguretc.);plansetsauplacdeformare; tasator manual, sit,lantet, troil, croset, rigl de lemnsau de metal, vergea-ac de otel, lopat.NOTIUNI GENERALETurnarea esteprocedeultehnologicderealizareapieselorprinsolidificareaaliajuluitopitntr-oformadecvatscopuluiurmrit.Metodele diverse de turnare se pot clasifica n modul urmtor:- turnarea n forme temporare din amestec de formare obisnuit;- procedee speciale de formare si turnare.Folosireaturnrii,caprocedeutehnologic,estedictatdecaracterul productiei carepoatefi individual (sub100bucti),deseriemijlocie5005000buc.,demas-peste20000buc.,realizndu-seimportanteavantajetehnico-economicefatdealteprocedee.Fluxul tehnologic al procesului de turnare n forme temporareconst din urmtoarele etape:454.1. Elaborarea procesului tehnologic4.1.1. Proiectarea piesei turnate:Fig. 4.1. Desenul pieseiDupdesenulpieseiturnate(fig.4.1),conformGOST3.1125-88,senoteazindicatiiletehnologice,necesarepentruconfectionareamodeluluisiformeimiezului,precumsidescrierea tuturor fazelor de executare,stabiliresi calculul reteleideturnareetc.,tinndu-seseamdecriteriuldebaz:asigurareacalittii superioare a piesei si utilitatea economic.Principalele operatii sunt:4.1.2. Alegerea planului de separa(ieLaaceastetapsevatinecontdefaptulcprtileresponsabilesimasivesecereafiamplasatensemiformainterioar, deoarecen partea de sus a piesei se acumuleaz multedefecte: goluri, retasur, incluziuni nemetalice etc. Se va tine contdecomoditateaformriisidemulrii(extrageriimodelului)(fig.4.2).Enecesarcasuprafeteledebaz,prelucrateulteriorprinaschiere s fie instalate n aceiasi semiform. Planul de separatie aFig. 4.2. Stabilirea planului de separatie a adaosurilor46modelului (M)siformei(F)senoteazpedesenul pieseiturnate,indicndsuperiorul (S)si inferiorul (I)ei.Pe desenul miezului seindic directia de umplere a cutiei de miez si deschiderea cutiei demiez.4.1.3. Stabilirea adaosurilorPentru confectionarea modelului se vor prevedea trei tipuri deadaosuri:- adaosurideprelucrare (3,fig.4.2),prevzutedoarpesuprafetelecevorfiprelucrateulteriorprinaschiere(sestabilesc conform GOST 1855-75, 26645-88 si se schimb nfunctie de natura aliajuluisi dimensiunile piesei turnate de la2,0 pn la 10,0 mm);- adaosuridecontracie (3,fig.4.2),cereprezintunsurplusdimensional,prevzutpentruacompensacontractianstarelichidapieseiturnate.Coeficientuldecontractieseianfunctiedenaturaaliajului,bunoar:fontacenusie1%,font maleabil 1,5 %, otel carbon 2 %, bronz 1,5 %,alam 1,75 %, aliaje de aluminium 1,5 %;- adaosuritehnologice(1,2,fig.4.2)reprezintsurplusuridematerialprevzutepeunelesuprafetealepieselorturnatesicuprind adaosuri la turnarea golurilor si gurilor mici, sporuridenclinareaperetilorpieseiturnate,adaosurisuplimentarepentru fixarea piesei, nervuri etc. Laproiectareapieseiturnatesevorluanconsiderareacelevariantetehnologice,carenecesitfolosireaunoradaosuritehnologicesideprelucrarectmaireduse.Laconfectionareamodeluluiseprevdconicitti,nclinriconstructivesirazederacordare, care sunt necesare pentru facilitarea demulrii.Stabilirea dimensiunilor miezurilor dup GOST 38606-74,185575 (fig.4.3).Fig. 4.3. Desenul piesei turnate cu miez474.2. Realizarea materialelor yi rechizitelor necesare4.2.1. Confec(ionarea modeluluiModelul(fig.4.4)reprezintreproducereasuprafeteiexterioare a piesei de turnat, cu ajutorul cruia se obtine amprenta(negativul piesei) n form.Pentrupieselesimplemodelulconst,deobicei,dindousemimodele, ajustate una peste cealalt prin cepuri de ghidare (3,fig.4.4)dupplanuldeseparare.Pentrucomoditateademulrii,semimodelul inferior este prevzut cu bucs cu filet (4, fig.4.4).Dimensiunilemodeluluivordepsi dimensiunilepieseifinitelavaloareatuturoradaosurilorprevzute.nafardeaceastamodelul va fi prevzut cu:-proeminente,numite rci (2,fig.4.3)pentrusprijinireasiasigurarea unei anumite pozitii ale miezului n form;- coniciti (1,fig.4.4)aiperetilorverticalinvedereauneipstrrimaibuneaamprenteilademulare(valoareaconicittilor nu depseste1-3).Modelul este confectionat din lemn (pentru produse unicate siseriemic),maseplasticesaualiajeledealuminiu-pentruseriimarisidemas,nacestecazurielepotfiaplicatepeplcimetalice, alctuind un ansamblu denumit plac de model.Modeleledinlemnseprotejeazmpotrivaumezeliiprinvopsire n culori conventionale: rou pentru font, albastru pentruotel, galben pentru neferoase.Mrcilemiezuluisevopsescn negru,ntimpcesuprafetelede asamblare a semimodelelor -n verde. Durabilitatea miezurilorFig. 4.4. Modelul n ansamblu48constituie 100-200 forme (lemn) si 70 000 150 000 (plasticsaumetal).4.3. Prepararea amestecurilor de formareAmesteculdeformareestealctuitdinnisipcuartos,argil,diferite adaosuri si ap.Nisipul confer refractaritate amestecului si contine cca 98 %de SiO2. Argila se contine n cantitti de 20 50 %si se remarcprinplasticitatesirefractaritatenalt. Adaosurilesuntfolositepentrumbunttireapropriettilortehnologiceastfel,pentrumrirea permeabilittii si compresibilittii se folosesc: rumegus delemn, pleav, turbe, iar pentru refractaritate cocs, grafit, crbuneetc. Apa ndeplineste functia de liant.Amesteculdeformarepoatefi: demodel(proasptcernut),care vine n contact directcu modelul si de umplere (regenerat) cu care se umple spatiul liber din ramele de formare. n sectiile deformaremecanizatsefolosesteunsinguramestecdeformare,denumit unic.Sectiiledepreparareaamestecurilordeformaresuntdotatecuutilajedesfrmare,omogenizare,clasare,sortaresi regenerare.Amestecuriledeformaretrebuiesrespecteurmtoareleconditii tehnice:a) refractaritate ridicat rezistenta la temperatura ridicatametalului topit;b) plasticitateproprietateadeasemodelausorsiaforma exact amprenta;c)rezistentmecanicrezistentaopuspresiuniiexercitate de metalul lichid n form;d)permeabilitateproprietateadeapermiteeliminareagazelor din form;e)compresibilitateproprietateadeacedapresiuniifrfisurare sub actiunea metalului topit.Amestecurile de miez se obtin din nisip cuartos n amestecculianti organici: dextrin,melas,lesie sulfuric,ulei, colofoniu,49silicatdenatriu.Pentrumrirearezistenteideseori searmeazcuretele din srm sau cu cuie de otel. Amestecurile de miez trebuiescorespundacelorasiproprietticasiceledeformare,nslaun grad mai nalt.4.4. Confec(ionarea miezurilorMiezul,(fig.4.5)servestepentruobtinereasuprafetelorsicavittilorinterioarealepieseiturnate,iaruneorisicelorexterioare.Miezul,(1,fig.4.6)seexecutprinndesareaamesteculuidemiezncutiademiez(fig.4.6),formatdindoujumtti (2,fig.4.6),strpunse de clem (3,fig.4.6).Dup batere,cutia se deschide si miezul primit este trimis la uscare.4.5. Re(ele de turnareUmplereacavittiiformeicumetalullichidserealizeazprintr-unsistemdecanale,caresenumeste reeadeturnare.Eatrebuiesasigureumplerearapidsilinistitaformeifraseformastropisauvrtejurisifrasedistrugeperetiiformeisubactiuneadinamicajetului demetal,sretinzgura,incluziunilenemetalice, s repartizeze corect temperatura n form. Reteaua deturnare este constituit din:a) plnie care are o form tronconic si este destinat primiriimaiusoareametaluluilichidsimentineriidebituluidealiajlichid.Plniaretinepartialocantitatedezgursiimpuritti, mbunttind calitatea pieselor turnate;b)piciorulplnieiestecanalulverticalcareleagplniadecolectorul de zgur;Fig.4.5 MiezulFig. 4.6. Cutia de miez50c) colectoruldezguresteuncanalorizontalceleagpiciorulplnieidealimentator.Elretinezgura,oxizii,spumasiasigurptrunderealinistitametaluluilichidnalimentator.Colectorularesectiunetrapezoidalcunltimesilungimerelativmaripentruadaposibilitatezguriisseridicelasuprafat,datoritgreuttiispecificemai mici;d) alimentatorii sunt zonele de atac ale metalului n cavitateaformei.Eiausectiunetrapezoidallaplecaresidreptunghiular la intrarea n pies cu o crestere usoar desectiune pentru a reduce viteza metalului;e) sufltoarele suntprevzutepepunctelesuperioarealemodeluluisi reprezintcanalecuiesirelasuprafatprincareestedezlocuitaeruldincavitateaformei,sedegajgazelesiprinintermediulcrorasesupraalimenteazforma,lanecesitate.Rsufltoarelemaiservescsicasemnalizatoare ale finalizrii turnrii metalului lichid;f) maselotele suntrezervoare, care se umplu cumetal pentrualimentareasuplimentarapieselorlasolidificarenscopulevitriiretasurii.Seprevdpeprtiledevrfalepieselor turnatedin aliaje cu contractie mare.Ariasectiunilortransversalealeelementelorreteleideturnaresecalculeazncepndcualimentatorul.Raportulariilorsectiunilortransversaleesteurmtorul:Fatg o ,unde este unghiul de frecare.Avnd n vedere relatia F = f Nrezult c coeficientulde frecare f este egal cu tg :f ~ tg .Asadar,conditiadeprinderelalaminareseexprimcurelatiile: f>tg o, respectiv tg >tg o sau > o .Geometricunghiuldeprindere osedetermindinrelatia:cos o= 1 - Ah / D,unde D este diametrul cilindrilor.ndependentdeconditiiledelaminarevalorileunghiului o sunt de 6 - 8pentrulaminarealarece cucilindriinetezi si 18 - 22 pentru laminarea la cald cu cilindri profilati.Lungimea zonei de deformare ld poate fi determinat dinrelatia:ld = R sin o (din A ABE)sau ld ~h RA.59Parametrii tehnologici ai procesului de laminareLaminarea poate fi caracterizat prin valorile absolute sirelativededeformare,sinumruldetreceri.Valorileabsolutesunt: reducereaabsolutAh = h1 h0, ireaabsolutAb = b1 b0 si alungirea absolut Al = l0 l1, iar cele relative -gradul de deformare c si coeficienii liniare de deformare , |si .Graduldedeformare csedeterminprinvaloareareducerii relative din relatia:% 100hh% 100hh h0 01 0A== c,unde: Ah - reducerea absolut;h1- grosimea final dup deformare;h0- grosimea initial a semifabricatului nainte dedeformare.Procesul de laminare poate fi caracterizat cu urmtoriicoeficieni de deformare: coeficientul de reducere (eboare) =h0/h1, coeficientuldelire |=b1/b0, coeficientuldelungire = 1/0.Lalaminareserespectunadinlegiledebazaproceselor de prelucrare a materialelor prin deformare plastic -legeavolumuluiconstant.nconformitatecuaceastlegesepoate scrie:h1b1l1=h0b0l0.Utilaje folosite n procesul ale laminarePrincipalul utilaj folositla laminare se numeste laminor.Laminorulesteuncomplextehnologicdemasinisiagregatecareexecutnunumailaminareapropriu-zis,cisi transportulsi prelucrarea ulterioar.60Prtilecomponenteprincipalealelaminorului(fig.5.3)sunt:1-motorulelectric;2si3-mecanismeledetransmisiedintre motorsi cilindriilaminorului 5;compusedin reductorul2; caja de angrenare 3 cu roti dintate si arborii de cuplare 4; 6 -cajadelaminare;7-mecanismeledereglaj(ceservesclamodificareadistanteidintrecilindri),ghidajele(ceservescladirijarea si conducerea metalului).Fig.5.3. Schema laminoruluiMODUL DE LUCRU1. Studiati notiunile generale ale procesului.2. Studiati utilajele folosite la laminare.3. Executatilaminareauneibenzideplumb(3-4treceri),fixnd modificrile dimensionale, completati tabelul 5.1.71 234 5 661Tabelul 5.1Rezultatele msurrilor si calculelorNr.treceriiDimensiunileini(iale,mmDimensiuniledup trecere,mmc,% | 1 h0b0l0hibili234CONTINUTUL DRII DE SEAM1. Denumirea lucrrii.2. Scopul lucrrii.3. Sintez a aspectelor teoretice ale laminrii.4. Schema zonei de deformare (vezi fig. 5.1),a conditieideprindere(vezifig.5.2)sialaminorului(vezifig.5.3).5. Calculele necesare pentru completarea tabelului 5.1.NTREBRI DE CONTROL1.Ce prezint procesul de laminare?2.Ce modificri sufer materialul la laminare?3.Care sunt prtile constituente ale laminorului?4.Care e cauza aparitiei devansrii si scopul determinriiei?5.Caresuntelementelegeometricealezoneidelaminare?6.Caresuntparametriitehnologiciaiprocesuluidelaminare?7.Cum se determin conditia de prindere la laminare?62Lucrarea de laborator nr. 6SUDAREA CU ARC ELECTRIC DESCOPERIT(MANUAL). STUDIEREA SURSELOR PENTRU ARC LASUDARE $I STABILIREA REGIMULUI DE SUDAREScopullucrrii: studiulbazelorfizicealeprocedeului desudare cu arc electric si al surselor de curent pentru arcla sudare,stabilirea regimului de sudare.Materiale yi utilaje necesare: post de sudare, prevzut cusurs de curent, electrozi, portelectrod, plci de otel pentru probe,materialepentruprotectiamuncii(sortdepiele,mnusidepiele,jambiere de piele, masc de sudur).NOTIUNI GENERALESudareaesteunprocedeutehnologicdeprelucrareamaterialelor care const n obtinerea mbinrii nedemontabile ntredousaumaimultepiese.Pentrucambinareasaaibloc,estenecesarsaparfortedelegturantreatomiicorpurilorasamblate,adicsserealizezedistantadeordinulrazeloratomice ntre ei.Starea energetic, necesar apropierii indicate, se poate realizaprinnclzireaprtilordembinat(sudareaprintopire),sauprinaplicareauneipresiunintresuprafeteledembinat(sudareaprinpresiune), sau combinat prin aplicarea celor dou metode.Realizareauneisudriprintopireseproduceprinurmtoarele faze:-topireamarginilorpieselornloculsudrii siametaluluide adaos (electrod);-formareabii metalice comune din metal topit a pieselorde mbinare si a metalului de adaos;- solidificareabii metalicecuformareasudurii dintre pieselembinate.63n calitatea sursei de cldur lamai multe tipuri de sudareprin topire se utilizeaz energia electric. Iar celemai importantesurseelectricedecldurautilizatelasudaresunt:1-descrcrileelectricenmediigazoasesi2-efectulJoule,dezvoltatnconductori de curent electric de tip solid sau lichid.Pentru un marenumr demodalitti de sudare prin topire,dreptsursdecldur,servestefenomenul,numitarculelectric.Arculelectricesteodescrcareelectricantr-unmediugazos(aer),nsotitdeproducereauneimaricantittidecldursideradiatiiluminoase.Arculelectricseformeazntredoielectrozi(rolul unui electrod poate s-l execute piesa sudat).Fenomenuldetrecereametaluluiprinarculelectricnsensul electrod - piespoart denumirea de transfer de metal prinarc.nconditiinormalesilatemperaturiobisnuite,aerulesteunizolantruconductordeelectricitate.Pentrutrecereacurentuluielectric,estenecesarionizareaspatiuluincareseproducearculelectric.Subinfluentapotentialuluideionizare(tensiuneacmpului electric care accelereaz electronii metalului,productordeelectroni,nasamsurnctciocnindu-secuatomiigazului(aerul),sa-lionizeze),electroniiemisidecatod(polul minus) sunt respinsi spre anod (polul plus).n drumul lor ei lovesc moleculele de gaze (aer), pe care ledisociaznioni pozitivisinelectroni.Asadar,nspatiulgazospurttorii de curent electric devin electronii, caresunt dirijati spreanod, si ionii pozitivi, atrasi de catod.64Fig. 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 contactntreelectroduldesudaresipiesadesudat.Curentuldescurtcircuitnclzesteputernic,prinefectulJoule,zonacontactului, provocnd o topire local. n continuare electrodul sedezlipestedepies,apoicatodulncepesaemitelectronii,care,fiind accelerati de cmpul electric, se ndreapt spre anod ioniznddincencemaimultaerulntreelectrodsipies.nfigura6.1esteprezentatconstructiaarculuielectricdesudarenactiuneastabil, 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)103C;3) zona anodic - Lan= 10-4-10-6 mm, Tan= 2600 C.Pentruamorsareaarculuielectricdesudareestenecesarotensiuneelectricrelativmic40-60V;ncazulcurentuluicontinuu50-70V,pentrucurentalternativ(cufolosireaelectrozilorfuzibili,metalici).Valoareatensiuniidesudaredupaprinderea arcului se afl, de obicei, n limitele 15 - 30 V.Stabilitateaarderiiarculuiestenfunctiedirectcucrestereatensiuniisiintensittiicurentului.Stabilitateaarculuiseasigur prin protectia arcului de mediul nconjurtor.+-LcaLco1Lan1245365SURSE DE CURENT PENTRU SUDAREA CU ARCELECTRICSurseledecurentsempartn doucategorii nfunctiedetipulcurentuluifolositlasudare:sursedecurentalternativ-transformatoaredesudaresisursedecurentcontinuu-generatoare de sudare sau redresoare de sudare.Stabilitateaarculuisi,respectiv,calitateasuduriiesteconditionatdeunsirdepropriettisicaracteristiciimpusetotalittiisurselordecurentpentrusudareacuarcelectricdescoperit (manual).nprimulrnd,surseiiseimpuneocaracteristicstatic,numit si caracteristic exterioar descendent (cobortoare) - princaresentelegedependentantretensiunealabornelesurseisicurentuldesarcin(intensitateacurentuluiprodus),atuncicndsursadebiteazpeorezistentcunoscut.Aceastconditieestedeterminatdescurtcircuiteleceaparnmodnaturalnprocesuldesudare.Totodat,functionareastabilaarculuivadepindedecorelatiantrecaracteristicaexternasurseidecurentsicaracteristica arcului Ua = f (Is).nfigura6.2suntprezentatecaracteristicastaticasursei(1)si caracteristicile statice ale arcului (2). Punctul A corespunderegimuluidemersngolalsursei,punctulD -regimuluidescurtcircuit,punctulB-arderiiinstabilesipunctulC-functionriistabileaarcului.Dinanalizafiguriisepoatedovedi,c functionarea stabil are loc n punctele de intersectie C1, C1, C3alecurbelor1si2.Cuctpantacaracteristiciiexterneestemaimare,cuattvariatiacurentuluilamodificarealungimiiarculuieste mai mic.66Fig. 6.2. Caracteristicile pentru determinarea conditiilor defunctionare stabil a unui arc electric:1 - caracteristica static a sursei; 2 caracteristicistatice ale arcului; la- lungimea arculuiSurselor de curentli se mai impun urmtoarele conditii:-functionareaunuitimpndelungatnregimdescurtcircuit, curentul cruia s fie n limita 1,2...1,5 a curentului desudareIs:Ia.c=(1,2...1,5)Is;valoareamaximalacurentuluidescurtcircuit pentru sursa de curent se arat n marcarea sursei:TS - 300(Is.c.max= 300 A), PS - 500 (Ia.c.max = 500 A);-caracteristicdinamic(variatiantimpatensiuniisiacurentului,trecerearapiddinregimdescurtcircuitnregimdesarcin si invers) bun, mai mic de 0,03 s;-valoareatensiuniidemersngolsuficientpentruamorsarea usoar a arcului, Um.g.= (1,8...2,5) Ua;- reglarea curentului n limitele largi si n trepte fine(cu defazaj cos = 0,35 - 0,45);- randamentul ridicat si un consum minim la mers n gol;- constructia durabil, comod de manipulare si deservire.U,I, AA0DBC1(La1)C2(La2)C3(La3)2167ndependentdevaloriletensiunii(Ua),curentului(Is),rezistenteielectricenloculsudrii(Rs)silungimiiarcului(La),se cunosc urmtoarele regimuri ale surselor de curent:a)regimuriauxiliare: mersngol(mg),electrodulestendeprtatdepieslaodistantinsuficientpentruarderea arcului (Rs, Ua = Um.g, Is= 0);-scurtcircuit (sc),electrodulestecontactat("lipit)depies(RsO, Ua = Usc, Is = Isc);b) regimuri de sudare:- arcul scurt(Ias ~ 0,5de), arcul arde stabil (Rs = Ras;Ua = Uas, Is = Ias);-arcullung(Ial~1,2de),arculardestabil,dardistantade ndeprtare a electrodului de pies este maxim(Rs = Ral; Ua = Ual; Is= Ial).S facem cunostint cu schemele electrice si cu constructiaaparatelorelectrice,utilizatecasursedecurentlasudareamanual.Transformatoruldesudare (fig.6.3).ncazultransformatorului caracteristica extern cobortoare se obtine prinaranjareabobinei primaresi aceleisecundarepediferitemiezurisaulaodistantncazularanjrii peunmiezcomun.Prin astfeldearanjaresemrestedispersiamagnetic,tinndcontdedeprtarea dintre bobine. Reglarea curentului de sudare se produceprinschimbareadistanteidintrebobinamobilsecundar(2)siceaprimarfix(1)cuajutorulmecanismuluielicoidal(3).Mrirea distantei provoac scderea curentului secundar si invers.68Fig. 6.3. Schema principial a transformatorului de sudare:1 - bobin primar, 2 - bobin secundar, 3 - mecanism elicoidal,4-miez,5-condensatordecompensare(mrestecoso),6-manivel, 7 - portelectrod, 8 - pies sudat, 9 - electrodAvantajele de baz ale transformatoarelor sunt: constructiasimpl,deservireausoar,randamentulnalt(75-85%),indiciieconomicipotrivitietc.Dezavantaje-tensiuneadeamorsareaarcului este mai mare dect a surselor de curent continuu, conditiisuplimentarepentrumentinereaarcului (inductant,caracteristicmai pronuntat, defazaj).Transformatoarele de sudare suntmontate pe roti.Astfel,transportullornateliere,sectiisausantierepoatefifcutcuusurint.Transformatoarelepotfialimentatelaprimarcu6220 - 380V5123497869tensiunile 220 sau 380 V. Mai des folosite sunttransformatoarelede tipul TS, TD, TSK(TS - 300, TD - 500, TSK - 300).Generatoarele de sudare suntsurse de curent continuu sireprezintunansamblucompusdintr-ungeneratordecurentcontinuu,cuocaracteristicexternpronuntatcobortoare,antrenatdeunmotorcarepoatefielectric,cuardereinternsauhidraulic.Generatoareleseclasificdupmrimeaintensittiicurentuluiprodussidupfelulexcitatiei.nfigura6.4esteprezentatschemageneratoruluicuexcitatienderivatiesicuserieantagonist.BobinadeexcitatieAsealimenteazdelaunadin periile principale (a) si peria auxiliar (c), asezat ntre periileprincipale (a)si (b).Cderea detensiune (formarea caracteristiciiexterne cobortoare) se realizeaz prin demagnetizarea produs deexcitatie,serieB.Fluxulmagnetic F1.m(demagnetizare)produsdebobinaAnudepindedesarcin,iarfluxul F2dm(dedemagnetizare) depinde de curentul de sudare si este antagonist cuF1m, de unde si se produce caracteristica extern cerut.Reglareacurentuluidesudareserealizeazcuajutorulreostatului (R) prin schimbarea curentului de excitatie n nfsurareaderivatiei.Fig. 6.4. Schema principal a generatorului cu excitatie nderivatie si serie antagonist: A - bobin de excitatie;B - bobin de excitatie serie;a, b, c - periile statorului;1 - portelectrod; 2 electrod; 3 - pies sudatF2dmF1mb acBAR12370Avantajeledebaz-stabilitateasporitaarculuielectric,posibilitateasudriicupolaritateinvers,posibilitateadesudarecu toate tipurile de electrozi etc.Dezavantajele-utilajcostisitor,randamentul sczut~40%(~50%dinrandamentultransformatorului),constructiamaicomplicatsi,respectiv,odeserviremaianevoioas,greutatemare etc.PentruunsingurpostdesudaremaidessuntutilizateagregatedemarcPSsi PSO(PS-300M; PS-500; PSO-300;PSO-500;PSO-800).nconditiiindustrialeungeneratorputernic deserveste mai multe posturi de sudare (tip. PSM - 1000).STABILIREA REGIMULUI DE SUDARESubnotiunea regimdesudaresentelegetotalitateaparametrilorprocesuluidesudare,careasigurobtinereaunormbinri deform,dimensiunisi calitateimpuse.n cazulsudriimanuale din acestea fac parte; tipul si diametrul electrodului (de),curentul desudare(Is),tensiuneaarcului(Ua),tipulcurentuluisipolaritatea,vitezadesudare(Vs), lungimea optima arcului (La)s.a.Laetapainitialsedetermintipulelectrozilor,tipulcurentului.Acesteasealegnfunctiedecalitateamaterialuluipieselordesudat(materialdebaz),pozitiadesudare,utilajuldisponibil s.a.m.d.Tipulcurentuluiyipolaritatea.Deexemplu,lasudareametaluluisubtire( 0,25 % sicele aliate - cu polaritatea invers).Laalegereapolarittiisetinecontsidefaptulcpolulpozitivsenclzestemaitaredectcelnegativ.Prinaceastasemotiveazaplicareapolarittiidirecte(electrod-minus,piesa-plus),de71obicei,lasudareatablelorgroase,iarpolarittiiinverse-lasudarea tablelor subtiri.Putereasurselordecurent sedeterminnfunctiedevalorileparametrilorprocesuluidesudare,nprim-plandemrimea curentului de sudare.Dintabelul6.2putetiaflaunelepropriettisiaplicareaunui grup de electrozi (n conformitate cu GOST).Tabelul 6.2Caracteristice tehnologice ale unui grup de electrozi(GOST 9467-75)Tipul Marca Domeniul utilizriiCoeficientde topire,otTipulcurentului,polaritatea1 2 3 4 53380 MT Oteluri C < 0,25 % 7,0Alternativ,continuu3420 OMM-5 Oteluri C < 0,25 % 7-8Alternativ,continuu3420 03C-2Oteluri C > 0,25 % sauslab aliate9,5...10Continuu,polaritateainvers3420AVOHH13/45Oteluri-carbon pe totdiapazonul si slabaliate8-9Continuu,polaritateainvers3500AVOHH13/55Oteluri-carbon pe totdiapazonul si slabaliate8-9Continuu,polaritateainvers3850VOHH13/NIOteluri medii simultaliate cu destinatiispeciale (inoxidabile)10...12Continuu,polaritateainversPregtireaanticipatamarginilorpieselorpentrusudare se face n functie de grosimea piesei, (tab.6.3.) Tabelul 6.3a fost ntocmitconform STAS -74 (Romnia),n paranteze dateleconform GOST 8713-79.72Tabelul 6.3Forme si dimensiuni ale mbinrilor la sudare manual cu arcelectricGrosimeametaluluiS, mmDenumireacusturiiForma rostului yimbinriiDimensiunile rostuluib, mmC,mmo,grad1 2 3 4 5 64(1,5...3)n I cumarginirsfrnte0,5...2 - -3...20(3...20)n Y(S8)0...3(2-3)1...350...60(80...90)3...20 n V 0...31...350...6012...40(12...60)n 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 si poate fi calculat din relatiile:bSScobo2o1bcSS+2Sb73 de = 1,5S,(6.1)saude= S/2 + 1. (6.2)Darmaidesdiametrulsealegeduprecomandrileprezentatentabelul 6.4.Tabelul 6.4Diametrul electrodului n functie de grosimea piesei la sudare capla capGrosimeatablei, S,mm1-2 34...89...1213...1516...20 20de, mm 1,6...2,034 4-5 5 5-6 6...10Formulelesitabelulpentruaflareadiametrului desuntempirice (obtinute n baz experimental).Valoareacurentuluidesudare pentruelectrozi, Is,esteindicatpeetichetaambalajului.Darncalculeaproximativecurentul Is se determin cu ajutorul formuleiIs = k de, (6.3)unde:de- diametrul electrodului, mm;k - coeficientul experimental, A/mm.Valorilecoeficientuluiksuntnlimitelede40...60A/mmpentruelectrozidinotel-carbonside35...40A/mmpentruelectrozidinotelurialiate.Totodatcoeficientul kdepindesi detipul nvelisului: el seia mai micn cazul nvelisurilor mai subtirede tip acidic sau bazic si, respectiv, mai mare pentru nvelisuri maigroasesidetiprutilicsaucelulozic.ntabelul6.5suntdatevalorile kn dependent de de.74Tabelul 6.5Valorile coeficientului k din formula (6.3)de1 2 3 4 5k 25...3030...4535...5040...4545...60Mai exact, curentul de sudare, Is, se stabileste n functie desectiuneaelectrodului si de densitatea admisibil de curent:j4dI2es= t,A, (6.4)unde j este densitatea de curent, A/mm2.Densitateasealegenfunctiedenaturanvelisului(tab.6.6).Tabelul 6.6Densitatea admisibil de curent la sudarea manualTipul nveliyuluiDensitatea j pentru electrozi cu diametrul de3 4 5 6Acidic, rutilic 14...20 11,5...16 10...13,5 9,5...12,5Bazic 13...18,5 10...14,5 9...12,5 8,5...12,0Calitateacusturiiformatedepindemultde lungimeaarcului- La.Deobicei,La=3...6mm.Propriettilemetaluluidepusvorfimaibunencazulutilizriiarculuiscurt.Lungimeaoptim Lapoate s fie calculat cu formula:La = 0,5 (de + 2) mm.(6.5)Tensiuneaarcului, Ua,sestabilestenfiecaremomentprinintermediulparametrilordesudare.Deexemplu,eapoatefiexprimat prin relatia:Ua = n + m La, (6.6)75unde:n - suma cderilor de tensiune la anod si catod (pentru otel10...12 V);m - cdereaspecific medie a tensiunii (2-3 V/mm);La - lungimea arcului, mm.Tensiuneanecesaramorsrii arcului esteegal cu30...50 Vn cazul curentului continuu sau 50...70 V pentru curent alternativ.Numruldestraturi, Ni,sedeterminnfunctiedeariacusturii depuse (n sectiune). Pentru sudri de tip cap la cap Ni secalculeaz cu formula: Ni =1FF Fi1 s+,(6.7)unde F1estearia(nsectiune) pentruprimulstratdepuslardcina cordonului:F1 = (6 - 8) de, mm2,Fi - pentru straturile urmtoare:Fi = (8 - 12) de, mm2,Fsesteariacordonuluinsectiune,sedeterminnfunctiede configuratia geometric a rostului dintre prtile sudate.Pentrusudareambinrilordecoltsaun Tnumruldetreceri Ni se determin cu ajutorul relatiei:Ni =30Fs.(6.8)Valorile parametrilor de baz ale procedeului de sudare cuarc electricmanual,obtinuteanterior,servesclastabilireaaltorindici.Viteza de sudare, Vs, se afl din formula:, s / cm ,F 3600IVitss o = (6.9)76n care:ot-coeficientulde topire alelectrozilor(7...12 g /(Ah)din tabelul 6.2); - masa specific (pentru otel = 7,85g/cm3);Fi- sectiunea custurii depuse la o trecere, cm2.Timpul ac(iunii arcului, ta, se calculeaz cu relatia:i aNVsLt =, s(6.10)unde L este lungimea custurii, cm.Timpulintegralalsudrii, ts,depindederandamentulpostului de sudare n felul urmtor:astt = , s (6.11)pentru sudarea manual = 0,6 .Cldura total, Q, dezvoltat de arcul electric sedetermin din relatia:Q = Ua Is ta , J (6.12)unde taeste timpul de actiune, s.Cldura efectiv, Qe ,va fi: Qe = qa Q, (6.13)unde qaeste randamentul arcului ce depinde de conditii de sudare- pentru sudarea cu arc descoperit cu actiune directqa= 0,7...0,85, iar pentru sudarea manual qa= 0,8.Cantitatea de metal topit, Mt , se exprim prin relatiaMt = ot Is ta , g (6.14)77unde:ot - coeficientul de topire, g/(Ah) ( tab.6.2); Is - curentul de sudare, A; ta - timpul de actiune a arcului,ore (h).Aceast cantitate, Mt , practic ne arat cantitatea de mas aelectrozilor, Me, necesar efecturii mbinrii sudate date.Cantitateademetaldepus, Md,sedetermindinformula: Md = od Is ta,g(6.15)unde esteod- coeficientul de depunere, g/Ah, care se calculeazdin relatia:od = (1 - +) ot , (6.16)unde Tsuntpierderilenstropiri,oxidare,vaporizarealemetalului de electrod, care variaz pentru sudarea manualntre 16...25 % (0,16...0,25).Aproximativ odse poate afla si din relatia determinat pecale experimental:2d30ed+ = o (6.17)Masametaluluidepussepoateverifica,bazndu-sepeforma geometric a custurii: Md= L Fs , (6.18)unde: L - lungimea custurii, cm;Fs - aria sectiunii custurii, cm2; - greutatea specific (pentru otel aproximativ 7,85 g/cm3).78Consumul de energie electric, Es, la fel se calculeaz cuformulaempirica:Es = q Mt ,kWt h ; (6.19)unde:q-consumulspecificdeenergieelectric,kWth/kg,cedepinde de genulcurentului: pentru cel continuuq = 7 - 8, pentru alternativ - 3 - 4kWth / kg;Mt - masa de metal topit , kg.MODUL DE LUCRU1. Studierea surselor de curent pentru sudarea manualSevafacecunostintcuinformatiateoretic,sevorfacenotiteprivindnotiunilesiexplicatiiledebaz(figurile6.1,6.3,6.4).Sevornotadatelenecesarepentruconstruireacaracteristiciiexterioareauneisursedecurentpentrusudareamanual.Rezultatele obtinute se vor nscrie ntabelul 6.7 sise vorprezenta n diagrama Ua ~ f (Is).Tabelul 6.7Rezultatele experimentaleRegimul de func(ionare yi parametrii sursei - arc la sudareMers n golScurt circuitSudarearcul scurt rcul lungUa,V Is,A Ua,V Is,A Ua,V Is,A Ua,V Is,A2. Stabilirea regimului de sudareSestudiaznotiunileteoreticensensulsudriicuarcelectric, manual.Seurmresteformareauneicusturidesudare:succesivitatea , tipul miscrilor etc.Sedetermindupvariantadat(tab.6.8)parametriiunuiregim de sudare, rezultatele obtinute se nscriu n tabelul 6. 9.79Tabelul 6.8Variantele lucrriiNr. varianteiMaterialulde baz(MB),o(eluriGrosimeaMB,S, mmNr. varianteiMaterialulde baz(MB),o(eluriGrosimeaMB,S, mm1 30 10 13 BC1 3 c n 222 C1.3 nc 8 14 OX18H9 153 35 < C 6 15 20 304 X 17 4 16 09 < 2 345 20X2H 12 17 B.C1.2 nc 326 25 I 2C 16 18 C1.3 nc 387 BC1. 5 c n 24 19 X12H25 98 08X17T 5 20 09 I2C 179 10 28 21 BC1. 3 nc 810 40X 14 22 25 411 15 32 23 15XM 312 14 I 2 18 24 17C 7- lungimea sudurii se prevede peste tot de 1000 mm,- la variantele 3, 7, 11, 15, 18 si 22 se prevede mbinarea de colt.Tabelul 6.9Rezultatele lucrriiNr. varianteiMaterial de baz (MB)Grosimea MB S, mmForma rostuluiAria transversal a custurii, Fsmm2Tipul curentului yi polaritateaTipul sursei de curentTipul yi marca electroduluiDiametrul electrodului de, mmCurentul de sudare, ALungimea arcului La, mmTensiunea arcului Ug, VNr. de straturi, NiViteza de sudare, Vs,cm/sTimpul sudrii, ts, sCantitatea de metal topit, Mt,gCantitatea de metal depus Md, gConsumul de energie electric Es, kWth12345678910111213141516171880CONTINUTUL DRII DE SEAM1.Denumirea lucrrii.2.Scopul lucrrii.3.Sintez a aspectelor teoretice ale sudrii manuale.4.Schema arcului electric (fig.6.1) si schemele transformatoru-lui si generatorului de sudare manual (fig. 6.3 si 6.4).5.Calculele necesare pentru completarea tabelului 6.8.NTREBRI DE CONTROL1. Ce este sudarea?2. Care sunt bazele fizice ale procedeelor de sudare?3. Dati definitia arcului electric.4. Numiti conditiile necesare functionrii arcului electric.5.Cumfunctioneaz(fazele)sicareesteconstructiaarculuielectric?6. Enumerati clasificarea surselor de curent pentru sudare?7. Care suntconditiile impuse surselor de curentpentru suda-rea manual ?8.Ceregimuridefunctionarealesurselordecurentcunoas-teti?9. Care este schema de functionare, avantajele si dezavantajeletransformatorului de sudare?10.Careesteschemadefunctionare,avantajelesidezavanta-jele generatorului de sudare?11.Careesteschemadefunctionare,avantajelesidezavanta-jele redresorului de sudare?12. Explicati forma caracteristicii exterioare, obtinute n lucra-re?13. Ce include notiunea regim de sudare ?14. Cum se alege tipul curentului de sudare si polaritatea?15.Caresuntbazelestabiliriitipuluisimrciielectroduluipentru sudare?8116.Numitiformeledepregtireamarginilorpentrusudareamanual. Cum se aleg ele?17. Cum se afl diametrul electrodului?18. Numiti cile de stabilire a curentului de sudare?19. Cum se afl lungimea arcului?20. Cum se determin tensiunea arcului?21. Cum se calculeaz numrul de straturi la sudura dat?22. Cum se stabileste viteza de sudare?23. Cum se afl timpul actiunii arcului si timpul integral al su-drii?24.Cumse determinclduratotaldezvoltatdearcul elec-tric la sudare?25. Cum se afl cantitatea de metal topit?26. Cum se afl cantitatea de metal depus?27.Princevaloaresedeosebestecantitateademetaltopitnraport cu cantitatea de metal depus?28.Cumseaflvaloareaenergieielectriceconsumatelasudarea cu arc electric manual?82Lucrarea de laborator nr. 7STUDIEREA SUDRII CU FLACRAOXIACETILENICScopullucrrii: studiereaprocedeuluidesudarecuflacraoxiacetilenic,generatoruluiacetilenicsiatehnologieide sudare cu gaz.Materialeyiutilaje: generatordeacetilen, buteliedeoxigen, suflaiuri(arztori,becuri),echipamentdeprotectielasudarea cu gaz.NOTIUNI GENERALESudareacuflacroxiacetilenicfacepartedincategoriaprocedeelor de sudare prin topire ( fig.7.1).Fig. 7.1. Schema sudrii oxiacetilenic: 1 - piesa sudat;2 - becul arztorului (suflaiului); 3 flacra oxiacetilenic;4 - baia metalului topit; 5 - custura de sudare; 6 - metalde adaos; Vs- directia sudriiFlacra de sudareoxiacetilenic se realizeaz prin ardereaamesteculuigazoscompusdin gazulcombustibil(acetilen)sioxigen la iesireadintr-un arztor.C2H2+O2Vs45621383Flacra oxiacetilenic const din patru zone (fig.7.2). Compartimenteleflcriisecaracterizeaznfelulurmtor:- zonarece 1esteformatdinamesteculdegazencneaprins;- nucleulluminos, 2corespundedisocieriiacetileneisinceputului arderii a carbonului:C2H2 + O2 2C +H2 + O2,2C +H2O 2CO + H2 + Q,- flacraprimar 3estesediulreactieideardereprimarcuflacralaformareaoxidului decarbonsi degajareauneicantittimaridecldur,aceastzonarecaracterreductor datorit prezentiigazelor CO si H2;- flacra secundar 4 corespunde arderii complete:2CO + H2 + O2 CO2 + H2 O +Q ,siaretemperaturamaisczut,datoritefectuluidercirealmediului nconjurtor.Fig. 7.2. Structura flcrii: oxiacetilenice, normale cu variatiatemperaturii n lungul flcrii: 1 - zona rece; 2 - nucleul flcrii;3 - flacra primar; 4 - flacr secundarMaterialulde sudatDistan(a de la becBec12340550100015002000250023003500 3100C84Structurasiformareaflcriidepindederaportulvolumetric al componentilor amestecului gazos:2 22H COK =carenconditiileuneiardericompletetrebuiesfieunitar(practic k = 1,1 - 1,2), dac k = 1,2 - 1,5 flacra este oxidant,nzonele 2si 3predomin O2,eaesteredusndimensiuni,ardezgomotos,avndonuantvioletpefonalbastrusiesteutilizat numai la sudarea alamelor.Dac k = 1,1 - 1,2, flacra este normal,neutr, zoneleflcrii sunt perfect delimitate. Acest tip de flacr este cel maidesutilizatlasudareaaliajelorferoasesineferoase,datoritcaracterului reductor al flcrii primare si temperaturii nalte.Dac k = 0,7 - 1,1, flacra este carburat, zonele flcriisentreptrund,flacrafiinddeformat,lung,deculoarerosietic.Aceastflacrseutilizeazpentrusudareaaluminiului si fontei.Pentrusudareaoxiacetilenicsuntnecesareoseriedeinstalatiidintrecare:generatoruldeacetilencusupapdesigurant,butelia de oxigen cureductorul de presiune, arztor,furtune de cauciuc pentru acetilen si oxigen, diverse accesoriisi materiale de protectie.Generatorul.Generatoruldeacetilenesteaparatulncareseproduceacetilena, C2H2,n urmareduceriicarburei decalciu conform reactiei:CaC2+ 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2 + Q.Unul dinceimai utilizati nproducereestegeneratorul deacetilendemarc IHB 1,25 (abrevierea e dat cu caractereslavonesi sedescifreaznfelulurmtor: I -generator(renepar op -dinlimbarus), H -dejoaspresiune(nnsxoro annennx), B -cu contactintermitentntre carbursiapa(noanaxapn),numrul 1,25 indic debitulnominaldeacetilenn m3/h.Schemafunctionalageneratorului de acetilen IHB - 1,25 este dat n figura 7.3.85Fig. 7.3. Schema functional a generatorului deacetilen IHB - 1,25 (A-generator de acetilen;B-supap de sigurant):1 capac; 2 - carbur de calciu n colivie; 3 retort;4 - furtunul de cauciuc de ap; 4a - teava de ap;5 robinetul; 6 -fund desprtitor; 7, 9, 17 - teav con-duct de acetilen; 8 - indicator (rondel) al nivelului deap n generator ncrcat; 10 - furtunul de transportare agazului spre supap de sigurant; 11 - camer de deslo-care a apei din retort; 12 robinet de acetilen;13 plnie de ncrcare a supapei de sigurant;14 teav de protectie a supapei desigurant; 15n-magazintor al gazului (acetilenei); 16- corpul supapeidesigurant;18-iesireadinsupapdesigurantagazului (acetilenei) spre suflai; 19 - robinet preaplin;20-placdeseparareagazului;21-orificiudeevacuare a gazuluiB A86Generatorul este constituit din dou parti: vasul de jos sivasul de sus, desprtite ntreele de fundul6. Totodat acesteprti posed o comunicare prin teava 4a. n partea de jos se aflretorta3,ncareseinstaleazcosul(colivie)cucarburadecalciu, 2.La nceputul lucrului, dup ce sa introdus CaC2, senchide capacul 1 si robinetul 5, si se deschide robinetul 12. ncontinuaregeneratorulsealimenteazcuapprinturnareaacesteianvasuldesuspnlanivelulrondelei8.Pentruancepeproducereaacetileneirobinetul12senchidesisedeschiderobinetul5.Prinfurtunul4apavinenretort3si,dupcontactulntreapsi carbur,seproduceacetilen,care,prinintermediultevei7,seacumuleaznrezervorul15deundeprinfurtunul10sisupapahidraulicdesigurantB,ncazul robinetului 12 deschis, trece la arztor.Reglareacantittiideacetilen produsseefectueaznmodautomatprinvaloareapresiuniigazuluiacumulatnparteasuperioararezervorului15:ncazulcndpresiuneacresteaparefuleazsubnivelul robinetului 5(printeava4aseridicnvasuldesus),livrareaapeinretortseoprestesiproducerea acetilenei se reduce,iarla scderea presiunii apa serentoarcenvasuldejos,respectivnretort,readucn-dlaelaborarea C2H2.Toateinstalatiiledesudaresuntprevzutecusupapedesigurantpentruevitareaptrunderii(ntoarcerii)flcriingeneratorsiexplozieiacestuia.ntoarcereaflcriiseproducedinurmtoarelecauze:neetansitateanconducte,alegereaincorectabeculuiarztor,nclzireaexcesivaarztorului,ntrerupereabruscdelivrareagazuluiarztor, presiunea preamic a gazului combustibil s.a.ncontinuarevomfacecunostintcumoduldefunctionareasupapeidesigurant,prezentatnfigura7.3.Supapaseumplecuapprinplnia13pnlanivelul87robinetuluidecontrol 19.Gazul C2H2,nconditiinormaledelucru,trece prin tubul 17, care e dislocatn teava de sigurant14, prin apa din cilindru 16 si prin robinetul 18 spre arztor. Lantoarcereaflcriiexploziagazuluiseproducencavitateacorpuluidejosalsupapei16,respectivundaexplozivrefuleaz apa din cilindrul 16,ea se deplaseaz prin orificiu 21al tubuluiinterior al supapei, prin care trece gazul,formnd nel un dop de ap siopturnd frontul flcri. Amestecul de gazesiap,nurmaactiuniipresiuniideexplozie,esteevacuatnatmosfer prin tubul exterior al supapei si plnia 13.Arztoarele.Arztoareleasigurformareaamesteculuidintre gazul combustibil cu oxigenul si formarea flcrii.Duppresiuneaacetilenei simodulncarese realizeazamestecul ntre C2H2 si O2 arztoarele pot fi:- fr injector (de presiune egal);-cuinjector-acesteaauundomeniudeutilizaremailargdeoarecepotfifolositelapresiunimediis-aumicialeacetilenei,oxigenulintrlapresiuneade15-50N/cm2,sedestindelatrecereadininjectorsprecameradeamestec,ajungnd la bec cu o presiune de 1.1-1.5 N/cm2.Constructiaschematicaarztoruluicuinjectoresteprezentatnfigura7.4,iarntabelul7.1suntartatecaracteristicile unui grup de suflare.Fig. 7.4. Schema de principiu a arztorului cu injector:1-tubdetransportareaoxigenului;2-tubdetransportareaacetilenei;3injector;4-injectornsectiune;5-camerdeamestec; 6 - bec6O22C2H2C2H2O241P13P2588Tabelul 7.1Caracteristicile tehnice ale arztoarelor pentru sudareNr. arztor 0 1 2 3 4 5 6 7Grosimeamaterialuluisudat,mm0-1 1-2 2-4 4-6 6-9 9-14 14-2020-30Consum deacetilen,dm3/h, l/h5 150 300 500 75012001700 2500Consum deoxigen,l/h76 175 330 550 82513201850 1750Presiuneaoxigenului,daN/cm21,5-2,01,8-2,5 2,5-2,8 2,5-3,0 2,8-3,5 3,5-4,0 3,8-4,54,0-5,0Lungimeanucleului6 8 12 15 17 19 21 25Viteza de sudare,m/h12-16 8-6 6,4 4,3 3,21-1,51,5-11-0,75Buteliile de oxigenOxigenulgazossetransportsisepstreaznbuteliicucapacitateade40l,ncrcatelapresiuneade150daN/cm3.Buteliile sunt vopsite n culoarea albastr.Pentrudestindereagazuluilapresiuneanecesarnarztor(0,5...5daN/cm3)sefolosescreductoaredepresiunereglabile.Acetilena poate fi pstrat si transportat n butelii n careseaflomasporoasmbibatcuaceton,care,dizolvndacetilen,permitenbutilierealapresiunimari(1,5MPa).Aceste butelii se vopsesc n culoarea albcu inscriptie n rosu.Tehnologiadesudarecuflacroxiacetilenicpresupune:pregtireapieselorpentrusudaresistabilireametodelordesudare,regimurilordesudare,modului operator,eventualelor tratamente termice.Pregtireapieselorpentrusudareconstncurtireamarginilorpeambelefete,prelucrareaacestora,cerndu-se89resturideformesidimensiunicaredepinddegrosimeamaterialului si forma mbinrii.METODELE DE SUDAREnacestcapitolsevafacecunostintcuunelenotiunitehnologice de baz privind aplicatiile sudrii cu flacra de gaz,determinarea elementelor ale regimului de sudare etc.Stabilirearegimuluidesudareconstnalegereaputeriiarztorului,metaluluideadaos,formeisistructuriiflcrii, volumului de gaz si oxigen consumate s.a.Consumul de acetilen se calculeaz conform formulei:Q = K S, l /mm, unde:K- coeficient experimental, care se alege n limitele 80 -150pentruotelurileFe-C;70-120-pentruotelurilealiate,110-130pentrualiajedeCusi 150-200pentrufonte;S - grosimea pieselor, mm.Debitul gazelor, n functie de metal sudat, poate fi aflat sidin tabelul 7.2.Tabelul 7.2Valori ale debitului volumetric specificMetalul debazO(elFontacenuyieCupruAlame yibronzuriAluminiuyi aliajePlumbDebit volumet-ric specific,(dm3/h)/mm80-180 100-150180-225125-180 75-125 10-25Raport de gaze2 22H C0DDk =1,0-1,2 0,9-1,0 1,1-1,21,3-1,51,1-1,20,9-1,0 1,0-1,1nfunctiedeconsumdeacetilensigrosimeapieselorse alege si numrul arztorului respectiv (tab.7.1).Metaluldeadaossealegecudiametrulsicompozitianfunctie de grosimeasi compozitia chimic a metalului de baz.90Diametrulmetaluluideadaossealegeduprelatiiempirice:dma= (0,5-0,25)- pentru S < 5mm,dma= (1,2-1,50)- pentru S > 5mm.Compozitiachimicametalulideadaostrebuiesfiecaametaluluidebazsaunbunttit.Masametaluluideadaos, n g/m, se calculeaz n functie de grosimea metalului debaz si este dat de relatia:M =o s2,n care o = 12 pentru tablele cu grosimea de 1- 5 mm[ g/m3],o = 10 - 7 pentru tablele cu grosimea de peste 5 mm,nfunctie de unghiul rostului de 90 -60.Moduloperatorsereferladeplasareasimiscrilearztoruluisimetaluluideadaosntimpulprocesuluidesudare.Sudaresprestnga(nainte)seapliclasudareatablelorcu grosimea pn la 5-7 mm si const n deplasarea arztorului(cu eventuale oscilatii transversale) spre stnga, naintea suduriiefectuate(fig.7.5,a).Vitezadesudarenacestcazestemic,debituldegazeestemare,iarcalitateambinriisudateestesczut.Sudareaspredreapta(napoi)seaplictablelorcugrosimea5-30mmsilatablelecuconductivitateatermicmare,(fig.7.5,b).Aceastmetodestemaigreudensusit,productivitateaei este mai ridicat (20-25 %), consum de gazeeste redus cu 10-15 %.a) b)Fig. 7.5. Metodele de sudare cu flacr:a - spre stnga (nainte); b - spre dreapt (napoi)45Vs45Vs91Arztorulsimetaluldeadaossedeplaseaznaxarostului,corespunztorgrosimiicomponentilor,executndsimiscritransversalepeaxarostuluinscopulrepartizriiuniformeaclduriisiametalului deadaos(fig.7.6).Miscrilemetaluluide adaos sunt n opozitie cu cele ale arztorului.Fig.7.6. Miscrile arztorului: a - s = 1,5 mm; n - s = 2 10 mm;c - s = 11 - 30 mm; d - s1= s2nclinareaarztoruluifatdesuprafatadesudaredepindedegrosimeapieselorsudate(fig.7.7),iarmetaluldeadaos are o nclinatie constant 30 - 45.Fig. 7.7. nclinarea arztorului fat de suprafat piesei sudateViteza de sudare poate fi calculat cu formula:sBVs =m/h,unde: B -coeficientulempiric,caredepindedetipulsudrii:pentrusudareasprestngaB=14,pentruceaspredreapta B = 18;s - grosimea pieselor sudate, mm.92Timpul general la sudare se afl prin relatia:atTsg = h,unde: ts- timpul sudrii, h;o - randamentul postului de sudare, n limitele 0,3 - 0,7.La rndul su:,) p V ( Qtmd mds| |= =unde: Qmd - masa metalului depus, g/h;Vmd - volumul metalului depus, cm3; - densitatea (greutatea specific), g/cm3,| - coeficientul care tine cont de debitul acetilenei si esteegal cu puterea flcrii (cu numrul arztorului);| = 1 7.Sau, prin alt relatie:ts = s, min/m,unde: = 5 pentru sudare spre stnga si = 4 pentru sudareaspre dreapta;s - grosimea tabelei, mm.Sudareacugaz(oxiacetilenic)seutilizeazlasudareaconstructiilormetalicedinotel,materialesialiajeneferoase,(table,tvi,bareetc.)precumsipentrulucrridereparatiesincarcare.MODUL DE LUCRU1. Se studiaz notiuni teoretice, constructia si functionareautilajului la sudarea cu gaz, oxiacetilenic.2. Se urmreste formarea custurii practice prin sudareaoxiacetilenic.3. Se determin, conform variantei, tab.7.3, parametrii regi-mului de sudare oxiacetilenic: puterea flcrii (nr. arztoru-lui), metoda sudrii, diametrul metalului de adaos, debitelede acetilen si oxigen, timpul si viteza de sudare, consumul93de acetilen si oxigen, masa metalului de adaos. Rezultateleobtinute se vor prezenta n tabelul 7.4.Tabelul 7.3Variantele lucrriiMetalul debaz (MB)VariantaGrosimeaMB, mmVariantaGrosimeaMB, mmVariantaGrosimeaMB, mmO(el-carbon 1 1,5 8 9,0 15 16,0O(el-carbon 2 2,0 9 10.0 16 17,0Font 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 custurii peste tot e de 1000 mm;2. Tipul mbinrii: cap la cap.Tabelul 7.4Parametrii regimului de sudareVariantaMetalul de baz (MB)Grosimea MB,mmMetoda sudriiDiametrulmetalului de adios dma,mmNr. arztoruluiDebitul C2H2/O2,(dm3/h)/mmConsumul C2H2/O2,dm3/h, l/hMasa metalului deadaos,g/mViteza de sudare Vs,m/hTimpul general desudare Tg,h12 3 4 5 6 7 8 9 10 11CONTINUTUL DRII DE SEAM1. Denumirea lucrrii.2. Scopul lucrrii.3. Sintez a aspectelor teoretice ale sudrii oxiacetilenice.4. Schemele sudrii oxiacetilenice (fig.7.1), structuriiflcrii (fig.7.2), si generatorului de acetilen (fig.7.1).5. Calculele necesare pentru completarea tab. 7.4.94NTREBRI DE CONTROL1. Dati definitia caracteristicii de baz si schema sudrii cuflacr.2. Care este constructia si chimizmul flcrii oxiacetileni-ce, tipurile flcrii ?3. Numiti destinatia, constructia si functionarea generato-rului acetilenic si supapei de sigurant.4. Care este menirea, constructia si caracteristica arztori-lor ?5. n ce si cum se pstreaz oxigenul de sudare ?6.Caresuntprtilecomponentealeprocesuluitehnologicde sudare oxiacetilenic.7. Care sunt parametrii regimului de sudare si determina-rea lor?8. De ce depind si cum sunt miscrile si nclinrile arzto-rului la sudarea cu gaz?97Lucrarea de laborator nr. 8PRELUCRAREA LA STRUNGURI $I LA MA$INI DEGURITScopullucrrii:studiereaconstructieistrunguluinormal1K62 si a masinii de gurit 2A135, a sculelor utilizate, geometrieicutitului normal si burghiului elicoidal,procedeelor principale deprelucrare si dispozitivelor utilizate.Utilaje, scule, materiale: strungul normal 1K62si masinadegurit2A135,cutite,burghie,dispozitive,instrumentedemsur.A. PRELUCRAREA LA STRUNGURICONSIDERATII GENERALEStrungulnormal1K62estecelmaifrecventutilizat,datorit caracterului universal de destinatie: pe el potfi prelucratepiesescurtesilungi,dinbarlaminatsaudinsemifabricateindividuale.Aceststrungsefolosestenproductiadeunitatesaude serii mici precum sila lucrrile de reparatie.Dimensiuni caracteristiceDiametrulmaximdeprelucraredeasuprabatiuluiconstituie400mm,deasuprasanieitransversale-200mm.Diametrul maxim al barei deprelucrateste ale 45mm.Lungimeamaximalapieseiprelucratecufixareantrevrfuri-710mm.Puterea motorului principal - 10 kW.98Construc(ia strungului normalFig. 8.1 Schema de principiu a strungului normal 1K62Prtile componente principale (fig.8.1): A - batiul (servestecasuportlamontareatuturoransamblurilorsisubansamblurilorstrunguluipeel;B-ppusafix(neaestemontatcutiadeviteze,prinintermediulcreiaseasigurdiferiteturatiiaxuluiprincipal);C-ppusamobilceservestelacentrareapieselorlungintrevrfurisifixareaunorscule(burghie,lrgitoare,adncitoare,alezoare);D-cruciorulcuport-cutitulEsicutiacrucioruluiF(port-cutitulservestelafixareacutitelor,cutiacruciorului-latransformareamiscriiderotatieaaxuluiavansurilorsauasurubuluiconductornmiscaredetranslatieaportcutitului),K-cutiadeavansuriceservestelaasigurareadiferitelor turatii ale axului avansurilor si surubului conductor cuscopul de a obtine diferite viteze de avans; L - axul avansurilor ceservestelatransmitereamiscrilordelacutiade avansuri lacutiacruciorului;M-surubulconductorceasigurdeplasareacrucioruluindirectialongitudinallafiletare;H-lirarotilordeschimb (pentru racordarea strungului).99Organele de dirijare: 1, 4 - mnerele de dirijare a cutiei deviteze; 2-mnerul lantului demodificarea pasului; 3-manivelainversriilafiletare(dedreaptasi destnga); 5-volantul pentrudeplasareamanuallongitudinalacruciorului;6-cursorulcunsturaspentrucuplare-decuplareapinionuluicremaliereicruciorului;7-mneruldeplasriimanualeasanieitransversale;8 - butoanelede conectaresi decuplare a strungului; 9 -mneruldeplasriimanualeasanieiportcutitului;10-butonulcuplriimiscriloraccelerateacruciorului;11-mnerulcuplrii-decuplriisiinversriiavansuluilongitudinalsitransversal;12,14- mnerele de cuplare si livrare a rotatiilor axului principal;13mnerul deconectareapiulitei conductoareacruciorului;15, 16 - mnerele de dirijare a cutiei de avansuri.Miycrile de bazMiycaredeaychiere (sauprincipal)estenumitmiscareaderotatieaaxuluiprincipalcusemifabricatuldeprelucrat,iar miycareadeavans-deplasareacrucioruluindirectielongitudinalsautransversal.Ppusamobilpoatefideplasatn directialongitudinalmpreuncucruciorul.Toatemiscrile de avans sunt miscri de translatie rectilinii.Miycriauxiliaresunt:deplasareaacceleratacrucioruluindirectiilelongitudinalsitransversaldelaunmotorelectricauxiliar;miscriledeinstalaremanualacrucioruluin directiilelongitudinal si transversal; schimbareapozitieiportcutituluisuboriceunghifatdeaxaderotatieasemifabricatului, alte miscri de dirijare si de msur.Procedeele de prelucrare la strungul normalStrunjirea suprafeelor exterioare cilindrice se execut cucutitulnormaldestrunjit,avndavanslongitudinal.LaraportulL/Ds4(undeLlungimeasiDdiametrulsemifabricatului),semifabricatulseprindenplatou(fig.8.2,a);la4

Recommended

View more >