mom-curs 2

5/13/2018 MOM-Curs 2 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mom-curs-2 1/49

MecanismeMecanisme şşii OrganeOrganede Made Maşşiniini

2.2. SolicităriSolicitări, materiale,, materiale,

tratamente termicetratamente termice



2.1.2.1. SolicităriSolicitări şşi etape de calculi etape de calcul2.1.1.2.1.1. SolicităriSolicitări î î ntrntr--unun sistemsistem mecanicmecanic--GeneralităGeneralităŃŃii

ÎÎnn proiectareaproiectarea sistemelorsistemelor mecanicemecanice esteeste necesarnecesar săsă sese ŃŃinăină cont decont decaracteristicilecaracteristicile şşii dimensiuniledimensiunile generalegenerale..

DinDin punctpunct dede vederevedere alal stăriistării dede solicitaresolicitare,, pieselepiesele interacinteracŃŃioneazăionează,,astfelastfel î încâtncât asupraasupra uneiunei piesepiese acacŃŃioneazăionează unun sistemsistem complex decomplex de

forforŃŃee care conduce lacare conduce la apariapariŃŃiaia unorunor stăristări complexecomplexe dede tensiunitensiuni((solicitărisolicitări compusecompuse).).2.1.1.1.2.1.1.1. SolicităriSolicitări şşii etapeetape generalegenerale dede calculcalculCriteriileCriteriile dede clasificareclasificare aa solicitărilorsolicitărilor suntsunt următoareleurmătoarele,, figurafigura 2.1:2.1:-- OrigineaOriginea;;

-- NaturaNatura solicitării solicitării ;;-- VariaVaria Ń Ń iaia î î nn timptimp;;-- ImportanImportan Ń Ń ăă;;-- Direc Direc Ń Ń aa eforturilor eforturilor fafa Ń Ń ăă dede sec sec Ń Ń iuneiune ( ( normalănormală,, tangentangenŃŃialăială, etc), etc);;

-- EvoluEvolu Ń Ń iaia î î nn timptimp î î nn cazul cazul solicitărilor solicitărilor periodice periodice..ÎÎnn cazulcazul calcululuicalculului lala solicitărisolicitări simple (simple (dimensionaredimensionare şşii verificareverificare), se), seconsiderăconsideră cunoscutecunoscute următoareleurmătoarele::

-- pentrupentru dimensionaredimensionare,, sistemulsistemul dede forforŃŃee şşii tensiuniletensiunile admisibileadmisibile σσaarespectiverespective ττττττττaa;;

-- pentrupentru verificareverificare,, ariileariile secsecŃŃiuniloriunilor AA şşii modulelemodulele dede rezistenrezistenŃŃăă W.W.



2.1.2.1. SolicităriSolicitări şşi etape de calculi etape de calcul

S OL I C I T Ă RI

FORłE ACTIVE

SARCINIREACłIUNIFORłE DE FRECARE

EXTERIOARE

SIMPLE

COMPUSE

INTERIOARE

TERMOMECANICE

MASICE

STRUCTURALE SAUTEHNOLOGICE

GRAVITAłIONALEDE INERłIE

DE DILATARE

DE COMPRESIUNEÎNTINDERECOMPRESIUNEÎNCOVOIEREFORFECARETORSIUNESTRIVIREPRESIUNE DECONTACT

PERIODICESTATICE

DINAMICE

APERIODICE

SIMETRICE

ASIMETRICEOSCILANTEPULSATORIIALTERNANTE

INTERMITENTECU ŞOC

PRINCIPALE

SECUNDARE

ACCIDENDALE

NORMALE

TANGENłIALE

STAłIONARE

NESTAłIONARE

ORIGINEA SISTEMULUI DE FORłE

VARIA I ÎN TIMP A FOR ł A łELOR

IMPORTANTA CALCULULUI

DE PROIECTARE

DIREC Ił A EFORTURILOR FAłĂ DE SECłIUNE

EVOLU ÎN TIMP AVALORII MAXIME

łIA

NATURA FORłELOR

Fig. 2.1. Solicitări şi moduri de acŃiune

PREVĂZUTE NEPREVĂZUTE




EtapeleEtapele

generalegenerale

dede

calculcalcul

suntsunt

::

-- StabilireaStabilirea celorcelor maimai grelegrele condicondiŃŃiiii dede funcfuncŃŃionareionare.. AceastaAceasta de facede face î înnurmaurma analizeianalizei cinematicecinematice şşii dinamicedinamice şşii aa schemeischemei mecanismuluimecanismului carecare stăstălala bazabaza sistemuluisistemului mecanicmecanic..

-- DeterminareaDeterminarea mărimiimărimii,, direcdirecŃŃieiiei şşii punctuluipunctului dede aplicaaplicaŃŃieie aa forforŃŃelorelor şşiimomentelormomentelor carecare acacŃŃioneazăionează asupraasupra unuiunui anumitanumit element alelement al ansambluluiansamblului..

-- AlegereaAlegerea materialuluimaterialului,, determinândudeterminându--sese rezistenrezistenŃŃeleele admisibileadmisibile σ σ aaşşii τ τ aa..

-- DeterminareaDeterminarea reacreacŃŃiuniloriunilor,, momentelormomentelor î încovoietoarencovoietoare şşii dedetorsiunetorsiune şşii definireadefinirea pozipoziŃŃiileiile secsecŃŃiuniloriunilor periculoasepericuloase ((SeSe ŃŃineine cont decont deschema deschema de î încărcarencărcare şşii alegereaalegerea modelulmodelul dede î încărcarencărcare celcel maimai apropiatapropiat dede realitaterealitate).).

DimensionareDimensionare.. SSee stabilestabileşştete dimensiuneadimensiunea principalăprincipală şşii,, luândluând î înn considerareconsiderarepozipoziŃŃiaia elementuluielementului î înn ansambluansamblu,, legăturilelegăturile cucu elementeleelementele vecinevecine,, considerenteconsiderentetehnologicetehnologice şşii altelealtele, se, se definedefineşştete formaforma elementuluielementului..

VerificareVerificare.. DimensiunileDimensiunile şşii forma seforma se alegaleg constructivconstructiv î înn funcfuncŃŃieie dede informainformaŃŃileile şşiiexperienexperienŃŃaa de carede care dispunedispune proiectantulproiectantul,, urmândurmând caca săsă sese verificeverifice secsecŃŃiuneaiunea ceacea maimai

solicitatăsolicitată,, astfelastfel î încâtncât σ σ << σ σ aa,, sausau τ τ << τ τ aa..

DacăDacă asupraasupra elementuluielementului acacŃŃioneazăionează sistemesisteme dede forforŃŃee carecare conducconduc lala solicitărisolicităricompusecompuse,, dimensionareadimensionarea preliminarăpreliminară sese realizeazărealizează pepe bazabaza uneiunei solicitărisolicitărisimplesimple dominantedominante,, iariar lala verificareverificare sese determinădetermină eforturileeforturile echivalenteechivalente î înnsecsecŃŃiuneaiunea ceacea maimai solicitatăsolicitată,, astfelastfel î încâtncât σ σ ee<< σ σ aa ..




2.1.1.2.2.1.1.2. CicluriCicluri dede solicitărisolicitări variabilevariabileDurabilitateaDurabilitatea,, preciziaprecizia şşii siguransiguranŃŃaa î înn exploatareexploatare aa mamaşşinilorinilor şşii

mecanismelormecanismelor depinddepind dede acurateacurateŃŃeaea calculelorcalculelor dede rezistenrezistenŃŃăă..AcurateAcurateŃŃeaea calculelorcalculelor reprezintăreprezintă determinareadeterminarea precisăprecisă aa

naturii,naturii,mărimiimărimii,, direcdirecŃŃieiiei,, sensuluisensului forforŃŃelorelor şşii momentelormomentelor..ClasificareaClasificarea forforŃŃelorelor:: DupăDupă modul modul dede generaregenerare::-- ExterioareExterioare;; acesteaacestea se transmit directse transmit direct sausau prinprin organeleorganele dede legăturălegătură, de, de

exempluexemplu forforŃŃeleele dindin asamblărileasamblările filetatefiletate,, lagărelagăre,, cuplajecuplaje, etc.., etc..-- MasiceMasice;; reprezentatereprezentate prinprin forforŃŃeleele dede inerinerŃŃieie sausau greutategreutate..

DupăDupă modul modul dede ac ac Ń Ń iuneiune acesteaacestea potpot săsă fie:fie:

-- staticestatice ((constanteconstante î înn timptimp);); acesteaacestea acacŃŃioneazăionează astfelastfel î încâtncât crecreşştereaterea

de lade la valoareavaloarea minimăminimă lala ceacea maximămaximă se face lent,se face lent, dupădupă carecare rămânrămânconstanteconstante;;

-- dinamicedinamice ((variabilevariabile î înn timptimp);); valoareavaloarea acestoraacestora sese modificămodifică î înn timpultimpulfuncfuncŃŃionăriiionării dupădupă legilegi dede variavariaŃŃieie care potcare pot fifi periodiceperiodice î întrentre anumiteanumite valorivalori,,sausau alal cărorcăror mod demod de variavariaŃŃieie esteeste aleatoriualeatoriu..




SolicitărileSolicitările variabilevariabile î înn timptimp reprezintăreprezintăacacŃŃiuneaiunea forforŃŃelorelor şşii momentelormomentelor aa cărorcărormărimemărime dede modificămodifică î înn timptimp.. VariaVariaŃŃiaia poatepoatesăsă aibăaibă caractercaracter ciclicciclic,, figurafigura 2.2.2.2.

UnUn cicluciclu determinatdeterminat de ode o perioadăperioadăcompletăcompletă, ACB, ACB esteeste caracterizatcaracterizat::

-- efortulefortul unitarunitar maximmaxim σσmaxmax;;-- efortulefortul unitarunitar minimminim σσminmin;;-- efortulefortul unitarunitar mediumediu σσmm..

-- amplitudineaamplitudinea efortuluiefortului unitarunitar

-- coeficientulcoeficientul dede asimetrieasimetrie alal cicluluiciclului

ÎÎnn funcfuncŃŃieie dede valorilevalorile şşiisemnelesemnele pepe care le aucare le aumărimilemărimile carecarecaracterizeazăcaracterizează ciclulciclul, se, sedistingdisting următoareleurmătoareletipuritipuri dede cicluricicluri dedefuncfuncŃŃionareionare,, tabelultabelul 2.1.2.1.

;2minmax σ σ

σ

+

=m

;2

minmax σ σ σ

−=a

.max

min

σ

σ =r




33

22

11

AlternantAlternantOscilantOscilantConstantConstantTipulTipul şşii modelulmodelul graphic algraphic al cicluluicicluluiFormaFormacicluciclu




2.1.1.3. Legea lui Hooke Indicatorul care defineşte modul de comportare

a materialelor sub acŃiunea forŃelor poate ficaracterizat cu ajutorul unor constante fizice(caracteristici caracteristici mecanicemecanice..

Acestea se determină prin încercări mecanice. Încercarea mecanică cu ajutorul căreia sedetermină cele mai importante caracteristicimecanice ale materialelor este î î ncercareancercarea lalatrac trac Ń Ń iuneiune, care stabileste experimental legăturilepermanente între eforturi şi deformaŃii.

Graficul perechilor de valori (s,e) obŃinute prin

încercare reprezinta curba caracteristică amaterialului (figura 2.3- caracteristică a unui oŃel)ZoneleZonele caracteristicecaracteristice suntsunt::OABOAB –– zonazona dede proporproporŃŃionalitateionalitate la carela care alungirilealungirile

suntsunt proporproporŃŃionaleionale cucu tensiuniletensiunile.. EcuaEcuaŃŃiaia acesteiacesteiporporŃŃiuniiuni esteeste exprimatăexprimată prinprin legealegea luilui Hooke:Hooke:

sisi

BC – zona deformaŃiilor plastice, punctul C definind

limita de curgere..

CDCD –– dupădupă oo zonăzonă undeundetensiuneatensiunea rămânerămâneaproximativaproximativconstantăconstantă,, traseultraseulesteeste ascendentascendent,, pânăpână

î înn punctulpunctul D careD careconvenconvenŃŃionalionalcorespundecorespunde tensiuniitensiuniidede rupererupere

ε σ E = E tg = β




PePe bazabaza analizeianalizei curbeicurbei luilui Hooke,Hooke, materialelematerialele sese clasificaclasifica î înn funcfuncŃŃieiedede următoareleurmătoarele criteriicriterii::●● După mărimeamărimea deformadeforma Ń Ń iilor iilor produse produse până până lala rupererupere::-- materialemateriale tenacetenace,, caracterizatecaracterizate printrprintr--oo zonăzonă BC mare,BC mare, producânduproducându--

sese deformadeformaŃŃiiii marimari pânăpână lala rupererupere;;

-- materialemateriale casantecasante, al, al cărorcăror tronsontronson BCBC eseteset foartefoarte micmic,, deformadeformaŃŃiileiileplasticeplastice carecare aparapar pânăpână lala rupererupere fiindfiind foartefoarte micimici..●● În funcŃie de stareastarea materialelor materialelor , , după îndepărtarea sarcinii se

disting:-- materialemateriale plastice plastice, care, care dupădupă î îndepărtareandepărtarea sarciniisarcinii rămânrămân

deformatedeformate;;

-- materialemateriale elasticeelastice, care, care î înn urmaurma î încetăriincetării forforŃŃeiei revinrevin la formala formainiiniŃŃialăială..

●● În funcŃie de valoareavaloarea constantelor constantelor E, G,E, G, şşi i µ µ măsurate dupădiferite direcŃii:

-- materialemateriale izotropeizotrope, care au, care au aceaaceaşşii constantăconstantă elasticăelastică dupădupă oriceorice

direcdirecŃŃieie;;-- materialemateriale anizotropeanizotrope, care au, care au comportamentcomportament diferitdiferit dupădupă diferitediferitedirecdirecŃŃiiii..

EE--ModululModulul dede elasticitateelasticitate longitudinal; Glongitudinal; G--modululmodulul dede elasticitateelasticitate transversal;transversal; mm--coeficientulcoeficientul luilui PiossonPiosson




2.1.1.4. Rezisten2.1.1.4. RezistenŃŃe admisibilee admisibile şşi coeficieni coeficienŃŃi de sigurani de siguranŃŃăăPiesele trebuie dimensionate astfelPiesele trebuie dimensionate astfel î încât să reziste la solicitările statice sauncât să reziste la solicitările statice saudinamicedinamice

ÎÎn cazul solicitărilor staticen cazul solicitărilor statice, se admite ca rezisten, se admite ca rezistenŃŃă limită de referină limită de referinŃŃăă::-- materiale tenacemateriale tenace -- limita de curgerelimita de curgere σσcc respectiverespective τ τ c c ;;

-- materiale casantemateriale casante –– rezistenrezisten Ń Ń a la ruperea la rupere σσr respectiver respective τ τ r r ..Practic,pentru calculPractic,pentru calcule trebuie stabilită o valoare maximă a tensiunii la care oe trebuie stabilită o valoare maximă a tensiunii la care o

piesă rezistăpiesă rezistă,, fără ca aceasta să se deformezefără ca aceasta să se deformeze. Aceasta este rezistenta. Aceasta este rezistentaadmisibila.admisibila.

Tensiunea admisibilăTensiunea admisibilă este valoarea conveneste valoarea convenŃŃională acceptată ca maximăională acceptată ca maximă, pe, pe

baza experienbaza experienŃŃei practice, tensiune care se poate produceei practice, tensiune care se poate produce î întrntr--o piesăo piesă,, î înncondicondiŃŃiile date de materialiile date de material şşi de solicitarei de solicitareDacă se iauDacă se iau î în considerare tensiunile limităn considerare tensiunile limită, a, ale căror valori sunt indicate dele căror valori sunt indicate de

standarde, valorile admisibile sunt exprimate prin relastandarde, valorile admisibile sunt exprimate prin relaŃŃiileiile

undeunde C C esteeste coeficientul de sigurancoeficientul de siguran Ń Ń ăă..

Acesta depinde de: CAcesta depinde de: Calitatea materialelor , Procedalitatea materialelor , Procedeul tehnologic;eul tehnologic;Natura solicităriiNatura solicitării; Certitudinea for; Certitudinea forŃŃelor; Condielor; CondiŃŃiile de lucru;iile de lucru;Metodele de calcul; SimulareaMetodele de calcul; Simularea î încărcării realencărcării reale..

;lim

C

a

σ σ σ =<

C a

limτ τ τ =<




2.1.2.2.1.2. Solicitări staticeSolicitări statice♦♦ Calculul la tracCalculul la tracŃŃiuneiuneSe consideră piesa din figuraSe consideră piesa din figura 2.42.4

solicitată lasolicitată la trac trac Ń Ń iuneiune de o forde o forŃŃăăaxială Faxială F..

Efortul este axial iar solicitarea esteEfortul este axial iar solicitarea estetractracŃŃiune simplăiune simplă.. ÎÎn figură esten figură esteprezentatprezentat şşii î în bloc infinitesimal,n bloc infinitesimal, î înnechilibru sub acechilibru sub acŃŃiunea eforturiloriunea eforturilor σ σ t t ..Din acest echilibru rezultăDin acest echilibru rezultă cea maicea maisimplă formulă din toată ingineriasimplă formulă din toată ingineria::

Formula se consideră adevărată dacăFormula se consideră adevărată dacăse iase ia î în considerare căn considerare că σ σ reprezintăreprezintătensiunea medietensiunea medie î întrntr--o seco secŃŃiuneiune

oarecare.oarecare.

24d

F

A

F t

⋅

==

π σ




♦♦ Calculul laCalculul la forfecareforfecareForfecarea directăForfecarea directă presupune aplicarea unor forpresupune aplicarea unor forŃŃe coliniare saue coliniare sau

aproape coliniare ca direcaproape coliniare ca direcŃŃieie şşi opuse ca sens astfeli opuse ca sens astfel î î ncâtncâtmaterialul dintre acestea să se foarfecematerialul dintre acestea să se foarfece..

ÎÎn figura 2.5n figura 2.5,, a este prezentată forfecarea tijei unuia este prezentată forfecarea tijei unui şşurub, deurub, de cătrecătre

două plăci acdouă plăci acŃŃionate de două forionate de două forŃŃee F F opuse ca sens.opuse ca sens.EEfortul la tracfortul la tracŃŃiune este:iune este:

2

4

d

F

A

F f

⋅

==

π τ




♦♦ Calculul laCalculul la torsiunetorsiuneSe cSe consideră o seconsideră o secŃŃiune circulară a uneiiune circulară a unei

bare de torsiune, figura 2.6.bare de torsiune, figura 2.6.

MMomentul de torsiune careomentul de torsiune care î încarcă barancarcă baraproduceproduce î întrntr--un element E, tensiuniun element E, tensiunicu sensuri opuse pe fecu sensuri opuse pe feŃŃele opuse aleele opuse aleacestuia. Starea de tensiune dinacestuia. Starea de tensiune dinacest element este forfecare purăacest element este forfecare pură..

Efortul de torsiuneEfortul de torsiune î î ntrntr--o seco secŃŃiune la o distaniune la o distanŃŃăăr=d/2 r=d/2 de axa neutră estede axa neutră este

şşii

undeunde Wp Wp este modulul de rezisteneste modulul de rezistenŃŃă polar iară polar iarIp Ip -- momentul de inermomentul de inerŃŃie polar.ie polar.

RelaRelaŃŃia este valabilăia este valabilă î î n următoarelen următoarelecondicondiŃŃii:ii:

-- bara trebuie să fie rotundăbara trebuie să fie rotundă (pli(plină saună sautubularătubulară)) şşi momentul de torsiunei momentul de torsiunetrebuie aplicat după axatrebuie aplicat după axalongitudinalălongitudinală;;

-- materialul trebuie să fie omogenmaterialul trebuie să fie omogen şşiiperfect elastic ;perfect elastic ;

-- secsecŃŃiunea trebuie să fie suficient deiunea trebuie să fie suficient dedeparte de punctul de acdeparte de punctul de acŃŃiune aiune amomentuluimomentului şşi de alte forme de tipi de alte forme de tipconcentratori (degaconcentratori (dega jări jări , , găurigăuri , ,etc).etc).

3

16

d

M W M t

pt t ⋅

==

π τ r I W p p =




♦♦ Calculul laCalculul la î î ncovoierencovoiereCalculul laCalculul la î î ncovoierencovoiere se referă lase referă la î încovoierea purăncovoierea pură, figurii 2.7. Conform, figurii 2.7. ConformrezistenrezistenŃŃei materialelor efortul deei materialelor efortul de

î încovoiere este dat de ecuancovoiere este dat de ecuaŃŃia:ia:

M M i i este momentuleste momentul î încovoietorncovoietor;;I I z z -- momentul de inermomentul de inerŃŃieie î întrntr--o seco secŃŃiune transversalăiune transversală,, î înn

raport cu axa neutrăraport cu axa neutrăy y -- distandistanŃŃa de la axa neutrăa de la axa neutră..

Tensiunile deTensiunile de î încovoiere sunt tensiunincovoiere sunt tensiuninormale, care anormale, care au valoarea maximă la ou valoarea maximă la odistandistanŃŃă maximă de axa neutrăă maximă de axa neutră,,reprezentând suprafareprezentând suprafaŃŃa exterioară aa exterioară abarei.barei.

Pentru o secPentru o secŃŃiune dreptunghiulară plinăiune dreptunghiulară plină, c, cuu

două axe de simetriedouă axe de simetrie şşii î încărcatăncărcatăconform figurii 2.7.a, efortul maximconform figurii 2.7.a, efortul maximesteeste

y=c=h/2y=c=h/2,, Iz=bh3/12Iz=bh3/12 şşii

EEfortul maxim estefortul maxim este

z ii I yM ⋅=σ

y I W z z =

2

max6 bhM W M

i z ii==σ




2.1.3.2.1.3. StrivireaStrivirea şşi presiunea de contacti presiunea de contact StrivireaStrivirea reprezintă modul de distrugere a suprafereprezintă modul de distrugere a suprafeŃŃelor atunci când forelor atunci când forŃŃeleele

care accare acŃŃionează asupra cupleiionează asupra cuplei, respectiv presiunile specifice ating valori, respectiv presiunile specifice ating valoriprea mari.prea mari.

Presiunea de contact Presiunea de contact reprezintă modul de transmitere a forreprezintă modul de transmitere a forŃŃelor sauelor saumomentelelor, de la o piemomentelelor, de la o piesă la piesa conjugatăsă la piesa conjugată, prin intermediul, prin intermediulsuprafesuprafeŃŃelorelor î în contact.n contact.

ConvenConvenŃŃiiee-- piesele nu se aflapiesele nu se afla î în min mişşcare relativăcare relativă-- solicitarea este striviresolicitarea este strivire σ σ ss;;-- piesele se aflăpiesele se află î în min mişşcare relativăcare relativă-- solicitarea este presiune de contactsolicitarea este presiune de contact p p..

•• ÎÎn cazul suprafen cazul suprafeŃŃelor de contact mari de formă planăelor de contact mari de formă plană, apar:, apar:-- presiunea medie presiunea medie p pmed med , pentru for, pentru forŃŃe centrice sau uniform distribuite;e centrice sau uniform distribuite;

-- presiunile minimă presiunile minimă p pminmin şşi maximă pi maximă pmax max , , pentru forpentru forŃŃe excentrice sau neuniforme excentrice sau neuniformdistribuite;distribuite;

•• ÎÎn cazul suprafen cazul suprafeŃŃelor de contact foarte mici, punctiforme sau liniare, aparelor de contact foarte mici, punctiforme sau liniare, apar

presiuni presiuni sausau tensiuni de contact Hertzienetensiuni de contact Hertziene.. În cazul contactului pe suprafaŃă plană rectangulară, sub acŃiunea unei

forŃe normale centrice, presiunea de contact este data de relaŃia:

( ) an pl L F p ≤⋅= /max



2.2.2.2. MaterialeMateriale

Materialele industriale sunt materiale cu proprietăMaterialele industriale sunt materiale cu proprietăŃŃi tehnice utile,i tehnice utile,obobŃŃinute din materii prime, priinute din materii prime, prin următoarelen următoarele tipuri de tehnologii tipuri de tehnologii ::

-- de materii primede materii prime, p, prin care acestea se extrag din zăcăminterin care acestea se extrag din zăcăminte;;-- de material de material , prin care din materii prime se ob, prin care din materii prime se obŃŃin materialein materiale şşi semifabricate;i semifabricate;-- de construc de construc Ń Ń ieie şşi fabricai fabrica Ń Ń ieie, prin care se ob, prin care se obŃŃin elemente de construcin elemente de construcŃŃieie şşii

produse tehnice finite.produse tehnice finite.

2.2.1.2.2.1. Caracteristicile materialelorCaracteristicile materialelorRegulRegulăă: D: Dimensionimensionaarrrearea componentelor ansamblurilorcomponentelor ansamblurilor se facese face numai dupănumai după

alegerea materialelor din care sunt realizate acestea.alegerea materialelor din care sunt realizate acestea.UUn material posedă următoarele tipuri de caracteristicin material posedă următoarele tipuri de caracteristici: fizico: fizico--mecanice,mecanice,

termotermo--mecanice, termice, tehnologice, caracteristici specialemecanice, termice, tehnologice, caracteristici speciale şşiieconomice.economice.




Caracteristicile fizicoCaracteristicile fizico--mecanicemecanice

-- greutatea specifică a materialuluigreutatea specifică a materialului;;-- densitatea;densitatea;-- rezistenrezistenŃŃa limită de rupere sau curgerea limită de rupere sau curgere ((σ σ r r , , σ σ c c ););-- rezistenrezistenŃŃe admisibile (e admisibile (σ σ at at , , σ σ ac ac , , τ τ af af , , τ τ at at , , σ σ aaî î ););-- rezistenrezistenŃŃa admisibilă la strivirea admisibilă la strivire ((σ σ asas););-- rezistenrezistenŃŃa la presiune de contact (a la presiune de contact ( p paa););

-- rezistenrezistenŃŃa la obosealăa la oboseală ((σ σ 00 , , τ τ 00 , , σ σ --11 , , τ τ --11););-- coeficientul de dilatare;coeficientul de dilatare;-- conductibilitate termicăconductibilitate termică şşi electricăi electrică;;-- temperaturile detemperaturile de î înmuiere , topire sau oxidare;nmuiere , topire sau oxidare;-- diagrama efort unitardiagrama efort unitar σ σ /alungire /alungire ε ε ;;

-- coeficientul de frecarecoeficientul de frecare î între două materialentre două materiale;;-- tensiunea superficială care apare la suprafatensiunea superficială care apare la suprafaŃŃa de contact.a de contact.




Caracteristici termoCaracteristici termo--mecanicemecanice

Temperatura afectează parametri fizicoTemperatura afectează parametri fizico--mecanici respectiv comportareamecanici respectiv comportareacorectă a materialelorcorectă a materialelor, reprezentând, reprezentând î în primul rând coeficienn primul rând coeficienŃŃii de dilatareii de dilatareai materialelor.ai materialelor.

Principalele caracteristici care depind de temperatură suntPrincipalele caracteristici care depind de temperatură sunt::-- rezistenrezisten Ń Ń a materialului a materialului ;;-- viteza de alungire a materialului viteza de alungire a materialului , sub ac, sub acŃŃiunea unei foriunea unei forŃŃe,e, la o anumităla o anumită

temperaturătemperatură, ;, ;-- coeficientul de vâscozitatecoeficientul de vâscozitate, p, pentru materiale care au curgere lentăentru materiale care au curgere lentă..

Caracteristici termice

- căldura specifică a materialului caracterizează capacitatea de acumulare aenergiei termice, fără a depăşi o limită de temperatură;

- conductibilitatea materialului influenŃează posibilitatea de uniformizare acâmpului termic (în stare iniŃială , neuniform);

- coeficientul de dilatare, care duce la apariŃia tensiunilor termice.




Caracteristici tehnologiceCaracteristici tehnologice

Materialele pot fi utilizate numai dacă este posibil tehnologicMaterialele pot fi utilizate numai dacă este posibil tehnologic să se realizezesă se realizeze

transformarea materiilor brutetransformarea materiilor brute şşi semifabricatelori semifabricatelor î în piese finite. Cele main piese finite. Cele mairaspândite procedee tehnologice sunt:raspândite procedee tehnologice sunt:-- turnarea;turnarea;-- deformarea la calddeformarea la cald şşi la rece (forjarea, matrii la rece (forjarea, matriŃŃarea, extrudareaarea, extrudarea şşi laminarea);i laminarea);-- prelucrările prin aschiereprelucrările prin aschiere;;

-- sudareasudarea şşi lipirea;i lipirea;-- sinterizarea;sinterizarea;-- injecinjecŃŃiaia şşi durinjeci durinjecŃŃia;ia;-- prelucrarea prin suflare cu aer sau vacuum;prelucrarea prin suflare cu aer sau vacuum;




Caracteristici specialeCaracteristici specialeÎÎn situan situaŃŃii impuse de condiii impuse de condiŃŃiile de lucruiile de lucru şşi ale mediului extern materialelei ale mediului extern materialele

trebuie sătrebuie să î îndeplinească anumite condindeplinească anumite condiŃŃii:ii:-- Temperatură ridicatăTemperatură ridicată-- materiale (ex. omateriale (ex. oŃŃeluri) rezistente la temperaturieluri) rezistente la temperaturi î înaltenalte

(refractare);(refractare);

-- Mediul agresiv chimic (de exemplu: agenMediul agresiv chimic (de exemplu: agenŃŃi chimici,i chimici, produsele din industriaprodusele din industriaalimentarăalimentară, mediu marin), mediu marin)-- materiale (ex. omateriale (ex. oŃŃeluri) inoxidabile;eluri) inoxidabile;-- Ambalaje utilizateAmbalaje utilizate î în industria alimentarăn industria alimentară-- materiale metalice saumateriale metalice sau

nemetalice, care sa anemetalice, care sa aibă specificaibă specificaŃŃia pentru uz alimentar;ia pentru uz alimentar;-- Reducerea frecăriiReducerea frecării-- materiale cu proprietămateriale cu proprietăŃŃi antifrici antifricŃŃiune;iune;

Caracteristici economiceCaracteristici economiceCel mai important factorCel mai important factor î în evaluarea unui produs este pren evaluarea unui produs este preŃŃul. Acesta esteul. Acesta esteinflueninfluenŃŃat de următoarele costuriat de următoarele costuri::

-- Costul materialelor brute;Costul materialelor brute;-- Costul pieselor achiziCostul pieselor achiziŃŃionate de pe piaionate de pe piaŃŃăă;;-- costul invariabil al anumitor componente, impuse de sigurancostul invariabil al anumitor componente, impuse de siguranŃŃaa

utilizatorului sau a fiabilităutilizatorului sau a fiabilităŃŃii garantate;ii garantate;




2.2.2. Criterii de alegere a materialelor. Clasificare2.2.2. Criterii de alegere a materialelor. Clasificare

Principalele criterii pentru alegerea unui anumit material sunt:Principalele criterii pentru alegerea unui anumit material sunt:

-- greutatea redusă a ansambluluigreutatea redusă a ansamblului, de exemplu, de exemplu î în industria aviaticăn industria aviatică;;-- rezistenrezistenŃŃa mecanică ridicată datorită eforturilor maria mecanică ridicată datorită eforturilor mari, coeficien, coeficienŃŃilor deilor desiguransiguranŃŃă mari sau ansambluri cu gabarite reduseă mari sau ansambluri cu gabarite reduse;;

-- duritate mareduritate mare şşi rezisteni rezistenŃŃă mare la uzareă mare la uzare;;-- capacitatea de realizare a unui coeficient de frecare mare,capacitatea de realizare a unui coeficient de frecare mare, î în cazuln cazul

sistemelor de frânare, sau a aderensistemelor de frânare, sau a aderenŃŃei dintre două suprafeei dintre două suprafeŃŃe;e;-- comportarea materialelor care funccomportarea materialelor care funcŃŃioneazăionează î în medii agresive din punct den medii agresive din punct devedere chimic, dinvedere chimic, din industria chimicăindustria chimică şşi alimentarăi alimentară;;

-- comportarea materialelor care pot agresa din punct de vedere chicomportarea materialelor care pot agresa din punct de vedere chimicmicmateriile primemateriile prime şşi materialelor cu care vini materialelor cu care vin î în contact;n contact;

-- comportarea materialelor care pot contamina, cu elemente constitcomportarea materialelor care pot contamina, cu elemente constitutiveutiveale acestora, materiale cu care acestea vinale acestora, materiale cu care acestea vin î în contact.n contact.




2.2.3. Materiale metalice feroase2.2.3. Materiale metalice feroase2.2.3.1. Fontele2.2.3.1. FonteleFonteleFontele sunt aliaje ale fierului cu carbonul, (2sunt aliaje ale fierului cu carbonul, (2––6)% carbon. Cu cât6)% carbon. Cu cât

conconŃŃinutul de carbon este mai mare cu atât fluiditatea materialuluiinutul de carbon este mai mare cu atât fluiditatea materialuluitopit este mai mare, putând fi turmat extrem de utopit este mai mare, putând fi turmat extrem de uşşoror î în forme.n forme.

Elementele de aliere cele mai des utilizate sunt: siliciu, mangaElementele de aliere cele mai des utilizate sunt: siliciu, mangan,n, sulf,sulf,fosfor.fosfor.Există următoarele tipuri de fonteExistă următoarele tipuri de fonte:: F F onta albăonta albă.. Aceasta se caracterizează printrAceasta se caracterizează printr--o structură albăo structură albă î înn

secsecŃŃiune, extiune, extrem de durărem de dură, r, rezistentă la uzurăezistentă la uzură şşi casantăi casantă, d, dararfoarte greu prelucrabilă prin afoarte greu prelucrabilă prin aşşchiere. Piese confecchiere. Piese confecŃŃionate dinionate dinfontă albă sunt discurifontă albă sunt discuri şşi pietre de moarăi pietre de moară, matri, matriŃŃe de extrudare,e de extrudare,malaxoare de ciment, sabomalaxoare de ciment, saboŃŃi de frână pentru vagoanei de frână pentru vagoane, val, valŃŃuri deuri demoarămoară, etc.., etc..

F F ontă cenuontă cenuşşieie. Fonta are o culoare cenu. Fonta are o culoare cenuşşieie î în secn secŃŃiune, rezisteniune, rezistenŃŃăămare la compresiunemare la compresiune şşi prin introducere de nervuri pe parteai prin introducere de nervuri pe parteasolicitată la compresiunesolicitată la compresiune, r, rezistă bineezistă bine şşi lai la î încovoiere. Fonta esncovoiere. Fonta esteteutilizată pentru fabricarea blocurilor motor dieselutilizată pentru fabricarea blocurilor motor diesel şşi benzinăi benzină, ro, roŃŃiidindinŃŃate, volante, discuriate, volante, discuri şşi tamburi de frânăi tamburi de frână..




2.2.3.2. O2.2.3.2. OŃŃelurileelurile

OOŃŃelul este un aliaj fierelul este un aliaj fier--carboncarbon şşi alte elemente de aliere, cu maximi alte elemente de aliere, cu maxim2% carbon (0,04...2,14%C).2% carbon (0,04...2,14%C).

ÎÎn practica tehnică on practica tehnică oŃŃelurile sunt cele mai importanteelurile sunt cele mai importante şşi mai utilizatei mai utilizate

materiale de construcmateriale de construcŃŃie sau structurăie sau structură..StructuraStructura şşi proprietăi proprietăŃŃile oile oŃŃelurilor sunt determinate de compozielurilor sunt determinate de compoziŃŃiaiachimică a acestorachimică a acestora. S. Se deosebesc următoarele grupee deosebesc următoarele grupe::

-- oo Ń Ń eluri nealiateeluri nealiate; Acestea con; Acestea conŃŃin elemente de alierein elemente de aliere î în cantitătin cantitătifoarte mici datorită microalieriifoarte mici datorită microalierii..

--

oo Ń Ń

eluri slab aliat eluri slab aliat

;;

Acestea au suma elementelor de aliereAcestea au suma elementelor de aliere

ΣΣ

<5%.<5%.

-- oo Ń Ń eluri mediu aliateeluri mediu aliate; Suma elementelor de aliere este (5% <; Suma elementelor de aliere este (5% < ΣΣ <<10%).10%).

-- oo Ń Ń eluri eluri î î nalt aliatenalt aliate; Suma elementelor de aliere este; Suma elementelor de aliere este ΣΣ > 10%.> 10%.




♦♦ OOŃŃeluri nealiate (oeluri nealiate (oŃŃeluri carbon)eluri carbon)1. O1. OŃŃeluri carbon turnateeluri carbon turnate î î n piesen piese. O. OŃŃelurile carbon turnate suntelurile carbon turnate sunt

utilizate pentru obutilizate pentru obŃŃinerea prin turnare a pieselor finite sauinerea prin turnare a pieselor finite sauaproape finite.aproape finite.

Conform STAS 600Conform STAS 600--82 o82 oŃŃelurile sunt simbolizate OT (400, 450, 500,elurile sunt simbolizate OT (400, 450, 500,550, 60550, 600,0, 700) va700) valoarea numerică reprezentând rezistenloarea numerică reprezentând rezistenŃŃa minimăa minimăla rupere măsuratăla rupere măsurată î î n [N/mmn [N/mm22]).]).

2. O2. OŃŃeluri carbon forjateeluri carbon forjate şşi laminatei laminate. O. OŃŃelurile forjateelurile forjate şşi laminate sunti laminate suntfolosite pentru obfolosite pentru obŃŃinerea din lingou, a semifabricatelor forjateinerea din lingou, a semifabricatelor forjate(arbori coti(arbori cotiŃŃi pentru motoare, cilindri de laminor, etc.) saui pentru motoare, cilindri de laminor, etc.) saulaminate (laminate (şşine de cale feratăine de cale ferată, o, oŃŃel laminat profilat lat, cornier, I, U,el laminat profilat lat, cornier, I, U,rotund,rotund, ŃŃevi rotundeevi rotunde şşi rectangulare, table, benzi, etc.).i rectangulare, table, benzi, etc.).




●● OOŃ Ń eluri carbon pentru sculeeluri carbon pentru scule

OOŃŃelurile sunt simbolizate OSC urmat de un numărelurile sunt simbolizate OSC urmat de un număr (7, 8, 8M, 9, 10, 11, 12,(7, 8, 8M, 9, 10, 11, 12,13), conform STAS 170013), conform STAS 1700--9292..

AcesteaAcestea sunt osunt oŃŃeluri nealiate pentru scule, cu coneluri nealiate pentru scule, cu conŃŃinut de carboninut de carbon î între 0,7ntre 0,7--1,41,4%. OS%. OSC 9C 9 reprezintă oreprezintă oŃŃel pentru scule cu 0,9% carbon.el pentru scule cu 0,9% carbon.

●● OOŃ Ń eluri carbon cu destinaeluri carbon cu destinaŃ Ń ie specialăie specială

Acestă grupă cuprinde următoarele tipuri de oAcestă grupă cuprinde următoarele tipuri de oŃŃeluri:eluri:-- OO Ń Ń eluri pentru maeluri pentru maşşini unelte automate;ini unelte automate;-- OO Ń Ń eluri pentru construc eluri pentru construc Ń Ń ia cazanelor ia cazanelor şşi recipieni recipien Ń Ń ilor sub presiune;ilor sub presiune;

-- OO Ń Ń eluri carbon laminate la cald pentrueluri carbon laminate la cald pentru Ń Ń evi evi ..




♦♦ OOŃŃeluri aliateeluri aliateOOŃŃelurile aliate conelurile aliate conŃŃin, pin, pe lângă fiere lângă fier şşi carboni carbon şşi elemente de aliere (crom,i elemente de aliere (crom,

nichel, mangan, siliciu, molibden, vanadiu, wolfram, cobalt, nionichel, mangan, siliciu, molibden, vanadiu, wolfram, cobalt, niobiu, etc.).biu, etc.).Din punct de vedere al conDin punct de vedere al conŃŃinutuluiinutului şşi cantităi cantităŃŃii de elemente de aliere oii de elemente de aliere oŃŃelurileelurile

sese î împartmpart î în on oŃŃeluri slab aliateeluri slab aliate şşi oi oŃŃelurieluri î înalt aliate.nalt aliate.

●● OOŃŃelurile slab aliate.elurile slab aliate. Acestea sunt o categorie de oAcestea sunt o categorie de oŃŃeluri ale căroreluri ale cărorproprietăproprietăŃŃi fizicoi fizico--mecanice sunt superioare omecanice sunt superioare oŃŃelurilor carbon, din cauzaelurilor carbon, din cauzaalierii. Câteva din elementele utilizate sunt nichel, cromalierii. Câteva din elementele utilizate sunt nichel, crom şşi molibden.i molibden.

Aceste oAceste oŃŃeluri au o bună rezisteneluri au o bună rezistenŃŃă dacă sunt utilizateă dacă sunt utilizate î în mediul ambiant, lan mediul ambiant, latemperaturile ridicatetemperaturile ridicate şşi agresivitatea corozivă a mediuluii agresivitatea corozivă a mediului..

●● OOŃŃeluri mediueluri mediu şşii î î nalt aliatenalt aliate.. Aceste oAceste oŃŃeluri au un coneluri au un conŃŃinut de elementeinut de elementede alierede aliere î între (5ntre (5--10%) pentru o10%) pentru oŃŃelurile mediu aliateelurile mediu aliate şşi mai mare de 10%i mai mare de 10%elemente de aliere, pentru oelemente de aliere, pentru oŃŃelurieluri î înalt aliate. Prnalt aliate. ProprietăoprietăŃŃile fizicoile fizico--mecanicemecanice

ale acestor oale acestor oŃŃeluri sunt incomparabil mai bune decât al oeluri sunt incomparabil mai bune decât al oŃŃelurilor carbonelurilor carbonsau slab aliate, fiind clasificate ca osau slab aliate, fiind clasificate ca oŃŃeluri inoxidabile.eluri inoxidabile.




2.2.4.2.2.4. MaterialeMateriale metalicemetalice neferoaseneferoaseMetaleleMetalele î înn afaraafara fieruluifierului suntsunt metalemetale neferoaseneferoase.. AcesteaAcestea sese î împartmpart î înn

funcfuncŃŃieie dede densitatedensitate şşii specificulspecificul lorlor î înn următoareleurmătoarele grupe:metalegrupe:metale

neferoaseneferoase uuşşoareoare (Al, Ti, Mg);(Al, Ti, Mg); metalemetale neferoaseneferoase grelegrele (Cu,(Cu, SnSn,,PbPb);); metalemetale neferoaseneferoase nobilenobile (Au, Ag).(Au, Ag).2.2.4.1. Bronzuri2.2.4.1. BronzuriBronzurileBronzurile sunt aliaje cu consunt aliaje cu conŃŃinut de peste 60%inut de peste 60% cupru. Acescupru. Acestea autea au

proprietăproprietăŃŃi antifrici antifricŃŃiune foarte bune, formândiune foarte bune, formând î împreună cumpreună cu

ooŃŃelurile cupluri antifricelurile cupluri antifricŃŃiune. Uiune. Utilizările cele mai frecvente sunt latilizările cele mai frecvente sunt lapiese de tip: arcuri, colivii de rulmenpiese de tip: arcuri, colivii de rulmenŃŃi, fitinguri, instalai, fitinguri, instalaŃŃii sanitare,ii sanitare,piese care funcpiese care funcŃŃioneazăionează î întrntr--un mediu coroziv, clopote, etc..un mediu coroziv, clopote, etc..




2.2.4.2. Alame2.2.4.2. Alame Alamele Alamele sunt aliaje de cuprusunt aliaje de cupru şşi zinc combinatei zinc combinate î întrntr--o varietateo varietate

mare de propormare de proporŃŃii. Alte elemente de aliere sunt staniu,ii. Alte elemente de aliere sunt staniu,plumb, aluminiu, siliciu, nichel, mangan, fier. Cele maiplumb, aluminiu, siliciu, nichel, mangan, fier. Cele maiutilizate aliaje suntutilizate aliaje sunt î împarmparŃŃiteite î în următoarele clasen următoarele clasestructurale:structurale:

-- alamealame cu concu conŃŃinut de Zn< 50%inut de Zn< 50%

-- alame (Tombac)alame (Tombac) cu concu conŃŃinut 90% Cu, 10% Zn utilizateinut 90% Cu, 10% Zn utilizate î înnindustria proiectilelor,industria proiectilelor, ŃŃevi, tableevi, table şşi benzi;i benzi;-- alame (Alpaca)alame (Alpaca) cu concu conŃŃinut 55%Cu, 20%Zn, 20%Ni, 5%Sn,inut 55%Cu, 20%Zn, 20%Ni, 5%Sn,

este un aliaj rezistent la coroziuneeste un aliaj rezistent la coroziune şşi utilizati utilizat î în industrian industriabijuteriilor (argint german)bijuteriilor (argint german) şşi la fabricarea tacâmurilor; Sei la fabricarea tacâmurilor; Sefolosefoloseşşte placată cu argintte placată cu argint..

-- aliaje pentru lipit aliaje pentru lipit ..




2.2.4.3.2.2.4.3. Aliaje pe bază de aluminiuAliaje pe bază de aluminiu, magneziu, zinc,, magneziu, zinc, şş.a..a.♦♦ Aliaje pe bază de aluminiuAliaje pe bază de aluminiu..Aceste aliaje sunt supuse coroziunii galvaniceAceste aliaje sunt supuse coroziunii galvanice î în vecinătatea on vecinătatea oŃŃelurilorelurilor

inoxidabileinoxidabile şşii î în mediu umed. Din acest motiv piesele confecn mediu umed. Din acest motiv piesele confecŃŃionate dinionate dinaliajele de aluminiu nu se combină cu piese din oaliajele de aluminiu nu se combină cu piese din oŃŃel.el.

Domeniile de utilizare sunt: contrucDomeniile de utilizare sunt: contrucŃŃiile civileiile civile şşi industrialei industriale şşi arhitecturai arhitectura(profile pentru ferestre(profile pentru ferestre şşi ui uşşi, elemente decorative, etc.); construci, elemente decorative, etc.); construcŃŃii deii derecipienrecipienŃŃii şşi aparaturăi aparatură (ar(armături umături uşşoare); ecoare); echipamente din industriahipamente din industriachimicăchimică şşi alimentarăi alimentară (rezervoare, conducte); produse din industria(rezervoare, conducte); produse din industriaambalajelor; echipamentambalajelor; echipamente din industria electrotehnicăe din industria electrotehnică ((şşine, cabluri).ine, cabluri).

♦♦ Aliaje pe bază de magneziuAliaje pe bază de magneziuCele mai importante elemente de aliere ale sunt Al, Zn, Mn, careCele mai importante elemente de aliere ale sunt Al, Zn, Mn, care

î îmbunătămbunătăŃŃesc rezistenesc rezistenŃŃaa şşi măresc stabilitatea la coroziunei măresc stabilitatea la coroziune. A. Aliajele seliajele sefolosesc sub formă de semifabricate extrudatefolosesc sub formă de semifabricate extrudate, matri, matriŃŃate la cald, forjate,ate la cald, forjate,laminate, trefilate.laminate, trefilate.

Domeniile principale sunt: construcDomeniile principale sunt: construcŃŃia de avioane (uia de avioane (uşşi, componente pentrui, componente pentrucabinele de pilotare), construccabinele de pilotare), construcŃŃia de automobile (cia de automobile (carcase pentru cutii dearcase pentru cutii devitezăviteză), industria bunurilor de larg consum.), industria bunurilor de larg consum.




♦♦ Aliaje pe bază de aurAliaje pe bază de aur, argint, argint şşi platinăi platinăAceste aliaje conAceste aliaje conŃŃin pe lângă cantitatea de metal nobilin pe lângă cantitatea de metal nobil şşi alte elemente dei alte elemente de

aliere: cuprualiere: cupru, a, argint, palargint, paladiu. Cadiu. Caracteristica principală a acestor aliaje esteracteristica principală a acestor aliaje estepuritatea. Aceastapuritatea. Aceasta se măsoarăse măsoară î înn procente de aur procente de aur , a, argint sau platină dinrgint sau platină dinaliaj, sau, pentru auraliaj, sau, pentru aur î înn carate de puritatecarate de puritate ((24 ca24 carate reprezintă un gradrate reprezintă un grad

de puritate de 99,99%.de puritate de 99,99%.999999-- 14K; 91614K; 916-- 22K; 83322K; 833-- 20K; 75020K; 750-- 18K; 58518K; 585--14K; 41714K; 417--10K; 37510K; 375-- 9K9KCele mai utilizateCele mai utilizate purită purită Ń Ń i i pentru argint sunt: 999 (argint pur), 980, 958pentru argint sunt: 999 (argint pur), 980, 958

(Britania silver), 950 (primul standard francez), 925 (Sterling(Britania silver), 950 (primul standard francez), 925 (Sterling silver), 900silver), 900(Coin(Coin silver), 830,silver), 830, 800.800.

Cele mai utilizate purităCele mai utilizate purităŃŃi pentru platină sunti pentru platină sunt: 9: 999 (p99 (platină purălatină pură),), 950 (pl950 (platinaatinautilizatăutilizată î în ind. bijuteriilor), 900, 850.n ind. bijuteriilor), 900, 850.

Aliajele de aur sunt galbene roAliajele de aur sunt galbene roşşiiii şşi albe. Aurul roi albe. Aurul roşşu care are 14 kt conu care are 14 kt conŃŃineine75% aur75% aur şşi 2i 25%5% cupru. Dacupru. Dacă acesta arecă acesta are 75% aur, 21% cupru75% aur, 21% cupru şşi 4% arginti 4% argintculoarea acestuia devine roz..culoarea acestuia devine roz..

Aurul numit alb conAurul numit alb conŃŃine cel puine cel puŃŃin un metal alb, de exemplu argint, paladiu sauin un metal alb, de exemplu argint, paladiu saunichel. Aliajele de aur cu nichel au duritate marenichel. Aliajele de aur cu nichel au duritate mare şşi sunt folosite pentrui sunt folosite pentrubijuterii de tip inele brăbijuterii de tip inele brăŃŃăriări, verighete, iar cele aliate cu paladiu sunt moi, verighete, iar cele aliate cu paladiu sunt moi şşiisunt utilizate pentru monturile de pietre presunt utilizate pentru monturile de pietre preŃŃioase.ioase.




2.2.5. Materiale nemetalice2.2.5. Materiale nemetalice2.2.5.1. Materiale plastice2.2.5.1. Materiale plasticeMaterialele plasticeMaterialele plastice sunt un grup extremsunt un grup extrem

de variat de materiale organicede variat de materiale organicesintetice. Aceste materiale sunt solidesintetice. Aceste materiale sunt solide

î în fază finităn fază finită şşi lichidăi lichidă î în anumite fazen anumite fazede prelucrare.de prelucrare.Din materiale plastice se obDin materiale plastice se obŃŃin piesein piese

finite de complexitate mare. Istoriafinite de complexitate mare. Istoriamaterialelor plastice este de facturămaterialelor plastice este de facturărecentărecentă, primul material plastic fiind, primul material plastic fiind

creatcreat î în anul 1862.n anul 1862. ÎÎn figura 2.9 suntn figura 2.9 suntprezentate cronologic câteva dinprezentate cronologic câteva dinmaterialele plasticematerialele plastice şşi produselei produselereprezentative corespunzătoarereprezentative corespunzătoareacestor materiale.acestor materiale.



2.2.2.2. MaterialeMateriale♦♦ Materiale duroplaste (termorigide)Materiale duroplaste (termorigide)

Materialele duroplaste sunt materiale polimerizateMaterialele duroplaste sunt materiale polimerizatedure care datorită materialelor de adaos capătădure care datorită materialelor de adaos capătăo nouă structurăo nouă structură, c, care este ireversibilăare este ireversibilă. Aceasta. Aceasta î î nseamnă cănseamnă că î î n cazul ren cazul re î î ncălziriincălzirii,, î î n material nun material numai au loc transformărimai au loc transformări (nu se mai tope(nu se mai topeşşte),te),

nerevenind la structura ininerevenind la structura iniŃŃialăială..Duroplastele suntDuroplastele sunt î î n general rezistente lan general rezistente latemperaturitemperaturi î î nalte.nalte.

Acestea au urmatoarele componente:Acestea au urmatoarele componente:●● UnităUnităŃŃile chimice de bazăile chimice de bază (monomerii)(monomerii)●● PlastifianPlastifianŃŃii.. PlastifianPlastifianŃŃii sunt materiale care au rolul de aii sunt materiale care au rolul de a

î îmbunătămbunătăŃŃii anumite caracteristici,ii anumite caracteristici, cum ar fi mărireacum ar fi mărireaelasticităelasticităŃŃii sau a durităii sau a durităŃŃii acestora.ii acestora.

●● Materiale de adaosMateriale de adaos.. Există mai multe tipuri de materialeExistă mai multe tipuri de materialede adaos:de adaos:

-- materiale de adaos, chimic inactive (rumegumateriale de adaos, chimic inactive (rumeguşş de lemnde lemn, p, pulberiulberide piatrăde piatră, hârtie, hârtie şşi materiale textile,i materiale textile, caolincaolin, c, cretăretă););

-- materiale de adaos pentru cremateriale de adaos pentru creşşterea stabilităterea stabilităŃŃii formeiii formei şşiireticularizare mai bună a polimerilorreticularizare mai bună a polimerilor (negru de fum, acid(negru de fum, acid

salicilic);salicilic);-- materiale de adaos (armare), pentru cremateriale de adaos (armare), pentru creşşterea proprietăterea proprietăŃŃilorilor

fizicofizico--mecanice (fibre dmecanice (fibre de sticlăe sticlă, carbon, poliester, fibre, carbon, poliester, fibre şşiipulberi metalice).pulberi metalice).

RaRaşşini epoxidice Eini epoxidice E

RăRăşşini poliestericeini poliestericenesaturate UPnesaturate UP

RăRăşşină melaminină melamin--formaldehidică MFformaldehidică MF

Aminoplaste:Aminoplaste: rărăşşinăinăureoureo--aldehidică UFaldehidică UF

Fenoplaste:Fenoplaste:

fenolformaldehidafenolformaldehidaPF (bachelita)PF (bachelita)




♦♦ Materiale tip elastomerMateriale tip elastomer

Elastomerii sunt materiale polimerizateElastomerii sunt materiale polimerizatedeformabile (care au elasticitateadeformabile (care au elasticitateacauciucului).cauciucului).

Acestea au ca materiale de adaos pentruAcestea au ca materiale de adaos pentru

reticulizare (echivalentureticulizare (echivalentul vulcanizăriil vulcanizăriidin industria cauciucului) sulf, peroxizi,din industria cauciucului) sulf, peroxizi,amine.amine.

Elastomerii sunt materiale elasticeElastomerii sunt materiale elastice şşi moi,i moi,carecare î î şşi meni menŃŃin proprietăin proprietăŃŃile până laile până latemperatura de descompunere.temperatura de descompunere.

Cauciuc stirolCauciuc stirol--butadienic SBRbutadienic SBR

Siliconul SISiliconul SI

Poliuretan PUPoliuretan PU




2.2.5.2. Cauciucul2.2.5.2. Cauciucul

Cauciucul Cauciucul este un polimer hidrocarbonat elastic care derivăeste un polimer hidrocarbonat elastic care derivădintrdintr--o suspensie coloidală lăptoasăo suspensie coloidală lăptoasă (latex).(latex).

Indiferent de tipul cauciucului acesta are multe utilizăriIndiferent de tipul cauciucului acesta are multe utilizări::-- amortizor de vibraamortizor de vibraŃŃii, eii, element de descărcare a sarcinilorlement de descărcare a sarcinilor , ,

utilizatutilizat î î n industria automobilului (bucn industria automobilului (bucşşi elastice),i elastice),amortizoare elastice, suporamortizoare elastice, suporŃŃi de motor;i de motor;

-- elemente elastice de legăturăelemente elastice de legătură (elemente de cuplare elastice);(elemente de cuplare elastice);

-- elemente de etanelemente de etanşşare (garnituri, manare (garnituri, manşşete de rotaete de rotaŃŃieie--semering, inele O, mansemering, inele O, manşşete de rotaete de rotaŃŃie V, etc.);ie V, etc.);-- furtune;furtune;-- anvelopeanvelope şşi camere pentru roi camere pentru roŃŃi.i.




2.2.5.3. Sticla2.2.5.3. Sticla

SticleleSticlele sunt materiale solide anorganice, nemetalice, solidificatesunt materiale solide anorganice, nemetalice, solidificate

amorf. Majoamorf. Majo

ritatea sticlelor sunt transparente pentru luminăritatea sticlelor sunt transparente pentru lumină

.

.ÎÎn funcn funcŃŃie de compoziie de compoziŃŃia chimică sticlele se clasifică astfelia chimică sticlele se clasifică astfel::-- sticla calcosticla calco--sodicăsodică (sticla(sticla menajerămenajeră););-- sticlă de plumbsticlă de plumb (cristalul), din care se ob(cristalul), din care se obŃŃin produse de sticlăin produse de sticlă

şşlefuite;lefuite;-- sticlă cu rezistensticlă cu rezistenŃŃă la coroziune chimicăă la coroziune chimică şşi la cald,i la cald, folosită la vasefolosită la vase

de laboratorde laborator şşi veselă termorezistentăi veselă termorezistentă.. Fibrele de sticlăFibrele de sticlă au rezistenau rezistenŃŃă aproape de maximul teoretică aproape de maximul teoretic şşi sunti sunt

utilizate ca element de armare pentru materialele compoziteutilizate ca element de armare pentru materialele compozite Sticla opticăSticla optică se utilizeasă pentru lentilese utilizeasă pentru lentile şşi filtre optice.i filtre optice. Fibrele opticeFibrele optice folosite pentru transmiterea de informafolosite pentru transmiterea de informaŃŃiiii î în bandăn bandă

largălargă (circa 6000 lini telefonice paralele/ fascicol luminos).(circa 6000 lini telefonice paralele/ fascicol luminos).

2 2 M t i l




2.2.5.4. Hârtia2.2.5.4. Hârtia şşi cartonuli cartonulHârtiaHârtia este un material obeste un material obŃŃinut din fibre vegetale, prininut din fibre vegetale, prin î împâslire,mpâslire,

î încleierencleiere şşi presare sau laminare.i presare sau laminare. Materialele de bază utilizateMaterialele de bază utilizatepentru fabricarea hârtiei sunt: paspentru fabricarea hârtiei sunt: pastă de lemn obtă de lemn obŃŃinută prininută prinpolizare; celofibpolizare; celofibră obră obŃŃinută prin descompunerea chimică ainută prin descompunerea chimică a

lemnului. Materialele de adaos pentru crelemnului. Materialele de adaos pentru creşşterea gradului de alb, aterea gradului de alb, acalitatăcalitatăŃŃii suprafeii suprafeŃŃei (luciu), rezistenei (luciu), rezistenŃŃei la umezealăei la umezeală şşi lai lapătrundere a lichidelorpătrundere a lichidelor, rezisten, rezistenŃŃa la traca la tracŃŃiuneiune şşi a muchiilor.i a muchiilor.

Produsele de hârtie se deosebesc după masaProdusele de hârtie se deosebesc după masa /m2: /m2:-- hârtiahârtia (7(7--150) g/m2;150) g/m2;

-- cartonul cartonul (230(230--450) g/m2;450) g/m2;-- mucavauamucavaua > 600 g/m2.> 600 g/m2.Sorturile de hârtieSorturile de hârtie sese î împartmpart î în următoarele grupen următoarele grupe::-- hârtie pentru scopuri grafice: hârtie de scris, pentru copiatoarhârtie pentru scopuri grafice: hârtie de scris, pentru copiatoare, dee, de

tipar, pentru bancnote;tipar, pentru bancnote;-- hârtie pentruhârtie pentru î împachetat;mpachetat;-- hârtiehârtie şşi cartoane tehnice: hârtie de filtru, hârtiei cartoane tehnice: hârtie de filtru, hârtie şşi cartoane pentrui cartoane pentru

cutii.cutii.



2.3.2.3. TratamenteTratamente mecanicemecanice termicetermice sisi

termochimicetermochimice

Tratamentul Tratamentul este un ansamblu de procedee tehnologice de schimbare aeste un ansamblu de procedee tehnologice de schimbare aproprietătilor fiziceproprietătilor fizice (( î în particular mecanice)n particular mecanice) şşi chimice ale materialelori chimice ale materialelormetalice, prin modificarea structurii lor. Tratamentele asupra mmetalice, prin modificarea structurii lor. Tratamentele asupra metaleloretalelorsunt de trei feluri: mecanice, termicesunt de trei feluri: mecanice, termice şşi termochimice.i termochimice.

2.3.1. Tratamente mecanice2.3.1. Tratamente mecanice

Tratamentul mecanic Tratamentul mecanic este procedeul tehnologic de schimbare aeste procedeul tehnologic de schimbare acaracteristicilor mecanice ale materialelor metalice, prin modif caracteristicilor mecanice ale materialelor metalice, prin modif icareaicarea

structurii cristaline. Modificastructurii cristaline. Modificarea se realizează prin operarea se realizează prin operaŃŃiuni mecanice deiuni mecanice dedeformare plastică la recedeformare plastică la rece, ecruisare, (ex. trefilare, laminare, forjare,, ecruisare, (ex. trefilare, laminare, forjare,rulare).rulare).

ÎÎn cazul deformării la recen cazul deformării la rece, de tip trefilare, laminare, forjare, rulare,, de tip trefilare, laminare, forjare, rulare,ecruisarea este dăunătoare datorită creecruisarea este dăunătoare datorită creşşterii fragilităterii fragilităŃŃii (ii (şşine, osii, fuzete).ine, osii, fuzete).

2 3



2.3.2.3. TratamenteTratamente mecanicemecanice termicetermice

sisi termochimicetermochimice2.3.2. Tratamente termice2.3.2. Tratamente termice

Tratamentele termiceTratamentele termice sunt procedeesunt procedeetehnologice de modificare a proprietătehnologice de modificare a proprietăŃŃilorilorfizice, chimicefizice, chimice şşi tehnologice ale materialelori tehnologice ale materialelor

metalicemetalice î în stare solidăn stare solidă. A. Acestea se aplicăcestea se aplicămaterialelor neomogene ( ex. aliajematerialelor neomogene ( ex. aliajelor), alor), acăror natură a constituencăror natură a constituenŃŃilor este complexăilor este complexă şşiicare prezintă stări de echilibru diferitecare prezintă stări de echilibru diferite, l, laadiverse temperaturi.diverse temperaturi.

Modificarea structurii se realizează laModificarea structurii se realizează la î încălzirincălziri şşiirăciri controlaterăciri controlate..

Fazele unui tratament termic Fazele unui tratament termic sunt, figsunt, fig.. 2.10:2.10:-- î încălzirea până la o anumită temperaturăncălzirea până la o anumită temperatură;;-- menmenŃŃinerea o anumită durată de timp pentruinerea o anumită durată de timp pentru

uniformizarea acesteia;uniformizarea acesteia;-- răcirea cu o anumită vitezărăcirea cu o anumită viteză..Factorii principaliFactorii principali î în tratamentul termic suntn tratamentul termic sunt

temperaturatemperatura şşi timpul,i timpul, care determină toatecare determină toatefazele acestuia.fazele acestuia.

Există următoareleExistă următoareleprocese de tratamenteprocese de tratamentetermicetermice şşiitermochimice:termochimice:

RRecoacereaecoacerea;;CălireaCălirea;;

RevenireaRevenirea;; î îmbătrânireambătrânirea..

2 32 3 TratamenteTratamente mecanicemecanice termicetermice




sisi termochimicetermochimice

2.3.2.1. Recoacerea2.3.2.1. Recoacerea

RecoacereaRecoacerea este un tratament termiceste un tratament termicaplicat metaleloraplicat metalelor î în stare solidăn stare solidă, c, careare

constăconstă

î în:n:

-- î încălzirea cu viteze impusencălzirea cu viteze impuse, p, până la oână la otemperaturătemperatură;;

-- menmenŃŃinerea constantă a temperaturiiinerea constantă a temperaturii;;-- răcirea cu anumită vitezărăcirea cu anumită viteză..

Aceasta are ca scop obAceasta are ca scop obŃŃinereainereaurmătoarelor deziderateurmătoarelor deziderate::

-- î înmuierea materialelor;nmuierea materialelor;-- obobŃŃinerea unei anumite structuri;inerea unei anumite structuri;-- î înlăturarea tensiunilor internenlăturarea tensiunilor interne;;

-- omogenizarea structurii;omogenizarea structurii;-- recristalizarea.recristalizarea.

2 32 3 TratamenteTratamente mecanicemecanice



2.3.2.3. TratamenteTratamente mecanicemecanice

termicetermice sisi termochimicetermochimice

2.3.2.2.2.3.2.2. CălireaCălirea

CălireaCălirea este tratamentul termic aplicateste tratamentul termic aplicatooŃŃelurilor, pentruelurilor, pentru î îmbunătămbunătăŃŃireaireaproprietăproprietăŃŃilor fizicoilor fizico--mecanice ale pieselormecanice ale pieselortratate (organe de matratate (organe de maşşini, scule, etc.).ini, scule, etc.).

Călirea completăCălirea completă se realizeazăse realizează î încălzindncălzind

ooŃŃelul la temperaturi cu (20elul la temperaturi cu (20--30)30) ººC maiC maimari decât punctul de transformare Ac3,mari decât punctul de transformare Ac3,menmenŃŃinerea la această temperaturăinerea la această temperatură,,urmată de răcirea bruscăurmată de răcirea bruscă, figura 2.11., figura 2.11.Acest tratament se poate aplica tuturorAcest tratament se poate aplica tuturor

ooŃŃelurilor călibileelurilor călibile..

2 32 3 TratamenteTratamente mecanicemecanice termicetermice sisi





2.3.2.3. Revenirea2.3.2.3. Revenirea

RevenireaRevenirea este un tratament termic, cu scopul de a se obeste un tratament termic, cu scopul de a se obŃŃine o structură maiine o structură maistabilăstabilă. Tratamentul de revenire presupune. Tratamentul de revenire presupune î încălzirea oncălzirea oŃŃelurilor călite laelurilor călite latemperaturi inferioare punctelor de transformaretemperaturi inferioare punctelor de transformare Ac1 Ac1, u, urmată de o răcirermată de o răcire

cu o viteză dirijatăcu o viteză dirijată..Scopurile tratamentului de revenire sunt:Scopurile tratamentului de revenire sunt:-- obobŃŃinerea unei structuri stabile;inerea unei structuri stabile;-- realizarea unei duritărealizarea unei durităŃŃi impuse;i impuse;-- eliminarea tensiunilor interne rezultateeliminarea tensiunilor interne rezultate î în urma procesului de căliren urma procesului de călire;;-- micmicşşorarea fragilităorarea fragilităŃŃiiii î în favoarea cren favoarea creşşterii tenacităterii tenacităŃŃii.ii.♦♦ Revenirea joasăRevenirea joasă se realizează prinse realizează prin î încălzire la temperaturi relativ joasencălzire la temperaturi relativ joase

(100(100--350)350) ººC,C, urmată de răcireurmată de răcire (( î în generaln general î în aer). Prin revenire sen aer). Prin revenire semicmicşşorează duritatea oborează duritatea obŃŃinută după călireinută după călire şşi se elimină tensiunilei se elimină tensiunile..

♦♦ RevenireaRevenirea î î naltănaltă se realizează prinse realizează prin î încălzire la temperaturi apropiate dencălzire la temperaturi apropiate depunctulpunctul Ac1 Ac1 (500(500--700)700) ººC, cu menC, cu menŃŃinere la această temperaturăinere la această temperatură şşi răcirei răcire..Răcirea se poate faceRăcirea se poate face: pentru o: pentru oŃŃelurile insensibile la fragilitate, cu orelurile insensibile la fragilitate, cu oriceice

vitezăviteză; pentru o; pentru oŃŃelurile aliate (sensibelurile aliate (sensibile la fragilitate),ile la fragilitate), răcire acceleratărăcire accelerată î înnulei sau apăulei sau apă..RevenireaRevenirea î înaltă se aplică la onaltă se aplică la oŃŃelurilor bogat aliate (oelurilor bogat aliate (oŃŃeluri rapide pentrueluri rapide pentru

scule).scule).





2.3.2.4.2.3.2.4. ÎÎmbunătămbunătăŃŃireairea

Î Î mbunătămbunătă Ń Ń ireairea este un caz particular de asociere a celor două tratamenteeste un caz particular de asociere a celor două tratamente::călireacălirea şşi revenireai revenirea î înaltănaltă.. ÎÎmbunătămbunătăŃŃirea se aplică oirea se aplică oŃŃelurilor carbon cuelurilor carbon cuconconŃŃinut ridicat de carbon (> 0.30 %), sau oinut ridicat de carbon (> 0.30 %), sau oŃŃelurilor aliate tratabile prinelurilor aliate tratabile prin

î îmbunătămbunătăŃŃireire..

2 32 3 TratamenteTratamente mecanicemecanice termicetermice




sisi termochimicetermochimice2.3.2.5. Tratamente termochimice2.3.2.5. Tratamente termochimice

Tratamentele termochimiceTratamentele termochimice sunt tratamente termice efectuate pentrusunt tratamente termice efectuate pentrumodificarea compozimodificarea compoziŃŃiei chimiceiei chimice şşi structurii,i structurii, î în straturile den straturile de

suprafasuprafaŃŃă ale materialelor metaliceă ale materialelor metalice. A. Aceste modificări seceste modificări serealizează prin absorbrealizează prin absorbŃŃiaia şşi difuzia unor elemente, (carbon, azot,i difuzia unor elemente, (carbon, azot,crom, aluminiu, siliciu)crom, aluminiu, siliciu) î în structura straturilor superficialealen structura straturilor superficialealematerialului de bazămaterialului de bază (o(oŃŃel).el).

Scopul tratamentului este de a se obScopul tratamentului este de a se obŃŃine structuri fizicoine structuri fizico--mecanicemecanice şşiichimice diferite, pentrchimice diferite, pentru cele două zoneu cele două zone, de exemplu piese din o, de exemplu piese din oŃŃelel

cu miez tenacecu miez tenace şşi suprafai suprafaŃŃă durăă dură..Un tratament termochimic constăUn tratament termochimic constă î în următoarele fazen următoarele faze::a)a) IntroducereaIntroducerea î î n stratul superficial a elementelor chimice de adaosn stratul superficial a elementelor chimice de adaos

(contaminare(contaminare superficialăsuperficială ). ). Aceasta se realizează prinAceasta se realizează prin:: î î ncălzireancălzirea piesei piesei , i, introdusăntrodusă î întrntr--un mediu (solid, lichid sau gazos), bogatun mediu (solid, lichid sau gazos), bogat î înnelementele care trebuie să difuzezeelementele care trebuie să difuzeze î în on oŃŃel;el; menmen Ń Ń inereainerea lala

temperatură constantă până la realizarea difuzieitemperatură constantă până la realizarea difuziei;; răcirearăcirea cucuviteza micăviteza mică (( î în aer sau cuptor).n aer sau cuptor).b)b) CălireaCălirea şşi revenirea structurii nou createi revenirea structurii nou create..Cel mai important tratament termochimic este cementareaCel mai important tratament termochimic este cementarea

2 32 3 TratamenteTratamente mecanicemecanice termicetermice sisi





♦♦ CementareaCementarea

CementareaCementarea este un tratament termic care constăeste un tratament termic care constă î înn î îmbogămbogăŃŃireairea î înncarbon a stratului superficial al pieselor confeccarbon a stratului superficial al pieselor confecŃŃionate din oionate din oŃŃelel şşiise aplică ose aplică oŃŃelurilor nealiate sau aliate, care au un conelurilor nealiate sau aliate, care au un conŃŃinut redusinut redusde carbon (ode carbon (oŃŃeluri de cementare).eluri de cementare).

Exemple de oExemple de oŃŃeluri de cementare sunt: oeluri de cementare sunt: oŃŃelurile carbon de calitateelurile carbon de calitate

pentru cementare OLC 10, OLC 15, OLC 20, sau opentru cementare OLC 10, OLC 15, OLC 20, sau oŃŃeluri aliate deeluri aliate decementare.cementare.După cementare se efectuează tratament de călire urmată deDupă cementare se efectuează tratament de călire urmată de

revenire joasărevenire joasă.. ÎÎn urma tratamentului stratul superficial se van urma tratamentului stratul superficial se vadurifica până ladurifica până la 5555--58 HR58 HRC,C, iar miezul rămâne tenaceiar miezul rămâne tenace..

Printre piesele care se cementează sunt arbori cilindriciPrintre piesele care se cementează sunt arbori cilindrici şşi canelai canelaŃŃi,i,glisiere, pivoglisiere, pivoŃŃi, roi, roŃŃi dini dinŃŃate, etc..ate, etc..

mom-curs 2

Documents