STUDIUL I TEHNOLOGIA MATERIALELOR

Download STUDIUL I TEHNOLOGIA MATERIALELOR

Post on 03-Jan-2017

219 views

Category:

Documents

7 download

TRANSCRIPT

  • UNIVERSITATEA TEHNIC A MOLDOVEI

    STUDIUL I TEHNOLOGIA

    MATERIALELOR

    ndrumar pentru lucr ri de laborator

    CHI IN U

    2006

  • UNIVERSITATEA TEHNIC A MOLDOVEI

    Facultatea Inginerie i Management nConstruc ia de Ma ini

    Catedra Studiul i Tehnologia Materialelor

    STUDIUL I TEHNOLOGIAMATERIALELOR

    ndrumar pentru lucr ri de laborator

    CHI IN UU.T.M.

    2006

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

    Elaborare: conf.univ., dr. Iurie Ciofu

    conf.univ., dr.

    conf.univ., dr. Iurie olpan

    Tatiana Ni ulenco

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

    U.T.M., 2006

    Petru Postolache

  • STUDIUL I TEHNOLOGIA MATERIALELOR

    ndrumar pentru lucr ri de laborator

    Elaborare: Iurie Ciofu

    Iurie olpan

    Tatiana Ni ulenco

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

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

    Petru Postolache

  • 3

    Lucrarea de laborator nr. 1

    METODE, TEHNICI I APARATE DE ANALIZ ASTRUCTURII MATERIALELOR

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

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

    NO IUNI GENERALE

    Examinarea structurii materialelor i preparareaprobelor metalografice

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

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

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

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

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

  • 4

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

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

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

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

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

  • 5

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

    microscopului metalografic.Prepararea probelor metalografice se realizeaz prin

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

    etape.

  • 6

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

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

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

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

    a) b) c) d)

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

    13

    10

    2

    1

    3

    1

    2

    10

    12

    12

  • 7

    Preg tirea suprafe ei plane de cercetare este a douaetap de producere a probei metalografice micro care serealizeaz , la rndul s u, prin lefuirea i lustruirea (polizare)suprafe ei alese. Aceste prelucr ri pot fi executate cu mna saula ma ini, dispozitive speciale (200-1400 tur/min). Att ntr-uncaz, ct i n altul proba se ine n mn i se roade cu suprafa arespectiv de hrtie mirghel.

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

    Tabelul 1.1Caracteristica hrtiei mirghel

    (GOST 10054 - 88)

    lefuirea ncepe n direc ia perpendicular aneregularit ilor ap rute dup debitarea probei i se executpn la dispari ia acestora. Apoi se trece la hrtia mirghel dealt num r, lund n considerare c la fiecare schimbare a hrtieiproba se spal bine de produsele lefuirii, iar direc ia lefuiriitotdeauna se schimb la 90.

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

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

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

  • 8

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

    Lustruirea probelor se execut cu mna sau mecanic,numai n loc de hrtie mirghel se folosesc diferite pnze,es turi (postav, fetru, catifea) impregnate cu solu ii speciale de

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

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

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

  • 9

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

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

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

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

    Dup decapare, proba se spal cu ap , iar suprafa astudiat cu alcool se i usuc . Dac structura nu este clar ,decaparea se consider insuficient i ea se repet n modstabilit. n cazul cnd suprafa a a devenit prea ntunecat iroas , proba se consider supradecapat . Pentru nl turareaacestei defec iuni prepararea probei se repet , ncepnd cu etapa

  • 10

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

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

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

    a) b) c)

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

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

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

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

  • 11

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

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

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

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

    12

    3

    45

    6

    78

    9

    10

    11

    12

    13

  • 12

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

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

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

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

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

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

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

    Tabelul 1.2Puterea de separare a aparatelor optice

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

  • 13

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

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

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

    oculare

    Puterea de m rire aobiectivului

    Puterea de m rire a ocularuluix7 x10 x15 x20

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

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

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

    APLICA II PRACTICE

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

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

  • 14

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  • 15

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

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

    ,N

    CMocC oc

    obob

    n care:Mob - num rul diviziunilor obiect-micrometrului

    suprapuse pe Noc;Noc - num rul diviziunilor ocularului microscopului

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

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

    1

    6 7543212

  • 16

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

    a) b)

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

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

    Dgr = Noc Coc, [mm],unde:

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

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

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

    ,A

    CND ococmgr [mm],

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

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

    2543212

    1

    54321

    1

    2

  • 17

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

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

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

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

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

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

    elementele chimice din aliaje,- alte propriet i.

    MODUL DE LUCRU

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

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

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

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

    5. Se ntocme te un raport la lucrare.

  • 18

    CON INUTUL D RII DE SEAM

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

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

    NTREB RI DE CONTROL

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

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

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

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

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

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

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

    microstructurii?

  • 19

    Lucrarea de laborator nr. 2

    STUDIEREA ALIAJELOR METALICE

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

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

    NO IUNI GENERALE

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

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

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

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

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

  • 20

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

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

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

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

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

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

  • 21

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

    Fierul este un material plastic cu temperatura de topire1539C. Sunt cunoscute dou modific ri polimorfice ale fierului: cubcu volum centrat (C.V.C.) i cub cu fe e centrate (C.F.C.).

    La temperaturi mai joase de 768C fierul are construc iacristalin C.V.C. i este feromagnetic. Aceast modificare este numitfierul- (Fe ). n intervalul 768910C fierul are aceia i re eacristalin dar este lipsit de magnetism, este nemagnetic (paramagnetic)- aceast modificare a fierului se nume te fierul- (Fe ).

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

    CA* Lichid

    Au+LL+CeI

    CE

    Le1+CeI

    Le2+CeI

    Au+CeII+Le1

    Lede

    buri

    tPe+CeII+Le2Pe+CeII

    Perl

    it

    Q

    Au+CeIIFr+Au

    G

    P S

    FAu

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

    910

    600

    768

    1100

    D

    K

    0,02

    1539

    1392

    1147

    727

    % , C

    Fr+Pe

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

    Fr

    Q(0,006 %, C)

    Fr+C

    eIII

  • 22

    (Fe ). n sfr it, la temperatura 1392C fierul - trece din nou n cubcu volum centrat. Aceast modificare, numit fier- (Fe ), exist pnla temperatura de topire.

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

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

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

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

    Solu ia solid a carbonului n modific rile de fier , i 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).

    Solu ia solid a carbonului n fier - se nume te austenit (Au).Cantitatea maxim a carbonului dizolvat n fier - este de 2,14 % la1147C (punctul E).

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

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

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

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

  • 23

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

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

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

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

    Lc Le1 (AuE + CeIF).

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

    AuS Pe (FrP+ CeIIK).

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

    Le1 Le2 (Pe + CeIIK).

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

    1147 C

    727 C

    727 C

  • 24

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

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

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

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

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

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

    a b c

    PeFr Pe

    PeCeII

    a b c

    CeII

    Pe

    Le Le Le CeI

  • 25

    Aliaje fier-carbon

    A. Fonte

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

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

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

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

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

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

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

    Schematic, structurile acestor fonte sunt prezentate n figura 2.4.

  • 26

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

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

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

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

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

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

    Fontele maleabile se ob in prin recoacerea fontei albe latemperatura de aproximativ 950 C n decurs de cteva zile.

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

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

    a b c

    Fr Gr Fr Gr GrFr

  • 27

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

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

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

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

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

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

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

    grafit nodular) urmate de dou numere: primul indic limita rezisten eila 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 eluri

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

  • 28

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  • 29

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  • 30

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  • 31

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

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

    C. O elurile aliate

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

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

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

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

  • 32

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

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

    ALIAJE N BAZA CUPRULUI

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

    Principalele aliaje n baza cuprului sunt: alamele - aliaje ntrecupru i zinc i bronzurile - aliaje ntre cupru i alte elemente, cuexcep ia zincului.

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

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

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

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

  • 33

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

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

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

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

    PARTEA PRACTIC

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

    Tabelul 2.1Analiza microscopic a aliajelor metalice

    Desenulmicrostructurii

    Constituen iistructurali

    Denumirea icaracteristica

    aliajului,marca

    Utilizarea nconstruc iede ma ini

  • 34

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

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

  • 35

    Lucrarea de laborator nr. 3

    LIREA I REVENIREA O ELULUI

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

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

    NO IUNI GENERALE

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

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

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

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

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

    C LIREA O ELULUI

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

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

  • 36

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

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

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

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

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

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

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

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

    prin difuzie (n amestec de ferit cu cementit ) i f difuzie (nmartensit ).

    0,2 0,8 1,2

    C

    1,6 %, C

    700

    800

    900

    1000

    1100 A u s t e n i t

    Pe+CeII

    Au+CeII

    Q

    SFr

    G

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

    K

    2,2600

    Pe+FrP

    E

    Au+Fr

  • 37

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  • 38

    Tadelul 3.1Viteza de r cire pentru diverse medii

    Mediul de r cire Viteza de r cire, C/s650...550 300200Solu ie de clorur de sodiu n ap(10%) 1100 300

    Solu ie 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 s pun 30 200Emulsie de ulei n ap 70 20Ulei de transformator 120 25Ulei mineral de ma in 150 30

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

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

    Exist revenire nalt (temperatura nc lzirii ~600C),medie (~400C) i joas (~200C).

    Cu ct este mai nalt temperatura de revenire, cu att semic oreaz mai mult tensiunile de c lire.

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

    DETERMINAREA DURIT II

    Duritatea este o caracteristic important a propriet ilormecanice.

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

  • 39

    Exist cteva metode de determinare a durit ii (prinpenetrare, zgriere .a.) Mai frecvente n practic sunt metodele deadncire a penetartorului la presele (cu bil metoda Brinell)i TC (cu con metoda Rockwel).

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

    Diametrul D al bilei se alege n func ie de grosimeamaterialului. Bilele folosite n practic au diametrele de 10; 5 i2,5 mm. Bila cu diametrul de 10 mm se folose te la piesele cugrosimea de peste 6 mm. Bila cu diametrul de 5 mm este folositpentru piese cu grosimea 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 durit ii conform metodei Brinell

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

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

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

    h

    D

    P

    d

  • 40

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

    22 dDD2DF ,

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

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

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

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

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

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

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

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

  • 41

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

    Pentru a determina duritatea conform metodei Rockwell estenecesar:

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

    hh1

    P0 P0

    P1

    P0

    P

  • 42

    MODUL DE LUCRU

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

    probelor n conformitate cu diagrama Fier-carbon(vezi fig. 3.1).

    4. De determinat intervalul de timp pentru nc lzireaepruvetelor.

    5. De determinat viteza de r cire, utiliznd tabelul 3.1.6. De efectuat nc lzirea i c lirea epruvetelor n

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

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

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

    CON INUTUL D RII DE SEAM

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

  • 43

    Tabelul 3.2Rezultatele experimentale

    Nr.

    epr

    uvet

    ei

    Mar

    ca o

    elul

    ui

    Temperaturade nc lzire,

    C Tim

    pul

    expo

    zizi

    ei, m

    in

    Mediuldecire

    Vitezadecire,

    C/s

    Dur

    itate

    a, H

    RC

    Structuraconform

    TT

    1 Ap

    2 Ulei dema in3 Aer

    NTREB RI DE CONTROL

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

  • 44

    Lucrarea de laborator nr. 4

    EXECUTAREA FORMEI TEMPORARE N DOU RAMECU MODEL SECTANT

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

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

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

    NO IUNI GENERALE

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

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

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

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

  • 45

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

    Fig. 4.1. Desenul piesei

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

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

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

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

    Fig. 4.2. Stabilirea planului de separa ie a adaosurilor

  • 46

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

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

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

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

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

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

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

    Stabilirea dimensiunilor miezurilor dup GOST 38606-74,185575 (fig.4.3).

    Fig. 4.3. Desenul piesei turnate cu miez

  • 47

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

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

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

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

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

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

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

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

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

    de asamblare a semimodelelor - n verde. Durabilitatea miezurilor

    Fig. 4.4. Modelul n ansamblu

  • 48

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

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

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

    de SiO2. Argila se con ine n cantit i de 20 50 % i se remarcprin plasticitate i refractaritate nalt . Adaosurile sunt folositepentru mbun irea propriet ilor tehnologice astfel, pentru

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

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

    Amestecurile de formare trebuie s respecte urm toarelecondi ii tehnice:

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

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

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

    d) permeabilitate proprietatea de a permite eliminareagazelor din form ;

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

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

  • 49

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

    corespund acelora i propriet i ca i cele de formare, ns laun grad mai nalt.

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

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

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

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

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

    b) piciorul plniei este canalul vertical care leag plnia decolectorul de zgur ;

    Fig.4.5 Miezul

    Fig. 4.6. Cutia de miez

  • 50

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

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

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

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

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

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

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

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

  • 51

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

    4.7. Procesul tehnologic de executare a formeitemporare

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

    Tabelul 4.1Ordinea execut rii formei de turnare

    Nr.opera ie. Denumirea opera iei Schema opera iei

    1 2 3

    1 ezarea pe sol aplan etei

    2

    ezarea rameiinferioare pe plan et

    cu dispozitivul deghidare n jos

    3

    ezareasemimodelului

    inferior cu planul desepara ie pe plan et

    4

    Cernerea amesteculuide model pestesemimodel i

    ndesarea lui cudegetele

    5

    Tasarea (ndesarea)amestecului de

    formare cu parteaconic a tasatorului n

    cercuri concentrice

  • 52

    Tabelul 4.1 (continuare)1 2 3

    6

    Tasarea (ndesarea)amestecului de

    formare cu partea lata tasatorului n

    cercuri concentrice

    7

    zuirea surplusuluide amestec ( 1- linial)i xecutarea canalelor

    de aerisire ( 2 ver-gea metalic )

    8

    sturnarea rameiinferioare cu 180 0 , i

    ezarea acesteia peplan et

    9

    Asamblareasemimodeluluisuperior cu cel

    inferior prin cepurilede ghidare

    10

    ezarea rameisuperioare ghidat pe

    rama inferioar ifixarea acesteia

    11

    Plasarea modelelorpentru canalele

    verticale ale re elei deturnare

  • 53

    Tabelul 4.1 (continuare)1 2 3

    12 Repetarea opera iilor4,5,6,7

    13

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

    14

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

    15

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

    16 Retezarea re elei deturnare i cur irea

  • 54

    MODUL DE LUCRU

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

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

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

    Variantele piesei turnateVarianta A

    d 1 d 2 d 3

    l3

    l2

    1

    l4

    l5 l6d 5 d4 d 6

    Subv

    ari -

    anta

    Dimensiuni, mm

    Cla

    sa d

    eex

    ecut

    are

    e r i a -

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  • 55

    Varianta B

    135

    4

    d5

    d3d2d1

    h 2 h 1

    h 3

    Subv

    ari-

    anta

    Dimensiuni, mm

    Cla

    sa d

    eex

    ecut

    are

    Mat

    eria

    -lu

    l

    d1 d2 d3 d4 d5 h1 h2 h3

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

    Tabelul 4.2Adaosurile de prelucrare a pieselor turnate, mm pentru

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

    Dimensiunide gabaritmaximal,

    mm

    Pozi iasuprafe eila turnare

    Dimensiunea nominal , mm

    Pn

    la 5

    0

    de la

    50

    pn

    la 1

    20

    de la

    120

    pn

    la 2

    60

    de la

    260

    pn

    la 5

    00

    de la

    500

    pn

    la 8

    00

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

  • 56

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

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

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

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

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

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

    Piese turnate din o el

  • 57

    NTREB RI DE VERIFICARE

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

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

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

  • 58

    Lucrarea de laborator nr. 5

    STUDIEREA PROCESULUI DE LAMINARE AMETALELOR

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

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

    NO IUNI GENERALE

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

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

    imea b0, i grosimea h0, se introduce ntre cilindrii 2,rezultnd n final produsul 3, cu dimensiunile l1, b1, h1.

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

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

    b m b 1b 0

    h 0

    EB

    O

    F

    CG

    D

    Vc

    Vc

    A

    1

    2

    3h1x

  • 59

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

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

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

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

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

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

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

    Fig.5.2. Condi ia de prindere asemifabricatului

    Py

    0

    XEFxPxNx

    N

    F

    A

  • 58

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

    F = f N,n care f este coeficientul de frecare.

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

    Componenta orizontal Px a rezultantei P determinantrenarea semifabricatului ntre cilindri.

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

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

    unde este unghiul de frecare.Avnd n vedere rela ia F = f N rezult c coeficientul

    de frecare f este egal cu tg :f tg .

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

    Geometric unghiul de prindere se determin dinrela ia:

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

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

    Lungimea zonei de deformare ld poate fi determinat dinrela ia:

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

  • 59

    Parametrii tehnologici ai procesului de laminare

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

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

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

    %100h

    h%100h

    hh

    00

    10 ,

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

    deformare.Procesul de laminare poate fi caracterizat cu urm torii

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

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

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

    h1b1l1 = h0b0l0.

    Utilaje folosite n procesul ale laminare

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

  • 60

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

    Fig.5.3. Schema laminorului

    MODUL DE LUCRU

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

    fixnd modific rile dimensionale, completa i tabelul 5.1.

    7123

    456

  • 61

    Tabelul 5.1Rezultatele m sur rilor i calculelor

    Nr.

    trec

    erii Dimensiunile

    ini iale,mm

    Dimensiuniledup trecere,

    mm,

    %

    1 h0 b0 l0 hi bi li234

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

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

    5. Calculele necesare pentru completarea tabelului 5.1.

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

    ei?5.Care sunt elementele geometrice ale zonei de

    laminare?6.Care sunt parametrii tehnologici ai procesului de

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

  • 62

    Lucrarea de laborator nr. 6

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

    SUDARE I STABILIREA REGIMULUI DE SUDARE

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

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

    NO IUNI GENERALE

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

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

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

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

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

    - solidificarea b ii metalice cu formarea sudurii dintre pieselembinate.

  • 63

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

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

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

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

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

  • 64

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

    Practic aprinderea arcului se face prin realizarea unui contactntre electrodul de sudare i piesa de sudat. Curentul descurtcircuit nc lze te puternic, prin efectul Joule, zonacontactului, provocnd o topire local . n continuare electrodul sedezlipe te de pies , apoi atodul ncepe sa emit electronii, care,fiind accelera i de cmpul electric, se ndreapt spre anod ioniznddin ce n ce mai mult aerul ntre electrod i pies . n figura 6.1este prezentat construc ia arcului electric de sudare n ac iuneastabil , care se formeaz din trei zone:

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

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

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

    +

    -

    Lca

    Lco1

    Lan

    1

    2

    4

    5

    3

  • 65

    SURSE DE CURENT PENTRU SUDAREA CU ARCELECTRIC

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

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

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

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

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

  • 66

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

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

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

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

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

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

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

    U,

    I, A

    A

    0 D

    B

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

    21

  • 67

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

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

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

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

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

    rirea distan ei provoac sc derea curentului secundar i invers.

  • 68

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

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

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

    urin . Transformatoarele pot fi alimentate la primar cu

    6

    220 - 380V

    51

    2 3

    4

    9

    7

    8

  • 69

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

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

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

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

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

    F 2dm

    F 1m

    b a

    c

    B

    A

    R

    12

    3

  • 70

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

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

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

    STABILIREA REGIMULUI DE SUDARE

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

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

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

  • 71

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

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

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

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

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

    Tipul Marca Domeniul utiliz riiCoeficientde topire,

    t

    Tipulcurentului,polaritatea

    1 2 3 4 5

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

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

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

    invers

    420A 13/45

    eluri-carbon pe totdiapazonul i slab

    aliate8-9

    Continuu,polaritatea

    invers

    500A 13/55

    eluri-carbon pe totdiapazonul i slab

    aliate8-9

    Continuu,polaritatea

    invers

    850 13/NI

    eluri medii imultaliate cu destina iispeciale (inoxidabile)

    10...12Continuu,polaritatea

    invers

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

  • 72

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

    electric

    Gro

    simea

    met

    alul

    uiS,

    mm

    Den

    umir

    eacu

    stu

    rii

    Forma rostului imbin rii

    Dimensiunile rostului

    b, mm C,mm ,grad

    1 2 3 4 5 6

    4(1,5...3)

    n I cumargini

    sfrnte0,5...2 - -

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

    n Y(S8) 0...3

    (2-3) 1...350...60

    (80...90)

    3...20 n V 0...3 1...3 50...60

    12...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 i poate fi calculat din rela iile:

    b

    S

    S c

    b

    2

    1

    b

    c

    S

    S+2

    S

    b

  • 73

    de = 1,5 S , (6.1)sau

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

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

    la cap

    Grosimeatablei, S,

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

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

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

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

    Is = k de, (6.3)unde:

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

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

  • 74

    Tabelul 6.5Valorile coeficientului k din formula (6.3)

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

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

    j4dI

    2e

    s , A, (6.4)

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

    (tab.6.6).

    Tabelul 6.6Densitatea admisibil de curent la sudarea manual

    Tipul nveli ului Densitatea j pentru electrozi cu diametrul de3 4 5 6Acidic, rutilic 14...20 11,5...16 10...13,5 9,5...12,5

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

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

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

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

    Ua = n + m La, (6.6)

  • 75

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

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

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

    FFF

    i

    1s , (6.7)

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

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

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

    de configura ia geometric a rostului dintre p ile sudate.

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

    Ni =30Fs . (6.8)

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

    Viteza de sudare, Vs, se afl din formula:

    ,s/cm,F3600

    IV

    i

    tss

    (6.9)

  • 76

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

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

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

    ia NVsLt , s (6.10)

    unde L este lungimea cus turii, cm.

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

    as

    tt , s (6.11)

    pentru sudarea manual = 0,6 .

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

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

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

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

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

    Mt = t Is ta , g (6.14)

  • 77

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

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

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

    Cantitatea de metal depus, Md , se determin dinformula:

    Md = d Is ta, g (6.15)

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

    d = (1 - ) t , (6.16)

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

    cale experimental :2

    d30

    e

    d

    (6.17)

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

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

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

  • 78

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

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

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

    Mt - masa de metal topit , kg.

    MODUL DE LUCRU

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

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

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

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

    Tabelul 6.7Rezultatele experimentale

    Regimul de func ionare i parametrii sursei - arc la sudare

    Mers n gol Scurt circuit Sudarearcul scurt rcul lungUa,V Is,A Ua,V Is,A Ua,V Is,A Ua,V Is,A

    2. Stabilirea regimului de sudareSe studiaz no iunile teoretice n sensul sud rii cu arc

    electric, manual .Se urm re te formarea unei cus turi de sudare:

    succesivitatea , tipul mi rilor etc.Se determin dup varianta dat (tab.6.8) parametrii unui

    regim de sudare, rezultatele ob inute se nscriu n tabelul 6. 9.

  • 79

    Tabelul 6.8Variantele lucr rii

    Nr.

    var

    iant

    ei Materialulde baz(MB),

    eluri

    GrosimeaMB,S, mm

    Nr.

    var

    iant

    ei Materialulde baz(MB),

    eluri

    GrosimeaMB,S, mm

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

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

    Tabelul 6.9Rezultatele lucr rii

    Nr.

    var

    iant

    ei

    Mat

    eria

    l de

    baz

    (MB

    )

    Gro

    simea

    MB

    S, m

    m

    Form

    a ro

    stul

    ui

    Ari

    a tr

    ansv

    ersa

    l a

    cus

    turi

    i, F s

    mm

    2

    Tipu

    l cur

    entu

    lui

    i pol

    arita

    tea

    Tipu

    l sur

    sei d

    e cu

    rent

    Tip

    ul i

    mar

    ca e

    lect

    rodu

    lui

    Dia

    met

    rul e

    lect

    rodu

    lui d

    e, m

    m

    Cur

    entu

    l de

    suda

    re, A

    Lun

    gim

    ea a

    rcul

    ui L

    a, m

    m

    Tens

    iune

    a ar

    culu

    i Ug,

    V

    Nr.

    de

    stra

    turi

    , Ni

    Vite

    za d

    e su

    dare

    , Vs,c

    m/s

    Tim

    pul s

    udri

    i, t s,

    s

    Can

    titat

    ea d

    e m

    etal

    topi

    t, M

    t,g

    Can

    titat

    ea d

    e m

    etal

    dep

    us M

    d, g

    Con

    sum

    ul d

    e en

    ergi

    e el

    ectr

    ic E

    s, kW

    th

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

  • 80

    CON INUTUL D RII DE SEAM

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

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

    NTREB RI DE CONTROL

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

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

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

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

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

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

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

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

    pentru sudare?

  • 81

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

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

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

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

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

    sudarea cu arc electric manual?

  • 82

    Lucrarea de laborator nr. 7

    STUDIEREA SUD RII CU FLAC RAOXIACETILENIC

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

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

    NO IUNI GENERALE

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

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

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

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

    C2H2+O2Vs

    4

    5

    6 2

    13

  • 83

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

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

    neaprins;- nucleul luminos, 2 corespunde disocierii acetilenei i

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

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

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

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

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

    3 - flac ra primar ; 4 - flac secundar

    Materialulde sudat

    Distan a de la bec

    Bec1 2 3 4

    0550

    100015002000250023003500 3100

    C

  • 84

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

    22

    2

    HCOK

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

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

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

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

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

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

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

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

  • 85

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

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

    B A

  • 86

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

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

    La nceputul lucrului, dup ce sa introdus CaC2, senchide capacul 1 i robinetul 5, i se deschide robinetul 12. ncontinuare generatorul se alimenteaz cu ap prin turnareaacesteia n vasul de sus pn la nivelul rondelei 8. Pentru ancepe producerea acetilenei robinetul 12 se nchide i sedeschide robinetul 5. Prin furtunul 4 apa vine n retort 3 i,dup contactul ntre ap i carbur , se produce acetilen , care,prin intermediul evei 7, se acumuleaz n rezervorul 15 deunde prin furtunul 10 i supapa hidraulic de siguran B, ncazul robinetului 12 deschis, trece la arz tor.

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

    Toate instala iile de sudare sunt prev zute cu supape desiguran pentru evitarea p trunderii (ntoarcerii) fl rii ngenerator i exploziei acestuia. ntoarcerea fl rii se producedin urm toarele cauze: neetan itatea n conducte, alegereaincorect a becului arz tor, nc lzirea excesiv a arz torului,ntreruperea brusc de livrare a gazului arz tor, presiunea preamic a gazului combustibil .a.

    n continuare vom face cuno tin cu modul defunc ionare a supapei de siguran , prezentat n figura 7.3.Supapa se umple cu ap prin plnia 13 pn la nivelul

  • 87

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

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

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

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

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

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

    6

    O2

    2

    C2H2C2H2O2

    4

    1P13P25

  • 88

    Tabelul 7.1Caracteristicile tehnice ale arz toarelor pentru sudare

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

    materialuluisudat,mm

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

    Consum deacetilen ,dm3 /h, l/h

    5 150 300 500 750 1200 1700 2500

    Consum deoxigen,

    l/h76 175 330 550 825 1320 1850 1750

    Presiuneaoxigenului,

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

    Lungimeanucleului 6 8 12 15 17 19 21 25

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

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

    Buteliile de oxigen

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

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

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

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

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

  • 89

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

    METODELE DE SUDARE

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

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

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

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

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

    Tabelul 7.2Valori ale debitului volumetric specific

    Metalul debaz el

    Fontacenu ie Cupru

    Alame ibronzuri

    Aluminiui aliaje Plumb

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

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

    Raport de gaze

    22

    2

    HC

    0

    DD

    k 1,0-1,2 0,9-1,0 1,1-1,21,3-1,51,1-1,2 0,9-1,0 1,0-1,1

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

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

  • 90

    Diametrul metalului de adaos se alege dup rela iiempirice:

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

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

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

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

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

    Sudare spre stnga (nainte) se aplic la sudarea tablelorcu grosimea pn la 5-7 mm i const n deplasarea arz torului(cu eventuale oscila ii transversale) spre stnga, naintea suduriiefectuate (fig.7.5, a). Viteza de sudare n acest caz este mic ,debitul de gaze este mare, iar calitatea mbin rii sudate estesc zut .

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

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

    a - spre stnga (nainte); b - spre dreapt (napoi)

    45

    Vs

    45

    Vs

  • 91

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

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

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

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

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

    Viteza de sudare poate fi calculat cu formula:

    sBVs m/h,

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

  • 92

    Timpul general la sudare se afl prin rela ia:

    atT sg h,

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

    La rndul s u:,)pV(Qt mdmds

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

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

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

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

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

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

    MODUL DE LUCRU

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

  • 93

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

    Tabelul 7.3Variantele lucr rii

    Metalul debaz (MB) V

    aria

    nta

    Gro

    simea

    MB,

    mm

    Var

    iant

    a

    Gro

    simea

    MB,

    mm

    Var

    iant

    a

    Gro

    simea

    MB,

    mm

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

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

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

    Tabelul 7.4Parametrii regimului de sudare

    Var

    iant

    a

    Met

    alul

    de

    baz

    (MB

    )

    Gro

    simea

    MB

    ,m

    m

    Met

    oda

    sud

    rii

    Dia

    met

    rul

    met

    alul

    ui d

    e ad

    ios d

    ma,

    mm

    Nr.

    arz

    toru

    lui

    Deb

    itul C

    2H2/O

    2,(d

    m3 /h

    )/mm

    Con

    sum

    ul C

    2H2/O

    2,dm

    3 /h, l

    /h

    Mas

    a m

    etal

    ului

    de

    adao

    s,g/

    m

    Vite

    za d

    e su

    dare

    Vs,

    m/h

    Tim

    pul g

    ener

    al d

    esu

    dare

    Tg,

    h

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

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

  • 94

    NTREB RI DE CONTROL

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

  • 97

    Lucrarea de laborator nr. 8

    PRELUCRAREA LA STRUNGURI I LA MA INI DEURIT

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

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

    sur .

    A. PRELUCRAREA LA STRUNGURI

    CONSIDERA II GENERALE

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

    Dimensiuni caracteristice

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

  • 98

    Construc ia strungului normal

    Fig. 8.1 Schema de principiu a strungului normal 1K62

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

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

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

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

    schimb (pentru racordarea strungului).

  • 99

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

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

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

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

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

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

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

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

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

    cu itul normal de strunjit, avnd avans longitudinal. La raportulL/D 4 (unde L lungimea i D diametrul semifabricatului),semifabricatul se prinde n platou (fig.8.2,a); la 4

  • 100

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

    Fig. 8.2. Strunjirea suprafe elor cilindrice

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

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

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

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

    L2

    dDh ;

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

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

  • 101

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

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

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

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

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

    diverse unghiuri la vrf sunt scurte;d) strunjirea conic prin utilizarea cu itului lat avnd

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

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

  • 102

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

    Fig. 8.4. Strunjirea suprafe elor profilate

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

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

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

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

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

  • 103

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

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

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

  • 104

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

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

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

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

  • 105

    Fig.8.9. Tipul cu itelor pentru strunjire

    Dispozitive pentru strunguriPentru rotirea semifabricatului n mi carea principal este

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

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

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

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

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

    prelucrarea pieselor asimetrice i n form de cutie.

  • 106

    a

    ed

    Fig.8.10. Construc ia platourilor

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

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

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

    Monturile se utilizeaz la prelucrarea suprafe elorconcentrice.

    b

    c

    d g

    f

    e

    Fig. 8.11. Construc ia vrfurilor de centrare

  • 107

    Construc ia i geometria cu itului de strunjire

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

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

    12

    463

    5I

    II

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

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

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

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

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

  • 108

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

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

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

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

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

    La determinarea unghiurilor cu itului se folosesc planelesecante.

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

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

    Fig. 8.13. Suprafe e i planuri de referin

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

    axa cu itului este perpendicular liniei dintre vrfurile strungului;vrful cu itului se afl la nivelul liniei vrfurilor (fig.8,14).

  • 109

    Fig. 8.14. Unghiurile cu itului n sistemul de referinconstructiv

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

    Unghiurile care se determin n planul secant principalsunt:

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

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

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

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

  • 110

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

    ului principal pe planul de baz i direc ia avansuluilongitudinal;

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

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

    n planul de a chiere se determin unghiul de nclinare alului principal , care este format ntre proiec ia t ului

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

    n cazul cnd vrful cu itului este punctul maxim superioral t ului, se consider negativ (fig.8.15,a), n acest caz a chialunec n direc ia prelucr rii.

    a b c

    -

    Fig. 8.15. Unghiurile de nclinare ale t ului principal

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

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

  • 111

    B. PRELUCRAREA LA MA INI DE G URIT

    CONSIDERA II GENERALE

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

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

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

    Mi rile de baz

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

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

  • 112

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

    Opera iile principale

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

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

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

  • 113

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

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

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

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

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

    (fig.8.17,e).

  • 114

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

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

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

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

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

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

    Burghiele se mpart n: elicoidale, cu canale drepte decentruire, late, pentru g uri adnci, inelare.

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

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

    Burghiele de centruire se ntrebuin eaz la executareaurilor de centrare, necesare pentru fixarea semifabricatelor n

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

    executarea g urilor n semifabricatele turnate i forjate cu duritatenalt .

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

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

  • 115

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

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

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

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

    Dispozitivele folositeSculele cu coad conic se pun n orificiul tronconic al

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

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

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

  • 116

    B

    B

    l 1 l 2 l 5

    l 4l 3

    Ll

    Al 1 l 2

    A2

    l 1 l 4l 3

    l 5

    l l 5 l 4

    l 1 l 2 l 5

    L

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

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

    S1 2V

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

    A-A

    B-B

  • 117

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

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

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

    Construc ia i geometria burghiului elicoidal

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

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

    a) b)

    c)d)

    e)

    Semifabricatul

  • 118

    l5l4 l2

    l 3

    l

    l1

    6

    7 8 9 1 0 1 1

    1234

    5

    1 2

    1 3

    1 4

    Fig.8.21. Elementele burghiului elicoidal

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

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

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

    Parametrii geometrici ai burghiului elicoidalBurghiul elicoidal are urm torii parametri:

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

    a)

    b)

  • 119

    2

    C

    C

    x

    x

    2

    2

    B

    BA

    A

    Fig. 8.22.Geometria burghiului elicoidal

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

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

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

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

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

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

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

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

    90

    90

    C-C

    B-BA-A

  • 120

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

    MODUL DE LUCRU

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

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

    3. Se caracterizeaz cu itul de strunjire i burghiul elicoidalindicate de profesor i se produc m sur rile elementelor, iunghiurilor ale sculelor numite, rezultatele se nscriu ntabelurile 8.1 i 8.2.

    Tabelul 8.1Caracteristica i unghiurile cu itului de strunjire

    Den

    umir

    easc

    ulei

    Mat

    eria

    lul

    ii ac

    tive Unghiurile, grade

    n planul secantprincipal

    n planul de bazn planul

    dechiere

    1

    Tabelul 8.2Caracteristica i unghiurile burghiului elicoidal

    Den

    umir

    ea b

    urgh

    iulu

    i

    Mat

    eria

    lul p

    iich

    ieto

    are

    Elementele constructive aleburghiului

    Unghiul, grad

    Dia

    met

    rul,

    D, m

    mL

    ungi

    mea

    ,L

    , mm

    Lun

    gim

    ea p

    iiut

    ile,

    l, m

    m

    Gro

    simea

    mie

    zulu

    i,b,

    mm

    La

    vrf

    , 2

    De

    ncl

    inar

    e a

    ului

    tran

    sver

    sal,

    Con

    ului

    inve

    rs,

    1

    De

    ncl

    inar

    e a

    cana

    lulu

    i elic

    oida

    l,

  • 121

    CON INUTUL D RII DE SEAM

    1. Denumirea i scopul lucr rii.2. Procedeele de prelucrare la strung i ma ina de g urit i

    schemele de prelucrare.3. Schi a cu itului drept cu indica ia elementelor i parametrilor

    geometrici.4. Schi a burghiului elicoidal cu indica ia elementelor i

    parametrilor geometrici. 5. Tabelele 8.1 i 8.2 completate.

    NTREB RI DE CONTROL1. Elementele constructive ale strungului normal i destina ia lor.2. Procedeele principale de prelucrare la strung.3. Dispozitivele principale la strunjire.4. Principiul de alc tuire a lan urilor cinematice.5. Elementele i parametrii geometrici ai cu itului.7. Numi i p ile ma inii de g urit 2A135 i destina ia lor.8. Indica i opera iile, care se efectueaz la ma inile de g urit.9. Caracteriza i dispozitivele folosite la ma inile de g urit.10. Descrie i sculele principale folosite la ma inile de g urit.11. Care sunt elementele i parametrii geometrici ai burghiului?

  • 120

    BIBLIOGRAFIE

    1. P.Postolache., Iu.Ciofu., V. auga. Prelucrarea prindeformare plastic i sudarea materialelor. ndrumar delaborator. Chi in u, U.T.M.: 2000.2. P.Postolache., Iu.Ciofu., G.Dntu. Studiul materialelor isudarea. ndrumar de laborator.- Chi in u, U.T.M.: 1999.3. A.Palfavi .a. Tehnologia materialelor. Publica ie reprintdup edi ia editurii. Didactice i Pedagogice. - Bucure ti, 1985,Chi in u, tiin a.: 1993.4. E.Alexeev., V.Melnic. Svarca pri stroitelinh i montajnhrabotah. Editura Construc ii. - Moscova.: 1969.5. C.Ciochin ., I.M loreanu., A.Florescu., C.Moldovanu.,O.Calancia., R. D nil . Tehnologia materialelor. ndrumarpentru lucr ri de laborator. Ia i, Universitatea Tehnic"G.Asachi".: 1993.

  • 121

    CUPRINS

    Lucrarea nr.1. Metode, tehnici i aparate de analiz a structurii materialelor............................................3

    Lucrarea nr.2. Studierea aliajelor metalice................................19

    Lucrarea nr.3. C lirea i revenirea o elului...............................35

    Lucrarea nr.4. Executarea formei temporare n dou rame cu model sectant.................................................44

    Lucrarea nr.5. Studierea procesului de laminare a metalelor.............................................................58

    Lucrarea nr.6 Sudarea cu arc electric descoperit (manual ) - studierea surselor pentru arc la sudare i stabilirea regimului de sudare.............62

    Lucrarea nr.7 Studierea sud rii cu flac ra oxiacetilenic ..........82

    Lucrarea nr.8 Prelucrarea la strunguri i ma ini deurit..................................................................95

    Bibliografie .............................................................................120