CAPITOLUL 1 NOTIUNI INTRODUCTIVE

1.1.Tehnologia - definiţii

La baza oricãrei discipline ştiinţifice stã un set de noţiuni judicios stabilite, care servesc drept “cãrãmizi” de construcţie a întregului sistem. De regulã, aceste noţiuni sunt legate între ele şi de noţiunile ştiinţelor fundamentale. Definirea precisã a noţiunilor cu care urmeazã sã operãm este extrem de importantã, indiferent de domeniul pe care urmeazã sã-l abordãm, deoarece trebuie sã ştim exact la ce ne referim/raportãm, pentru a evita orice confuzie.

Definiţia 1. Tehnologie = ştiinţa care se ocupă cu studiul, elaborarea şi determinarea proceselor, metodelor şi procedeelor de prelucrare a materialelor.Ca ştiinţă “tehnologia” s-a dezvoltat pe baza şi în strânsă legatură cu alte ştiinte şi discipline: matematica, fizica, chimia, electrotehnica, mecanica, metalurgia, ştiinţa materialelor, etc.

In funcţie de materialul care se prelucrează, se deosebesc diverse tehnologii cum ar fi:

- tehnologia elaborării metalelor;- tehnologia construcţiilor de maşini;- tehnologia produselor alimentare;- etc.

Definiţia 2 . Tehnologie = ansamblu de procese, metode, procedee, reguli, operaţii, faze care se desfăşoară în scopul obţinerii (fabricării) unui anumit produs (piesã, organ de maşină, subansamblu, etc.).

Tehnologia fabricării produselor impune în mod obligatoriu executarea operaţiilor într-o succesiune bine determinată şi prestabilită. Prin aceasta, până la transformarea în produse finite, materiile prime, materialele şi semifabricatele trec printr-o serie de schimbări ale formei şi dimensiunilor, ale compoziţiei chimice şi proprietăţilor fizico-mecanice, ale aspectului exterior, al poziţiilor reciproce a suprafeţelor, ale structurii.

Definiţia 3. Tehnologia se referă la aplicarea practică a cunoaşterii prin intermediul tehnicilor utilizate în activităţile productive (ca ansamblu de instrumente, metode şi norme).

Tehnologia este o ştiinţă care studiază transformările la care este supusă substanţa în procesele tehnologice de lucru şi le aplică în vederea obţinerii produselor.

Tehnologia este ştiinţa care studiază toate transformările la care este supusă substanţa în procesele tehnologice de lucru şi modalităţile prin care

13

conducem aceste transformări în vederea obţinerii produselor, în condiţii tehnico-economice optime.

Tehnologia este o ştiinţă aplicativă. Ea nu rezolvă problema realizării unui singur produs, ci a obţinerii de producţii industriale.

Tehnolgia aplică legile celorlalte ştiinţe. Tehnologia utilizează legile fizicii, chimiei, ale altor ştiinţe, precum şi

legi proprii.Tehnologia are trei dimensiuni:1- Dimensiunea materială = care se referă la ansamblul uneltelor,

instalaţiilor, maşinilor, materialelor, sculelor şi dispozitivelor utilizate în activitatea productivă;

2- Dimensiunea normativă = care cuprinde normele de utilizare a dimensiuii materiale şi reţelele de organizare a producţiei asociate unei tehnologii;

3- Dimensiunea socială = reprezentată de suma de abilităţi şi comportamente individuale şi colective, ca şi de normele sociale generate de utilizarea unei anumite tehnologii;

Din punct de vedere al fenomenelor ştiinţifice care stau la baza principiului fizic al metodei tehnologice, tehnologiile se împart în două mari categorii:

1. Tehnologii clasice (convenţionale);2. Tehnologii neconvenţionale;Tehnologii neconvenţionale sau electrotehnologiile s-au dezvoltat rapid în

ultimele două decenii ca urmare a unor cerinţe ale industriei. Dezvoltarea şi răspândirea lor se datorează şi apariţiei unor noi materiale foarte greu sau imposibil de prelucrat folosind tehnologiile clasice. De asemeni exploatarea spaţiului cosmic şi cursa înarmărilor au constituit factorii motrici ai apariţiei şi răspândirii tehnologiilor neconvenţionale.

Marea majoritate a procedeelor şi metodelor de prelucrare neconvenţională au la bază, transformarea energiei electrice într-o altã formă: energie calorică, luminoasă, mecanică. Această nouă formă de energie este utilizată apoi pentru prelucrarea materialelor.

Procedeele tehnologice clasice nu pot fi înlocuite prin cele neconvenţionale. Dimpotrivă, electrotehnologiile sunt o completare a tehnologiilor clasice, care rămân cu ponderea cea mai mare în construcţia de maşini.

Asimilarea de către industrie de noi metode de prelucrare este legată direct de preţul de cost, productivitatea şi timpul de amortizare al investiţiei.

Prin automatizare, robotizare şi computerizare o tehnologie clasică nu poate trece în sfera neconvenţionalului, deoarece principiile fizice care stau la baza metodei tehnologice respective rămân aceleaşi.

14

Toate aceste considerente, împreună cu cele economice care joacă un rol decisiv, fac ca importanţa şi dimensiunile tehnologiilor clasice să rămână neştirbite. De aici derivã şi spaţiul considerabil pe care-l vom aloca studiului tehnologiilor clasice (de exemplu în Japonia existau în 1980 10% maşini pentru prelucrări neconvenţionale).

Vom defini în cele ce urmeazã unele noţiuni fundamentale cu ajutorul cãrora vom explicita principalele noţiuni ale tehnologiei.

ISO 9000 defineşte urmãtoarele noţiuni:Necesitate – nevoie sau dorinţã resimţitã de cãtre un utilizator.Cerinţã – nevoie sau aşteptare care este declaratã, în general

implicitã sau obligatorie.Satisfacţie a clientului – percepţie a clientului despre mãsura în care

cerinţele sale au fost îndeplinite.Management – activitãţi coordinate pentru a orienta şi controla o

organizaţie.Sistem de management – sitem prin care se stabilesc politica şi

obiectivele şi prin care se îndeplinesc acele obiective.Organizaţie – grup de persoane şi facilitãţi cu un ansamblu de

responsabilitãţi, autoritãţi şi relaţii determinate.Eficienţã – relaţie între rezultatul obţinut şi resursele utilizate.Structurã organizatoricã – ansamblu de responsabilitãţi, autoritãti

şi relaţii dintre persoane.Infrastructurã – sistem de faciltãţi, echipamente şi servicii necesare

pentru funcţionarea unei organizaţii.Mediu de lucru – ansambli de condiţii în care se desfãşoarã

activitatea.Proces – ansamblu de activitãti corelate sau în interacţiune care

transformã intrãrile în ieşiri.Produs – rezultatul unui proces.

Proiect – process unic care constã dintr-un ansamblu de activitãţi coordinate şi controlate, cu data de început şi de finalizare, întreprins pentru realizarea unui obiectiv conform cerinţelor specifice şi care include constrângeri referitoare la timp, costuri şi resurse.

Procedurã – mod specific de desfãşurare a unei actrivitãţi sau a unui proces.

Caracteristicã – trãsãturã distinctive.Informaţie – date semnificative.Document – informaţie împreunã cu mediul sãu suport.Încercare – determinare a uneia sau a mai multor caracteristici în

conformitate cu o procedurã.

15

Analizã – activitate de determinare a potrivirii, adecvanţei şi eficienţei în ceea ce priveşte îndeplinirea obiectivelor stabilite.

Client – organizaţie sau persoanã care primeşte un produs.Prin proces (procedeu) înţelegem un ansamblu de mijloace şi de

activitãţi coerente care transformã elementele de intrare în elemente de ieşire.

Intrãri Ieşiri

Orice activitate umanã conştientã este realizatã printr-un proces. Fiecare proces are elemente de intrare sub forma unor fluxuri de

materiale, utilaje, scule, dispozitive, resurse umane, energie, know-how. Ieşirile din sistem pot fi produse, servicii, programe de calcul, etc.Procesul este o activitate de-a lungul cãreia elementele de intrare

suferã transformãri şi li se adaugã valoare.

Standardul francez NF X50-150, defineşte urmãtoarele noţiuni:Constrângere (NF X50-150) – limitarea în libertatea de alegere a

proiectantului / realizatorului unui produs. Constrângerile apar datoritã:

- unor condiţii impuse produsului;- lipsei unor mijloace;- cerinţelor pieţei;- necesitãtii respectãrii unor norme;- impunerii unei soluţii de principiu.

Constrângerile evolueazã în timp şi nu depend de loc. Constrângerile inutile trebuiesc identificate şi înlãturate. Intr-un produs constrângerile se regãsesc sub formã de “funcţii de constrângere”.

Criteriu de apreciere (NF X50-150) –character reţinut pentru a aprecia modul în care o funcţie este îndeplinitã sau o constrângere este respectatã.

Pentru o aceeaşi funcţie por exista criterii diferite de apreciere. In mãsura în care este posbil orice criteriu de apreciere trebuie asociat unei scãri care sã permitã evaluarea nivelului.

Produs (NF X50-150) – Ceea este sau va fi furnizat unui utilizator pentru a rãspunde necesitãţilor sale.

Bunurile materiale obţinute sau create în urma unor procedee de munca se numesc produse.

16

PROCES

Obţinerea sau crearea produselor este rezultatul desfăşurării unui proces de producţie.

Proces de producţie = proces tehnico-economic complex care cuprinde întreaga activitate desfăşurată pentru realizarea produselor.

După obiectul asupra căruia se exercită, procesele de producţie pot cuprinde :

1. Procese de bază, care realizează fabricarea sau repararea produselor prin tehnologii de lucru şi tehnologii de control; procesele de bazã contribuie direct la transformarea materiilor prime si ale semifabricatelor în produse finite.

2. Procese de pregătire, (cuprinde activitãţile de proiectare, organizare); aceste procese se constituie în activitatea de pregãtire tehnologicã a fabricaţiei, de a cãrei acurateţe depinde succesul întregii activitãti productive;

3. Procese anexe, completare a celor de bază şi se referã la activitãţi cum ar fi cea de întreţinere a sculelor i utiliajelor;

4. Livrare şi comercializare

Structura Proces de producţie

Procesele de producţie se pot clasifica în :- procese de extractie;- procese tehnologice de fabricaţie;

Activitate de conducere - luarea deciziilor; Proces de pregătire; Proces de bază; procese de producţie, care pot fi:; - fabricaţie; -reparaţie; procese de control; Procese anexe; Livrare;

17

Pornind de la materiile prime, prin procesele tehnologice de fabricaţie se pot realiza:

- materiale de fabricaţie (produse neprelucrate în piese);- materiale semifabricate (materiale folosite pentru fabricarea unor

piese);Dimensiunile semifabricatului fiind întotdeauna mai mari decât ale

piesei finite, se defineşte noţiunea de indice (randament) de utilizare al materialului ( ).

x100 [%]

unde Mpf reprezintã masa piesei finite iar Msf masa semifabricatului.- piese finte (produsul finit rezultat din procesul tehnologic);- ansamblu tehnic, produs (totalitatea pieselor montate care alcătuiesc un sistem tehnic cu o anumitã funcţiune);

Un produs este un sistem tehnic care îndeplineşte o funcţie principală si este compus din mai multe repere.

Fiecare reper este definit prin configuraţie geometrică şi caracteristici de material.

Configuraţia geometrică este caracterizată prin- formă;- dimensiuni;- poziţie relativă a suprefeţelor;- gradul de netezime al suprafeţelor sale (rugozitatea).Caracteristicile de material sunt definite de:- compoziţie chimică;- caractersitici mecanice;- structură;

- proprietăţi tehnologice.Reperele mai pot fi definite însă şi prin funcţiunile, caracteristicile

esenţiale care le definesc.Produsul finit rezultat în urma derulării unui proces tehnologic poate

juca rolul de semifabricat în desfăşurarea altui proces tehnologic.

Proces tehnologic 1 Proces tehnologic 2

18

SEMIFASEMIFA-BRICAT 1BRICAT1

PIESÃ FINITÃ 1

SEMIFA-BRICAT 2

PIESÃ FINITÃ 2

Procesele tehnologice de fabricaţie au următoarele ţinte :1. - modificarea proprietăţilor fizico-mecanice ale materialelor;2. - modificarea formei, dimensiunilor, poziţiei reciproce şi calităţii

suprafeţelor;3. – modificarea structurii ;

Procesul tehnologic este o parte costitutivã a procesului de producţie în decursul cãreia se realizeazã transformarea materialului în piesã finitã. Procesele tehnologice pot fi :

procese tehnologice de prelucrare (elaborare, tratament termic, prelucrare dimensionalã);

Procesele tehnologice de prelucrare urmăresc modificarea configuraţiei geometrice, şi pot fi:- procese tehnologice de elaborare=vizează obţinerea materialelor ce

urmează a fi supuse prelucrării;- procese tehnologice de semifabricare=vizează obţinerea

semifabricatelor prin modificarea configuraţiei geometrice a pieselor;

- procese tehnologice de tratament=vizează modificarea structurii materialelor şi deci a caracetristicilor lor mecanice şi a proprietăţilor tehnologice;

procese tehnologice de control; procese tehnologice de asamblare (demontabilã sau nedemontabilã); procese tehnologice de reparare şi recondiţionare.

Procese tehnologice de semifabricare

Procese tehnologice de elaborare Procese tehnologice de prelucrare

mecanicã si tratament termic

Prin prelucrare se modifică starea sau compoziţia materialului, forma, dimensiunile, rugozitatea, poziţia reciprocă a suprafeţelor, iar prin asamblare se unesc piesele în mod ordonat într-un sistem tehnic.

Procesul tehnologic de prelucrare se referã la : elaborare; confecţionare;

19

MATERIIPRIME

MATERIALE BRUTE

SEMIFABRICATE

PIESÃ FINITÃ

tratament termic; suprafaţare;

Metoda tehnologică (MT) exprimã principiul de execuţie al unei operaţii sau a unei serii de operaţii din punct de vedere al naturii fenomenelor fizico-chimice pe care le suportă materialul. Metoda tehnologică reprezintă un mod sistematic şi principial de executare a unei operaţii într-un proces tehnologic, dintr-un punct de vedere esenţial: natura fenomenelor care conduc la transformarea materialului supus prelucrării.

Procedeul tehnologic (PT) se referă la mijloacele concrete prin care se realizează metoda tehnologică din punct de vedere al utilajelor folosite, al mediului de lucru şi al materialelor folosite.

Procedeul tehnologic cuprinde şi mijloacele prin care se realizează o metodă tehnologică, din punct de vedere al dimensiunii materiale şi a celei normative a tehnologiei aplicate.

Putem considera procedeul tehnologic ca fiind un sistem ordonat de douã elemente(în sens algebric). Pentru ca douã sisteme ordonate de douã elemente sã fie identice este necesar ca elementele lor componente sã fie identice. De aceea orice diferenţa oricât de micã în una din dimensiuni conduce la apariţia unui nou procedeu tehnologic.

PT = (Dmat, Dnorm)

O metodã tehnologică nu se aplică prin ea însăşi, ci prin intermediul procedeelor tehnologice. O aceeaşi metodă tehnologică se poate aplica prin una sau mai multe procedee tehnologice.

Metoda aratã modul principial de executare iar procedeul modul concret. Procedeele tehnologice aferente unei metode se deosebesc între ele prin utilajele şi sculele utilizate. Fiecare metodã tehnologicã îşi are fenomenele şi legile sale fundamentale. Procedeele respectã fenomenele şi legile fundamentale, completându-le cu fenomene şi legi proprii, corespunzãtoare utilajului tehnologic specific procedeului. Diferitele procedee tehnologice, aferente unei aceleaşi metode, pot avea anumite elemente comune. Putem astfel delimita în cadrul aceleaşi metode “grupe” “sau “familii “ de procedee tehnologice, care în ciuda individualizãrii lor au anumite elemente comune.

Procedeele tehnologice se deosebesc prin utilajele tehnologice folosite.Exemplu : Metoda - turnarea.

Procedee tehnologice–turnarea în forme vidate, turnarea în forme permanente, etc.

20

Procedeul tehnologic de fabricaţie este o sumă de operaţii care se execută în serie sau în paralel (secvenţial sau suprapus).Operaţia tehnologică este o parte constitutivă a unui procedeu tehnologic şi este o activitate ordonată, limitată în timp, efectuată fără întrerupere de către un operator, la un singur loc de muncă, asupra unuia sau mai multor materiale supuse lucrării, în scopul modificării proprietăţilor fizico-chimice, a formei geometrice şi a dimensiunilor materialului.

Pe parcursul unei operaţii tehnologice se folosesc semifabricate şi materiale, maşini şi aparate de lucru, diverse dispozitive.

Operaţia este compusă din mai multe faze.Faza este o parte a unei operaţii ce realizează un singur scop sau

obiectiv tehnologic cu ajutorul aceleiaşi scule şi cu acelaşi regim de lucru.Faza poate fi compusă din mai multe mânuiri.Utilajul tehnologic poate fi acţionat manual, semiautomat sau automat.Prin sistem manual înţeleg un sistem la care fiecare fazã este comandã

manual. La sistemele semiautomate numai extragerea piesei finite este manualã, restul fazelor derulându-se în regim automat. Pentru sistemele automate trebuie comandat manual numai începutul ciclului.

Fiecare procedeu tehnologic este definit prin anumite caracteristici tehnologice, care sunt mărimi utilizate pentru determinarea, aprecierea şi diferenţierea modificărilor realizate asupra obiectului supus prelucrării.

1.2. Principii tehnologice

Orice tehnologie este o sumã de procese multidimensionale, cu foarte mulţi parametri, rezultaţi din interacţiunea concretã a unor materiale reale cu mijloacele de transformare ale acestora. In ciuda caracterului relativ empiric al tehnologiei, existã totuşi legitãţi care conferã consistenţã şi coerenţã tehnologiei ca ştiinţã. Acestea sunt:

- Principiul multidimensional;- Principiul eficienţei;- Principiul informaţiei.Principiul proiectării proceselor tehnologice.

Principiul multidimensional

Procesul de producţie este extrem de complex, existând o multitudine de mãrimi de intrare în sistem, şi o multitudine de factori externi cu care reacţioneazã. Existã de asemeni un numãr considerabil de variabile în sistem determinate de numãrul mare de materiale, scule, dispozitive, masini care concurã la realizarea procesului de producţie. Aceastã multitudine de variabile, de factori de interacţiune impune un anumit tip de

21

organizare a producţiei care sã se apropie de un optim tehnologic şi economic.

Principiul eficienţei

O tehnologie trebuie să permită realizarea nivelului maxim de eficienţă pentru care a fost proiectată.

Această eficienţă trebuie să se regăsească în indicatori cum ar fi: cost, fiabilitate, productivitate, consum de materiale, consum de energie, consum de scule, etc. Prin derularea unui proces de producţie nu numai cã trebuie sã realizãm o anumitã cantitate de produse de o anumitã calitate dar trebuie ca activitatea productivã sã atingã anumiţi parametrii economici care sã confere unitãţii de producţie o rentabilitate cât mai ridicatã. Principalii indicatori de eficienţã sunt costul produsului, productivitatea muncii, fiabiltatea. Performanţele tehnice şi/sau tehnologice nu au nici o valoare dacã nu sunt dublate de o bunã eficienţã a procesului de producţie respectiv.

Principiul informaţiei. Principiul proiectării proceselor tehnologice

In desfăşurarea unui proces tehnologic, trebuie să asigurăm permanent controlul fluxurilor de intrare şi de ieşire în limitele prescrise. Procesul tehnologic trebuie să se desfăşoare cu cu minimum de efort şi cu maximum de rezultate.

Proiectarea unui pordus cuprinde:- proiectarea funcţională = se referă la conceperea produsului, ca

sistem tehnic ce trebuie să îndeplinească anumite funcţiuni;- proiectarea tehnologică = se referă la conceperea produsului astfel

încât el să fie realizat printr-o tehnologie cât mai convenabilă.Putem defini tehnologicitatea unei piese ca fiind cu atât mai bună cu

cât piesa a fost produsă în parametri de calitate cu un consum minim de materiale, utilaje, manoperă.

Aceasta presupune ca orice proces tehnologic să fie proiectat atât din punct de vedere funcţional (constructiv), cât şi tehnologic.

Fluxurile de intrare şi de ieşire (ale unui proces tehnologic) sunt redate în figura de mai jos:

22

MATERIALE

ENERGIE

FORŢĂ DE MUNCĂCUNOAŞTERE

PROCES TEHNOLOGIC

PRODUS

ENERGIE DISIPATĂ

DEŞEURIMATERIALENOI CUNOŞTINŢE

Fig. 1.1

1.3. Proprietăţile materialelor metalice

În momentul de faţã în practicã sunt folosite o multitudine de materiale , fiecare având anumite proprietãţi care le recomandã pentru realizarea animitor repere.

Se impune de aceea sã analizãm aceste proprietãţi şi sã le clasificãm dupã anumite criterii :

Mecanice Termice

Fizice Electrice Intriseci Magnetice

etc.

Chimice

Proprietăţi Tehnologice De utilizare

De exploatare

Proprietăţile intriseci sunt independente de locul şi modul de folosire.Proprietăţile de utilizare sunt dependente de metoda de prelucrare tehnologică, de domeniul de utilizare şi condiţiile de exploatare.Proprietăţile mecanice sunt cele corespunzătoare comportării lor la solicitările mecanice. Un material solid poate fi solicitat la solicitãri ca: tracţiune, compresiune, încovoiere, forfecare, răsucire.

Materialele metalice posedă următoarele proprietăţi mecanice:1) Elasticitatea - proprietatea materialelor metalice de a se deforma sub

acţiunea unor forţe exterioare şi de a reveni la forma lor iniţială după ce solicitarea a încetat.

23

2) Rigiditatea - proprietatea metalelor de a se opune deformaţiilor elastice. Este o proprietate contrară elasticităţii. Cu cât modulul de elasticitate longitudinal (E) creşte cu atât rigiditatea creşte.

3) Plasticitatea - proprietatea materialelor deformate de a nu mai reveni la forma iniţială după ce forţele exterioare şi-au încetat acţiunea.

4) Fragilitatea - proprietatea materialelor de a nu permite deformaţii plastice până la rupere. Este o proprietate opusă plasticităţii. (o întâlnim la fontã).

5) Fluajul - proprietatea unor materiale de a se deforma în timp lent şi continuu sub acţiunea unor sarcini constante.

6) Tenacitatea - proprietatea materialelor de a acumula o energie mare de deformare plastică până la rupere. Materialele tenace se rup după deformatii plastice mari. Ca o măsură a tenacitătii este rezilienţa.

7) Duritatea - proprietatea unui material de a opune rezistenţă la pătrunderea din exterior în stratul sãu de suprafaţă a unui material mai dur. Duritatea se poate determina prin metodele Brinell, Rockwell, Vickers şi se exprimă în HB (unitãţi Brinell), HR (unitãţi Rocwell), HV (unitãţi Vickers);

Proprietăţile tehnologice - sunt cele corespunzatoare prelucrabilităţii prin diferite procedee tehnologice.

După proprietăţile lor tehnologice, materialele se pot prelucra prin mai multe metode şi procedee.

1) Turnabilitatea - proprietatea materialelor de a lua dimensiuni impuse după solidificarea materialului topit introdus în cavitatea de turnare;

2) Deformabilitatea - proprietatea unor materiale de a se obţine deformări remanente sub acţiunea solicitărilor.

3) Sudabilitatea - proprietatea materialelor de a realiza asamblãri nedemontabile prin stabilirea unor legături între atomii marginali ai pieselor de îmbinat;

4) Călibilitatea - proprietatea unor materiale de a deveni mai dure în urma încãlzirii şi răcirii lor bruşte la o anumită temperatură;

Proprietãţile economice ale materialului sunt definite de o sumã de relaţii de interdependenţã dintre material şi piaţa de desfacere şi utilizare.

24