Tehnologia Materialelor CAPITOLUL 2

Download Tehnologia Materialelor CAPITOLUL 2

Post on 05-Jul-2015

1.326 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

CAPITOLUL 2. PRELUCRAREA PRIN TURNARE 2.1. Consideraii generale Turnarea - este metoda tehnologic de fabricaie a unei piese prin solidificarea unei cantiti determinate de metal lichid, introdus ntr-o cavitate de configuraie geometrice corespunztoare. Este una dintre cele mai vechi metode tehnologice de prelucare a metalelor. Turnarea este o metoda tehnologic care are la baz principiul fizic n virtutea cruia orice lichid ia forma vasului ce l conine. Avantaje (Puncte tari) 1) Permite realizarea unor piese de geometrie complex la preuri reduse n raport cu piesele obinute prin alte metode; 2) Accesibilitate (se poate asimila cu costuri minime i n general nu necesit mn de lucru nalt calificat); 3) Se preteaz la mecanizare i automatizare; 4) Permite obinerea unei structuri uniforme a materialului piesei. Dezavantaje (Puncte slabe) 1) Compactitate i rezisten mecanic redus a pieselor obtinute prin acest procedeu; 2) Precizia dimensional este redus; 3) Consum mare de manoper, mai ales la turnarea n forme temporare; 4) Consum mare de energie pentru elaborarea i meninerea materialului n stare lichid; 5) Este o metod de fabricaie poluant. Prin turnare se pot prelucra att piese metalice ct i cele nemetalice. Statistic 50 - 70% din totalitatea pieselor utilizate se obin prin turnare (spre exemplu 55% la subansamblele tractorului). Dezvoltarea sectorului de turntorie conduce la micorarea sectorului de prelucrri prin achiere, deoarece prin creterea preciziei de turnare adaosurile de prelucrare devin mai mici i ponderea prelucrrilor ulterioare turnrii scade. Teoria turnrii studiaz urmtoarele probleme: proprietile metalelor n stare lichid; solidificarea pieselor turnate; hidraulica turnrii; proprietile materialelor de formare; 25

proiectarea i execuia formei de turnare; Dintre proprietile metalelor n stare lichid n procesele de turnare intervin n mod direct fluiditatea i tensiunea superficial. La temperatura de turnare, metalele lichide prezinta o vscozitate de 1,5 3 ori mai mare dect cea a apei. Vscozitatea materialului topit este influenat de : - temperatura metalului lichid (n mod normal este de 50 100 K peste temperatura de topire, n momentul turnrii. Limita superioar nu trebuie depit deoarece riscm arderea elementelor de aliere, cu consecine nefaste asupra caracteristicilor mecanice ale piesei obinute prin turnare); - compoziia chimic; Procesul cristalizrii primare a materialului turnat are o importan hotrtoare pentru calitatea piesei i n primul rnd pentru proprietile mecanice ale acesteia. Creterea rezistenei mecanice rezult din micorarea dimensiunilor grunilor, condiie care se obine din mrirea artificial a numrului germenilor de cristalizare prin introducerea n masa metalului lichid a unor cantiti mici de substane numite modificatori (Ca, Si, Al, Mg). Viteza de solidificare se poate defini ca viteza de deplasare a frontului de cristalizare n interiorul masei de metal topit. Odat cu mrirea vitezei de solidificare se nruttesc rezistena i plasticitatea metalelor. 2.2. Proprietile de turnare ale metalelor i aliajelor Proprietatea tehnologica a materialului metalic de a se turna n piese se numete turnabilitate. Proprietile fizice care influeneaz turnabilitatea sunt: 1) Fuzibilitatea - proprietate a materialelor metalice de a trece n stare lichid. Metalele i aliajele care se topesc la temperaturi joase se numesc uor fuzibile. Pentru metalele uor fuzibile se folosesc instalaii de topire simple, iar preul acestora este sczut. 2) Fluiditatea - proprietatea metalelor i aliajelor aflate n stare lichid de a curge cu uurin i de a umple forma n care sunt turnate. Piesele cu perei subiri i contur complex se obin numai din materiale cu fluiditate ridicat. 3) Tensiunea superficial - fora care se exercit tangenial la suprafaa lichidelor, datorit interaciunii dintre atomii de la suprafaa lichidului i cei din jur. Cu ct tensiunea

26

superficial este mai mare, cu att calitatea suprafeei pieselor turnate este mai bun. n timpul procesului de solidificare n piesa turnat au loc fenomene secundare care conduc la formarea retasurilor, suflurilor, fenomene care se datoreaz n principal strii de agregare i reducerii dimensiunilor la rcire (contracie). 2.3. Structura formelor turnate Forma de turnare este dispozitivul specific cu ajutorul cruia se realizeaz piesa turnat. Sinonime sunt: cochila, matria de injecie, etc. Prile componente ale formelor de turnare sunt: reeaua de turnare; cavitatea formei; maselotele (atunci cnd sunt necesare); Reeaua de turnare - reprezint ansamblul canalelor care servesc la introducerea i dirijarea metalului lichid n form. Ea are ca scop s asigure umplerea rapid a formei fr distrugerea acesteia i s favorizeze rcirea uniform i dirijat a piesei turnate. Ea trebuie s asigure: - umplerea rapid dar linitit a cavitii formei; - s rein impuritile, astfel nct acestea s nu ajung n interiorul cavitii formei; - s asigure o repartizare corect a temperaturii n metalul din form, prin alegerea corect a punctelor de intrare.

27

1 = gura plniei; 2 = piciorul plniei; 3 = canalul colector de zgur; 4 = canalele de alimentare Fig. 2.1. Reeaua de turnare Elementele componente ale reelei de turnare sunt : 1) Gura plniei de turnare - uureaz introducerea metalului lichid n cavitatea formei prelund o parte din ocul vnei de metal topit. Din punct de vedere constructiv gura plniei se execut sub forma de plnie tronconic, cup sau bazin. Cupa este folosit n cazul debitelor mari de lichid i este prevazut cu un prag pentru reinerea zgurei; Bazinele sunt cupe de dimensiuni mari, cu o capacitate de 50 - 60% (uneori 100%) din volumul de metal necesar turnrii i au dopuri la intrarea n piciorul plniei. Se aplic la turnarea pieselor de gabarite mari.

28

Fig.2.2. Variante c onstructive ale gurii plniei 2) Piciorul plniei de turnare - este un canal vertical, tronconic, care face legatura ntre gura plniei i colectorul de zgur. El se execut cu seciunea tronconica variabil, descresctoare nspre punctul de alimentare. 3) Colectorul de zgur - are rolul de a reine zgura, impuritile i de a asigura ptrunderea linitit a metalului n canalele de alimentare. Pentru a se reine zgura colectorul trebuie s aib o nlime mare ca s permit ridicarea la suprafata a impuritilor. 4) Canalele de alimentare - (unul sau mai multe) fac legatura ntre colectorul de zgur i cavitatea formei. Seciunea transversala a acestora poate fi dreptunghiular, triunghiular sau trapezoidal i mai rar circular. Calitatea unei piese turnate depinde n mod esenial de corectitudinea dimensionrii i execuiei reelei de turnare. Proiectarea reelei de turnare impune: 1) Stabilirea locului de alimentare cu metal a cavitii formei turnare directa; turnare lateral; turnare indirect cu sifon; 2) stabilirea schemei de amplasare a canalelor; 3) determinarea duratei de turnare; 4) calculul seciunii elementelor reelei; Trebuie s avem n vedere faptul c reeaua de turnare se nltur dup turnare i deci o reea de turnare voluminoas conduce la un indice sczut de utilizare a metalului, n timp ce o reea de turnare subdimesionat poate conduce la nghearea metalului topit si deci la obinerea unor piese incomplet turnate. Cavitatea formei - asigura obinerea piesei turnate la configuraia i dimensiunile dorite. Proiectarea geometriei cavitii formei este o problem fundamental n tehnica turnrii.

29

Cavitatea formei trebuie s reziste presiunii dinamice a jetului de metal lichid. Maselotele sunt rezervoare de metal lichid, amplasate corespunztor sub form de prelungiri ale piesei turnate. Rolul lor principal const n alimentarea cu metal lichid a cavitii formei pe durata rcirii i solidificrii, n vederea compensrii contraciei volumetrice. Cavitatea formei se umple cu metal lichid cu volum specific corespunztor temperaturii de turnare, mai mare cu 312% dect volumul specific al metalului la temperatura mediului ambiant. Deci fr luarea unor msuri imediate va apare un deficit de material sub form de goluri de contracie numite retasuri. Pentru combaterea retasurilor trebuie asigurat solidificarea dirijat a pieselor turnate prin: aezarea prii groase a pieselor n sus; corecta dimensionare i amplasare a maselotelor; Problema retasurilor se pune n special la materialele cu coeficieni de contracie ridicai: oel, fonte. Maselotele au urmtoarele dezavantaje: crete consumul de metal (35-50%); mreste consumul de manoper pentru nlturarea lor; 2.4. Clasificarea procedeelor de turnare Clasificarea procedeelor tehnologice de turnare se face dup urmtoarele criterii: I. Dup durabilitatea formei (numrul de turnri ce se pot efectua cu aceeai form) : 1. forme temporare (1 form de turnare conduce la obinerea unei piese turnate); 2. forme semipermanente (1 form de turnare conduce la obinerea a aproximativ 10 piese turnate); 3. forme permanente (1 form de turnare conduce la obinerea ctorva sute de piese turnate); II. Dup forele care acioneaz asupra metalului topit n timpul turnrii i al solidificrii metalului: 1. static; 2. centrifugal; 3. sub presiune; 30

III. Dup mrimea presiunii la care se toarn: 1. depresiuine; 2. suprapresiune; 3. presiune normal; IV. Dup modul de turnare: 1. direct; 2. indirect; 3. continu; 4. intermitent; 5. n planul de separaie; V. Dup numrul planelor de separaie: 1. fr plan de separaie; 2. cu un plan de separaie; 3. cu mai multe plane de separaie; VI. Dup grosimea pereilor: 1. perei groi; 2. pereti subiri (coji); VII. Dup gradul de uscare al formei: 1. forme crude (umede); 2. forme uscate; VIII. Dup natura liantului: 1.solid (argil, bachelit, etc.); 2. lichid (ap, rini, silicat de sodiu, etc.); 3. gazos (vid); IX. Dup gradul de automatizare: 1. manual; 2. mecanizat; 3. automatizat; Varietatea extrem de mare a procedeelor de turnare utilizate n prezent este legat de : volumul produciei (cantitatea de material turnat anual) ; caracterul produciei ; 31

numrul de repere ; mrimea seriei de fabricaie . 2.5. Etapele fundamentale ale procesului t