Tehnologia Materialelor Curs Politehnica

Download Tehnologia Materialelor Curs Politehnica

Post on 28-Dec-2015

101 views

Category:

Documents

1 download

DESCRIPTION

Curs tehnologia materialelor

TRANSCRIPT

Tehnologia Materialelor

Generaliti. TerminologieTehnologia este tiina care studiaz transformrile la care este supus substana n procesele tehnologice de lucru i le aplic n vederea obinerii, n mod optim, a unui produs finit. Prin echipamente sunt desemnate att mainile, instalaiile i utilajele destinate produciei de baz, ct i cele prin care trebuie s se realizeze funciunile auxiliare (ntreinere, transport, alimentare cu energie, deservire, etc.). Toate aceste echipamente determin necesarul de suprafee, cldiri i construcii industriale pentru a fi adpostite, formnd mpreun mijloacele de baz ale ntreprinderii.

Pe de alt parte, tehnologia adoptat hotrte nivelul productivitii muncii, sub forma consumurilor cu materiale, energie i munc, determinnd n final preul de cost al produselor, precum i calitatea i competitivitatea lor. Un proces este un ansamblu de activiti corelate sau n interaciune care transform elemente de intrare n elemente de ieire. Procesul de producie cuprinde totalitatea proceselor folosite pentru transformarea materiilor prime i a semifabricatelor n produse finite, pentru satisfacerea necesitilor umane. Procesul de producie cuprinde diferite alte categorii de procese.

Procesul tehnologic este o component a procesului de producie i reprezint ansamblul de operaii mecanice, fizice, chimice, care prin aciune simultan sau succesiv transform materiile prime n bunuri (fig.1) sau realizeaz asamblarea, repararea ori ntreinerea unui sistem tehnic.

Fig.1. Locul procesului tehnologic n transformarea substaneiDin punctul de vedere al regsirii n produsul fabricat, materialele pot fi: - materiale de fabricaie (materii prime), care constituie substana produselor i se regsesc total sau parial n produsul fabricat - materiale auxiliare, care ajut la fabricarea produselor dar nu constituie substana acestora i deci nu se regsesc n produsul fabricat.Pornind de la materiale naturale brute (rezultate prin extracie), prin procese tehnologice de fabricaie se pot realiza succesiv: materii prime, semifabricate, piese, subansambluri i ansambluri (fig.2).

Fig.2. Piramida produselor rezultate n urma unui proces tehnologicProcesele tehnologice se pot clasifica dup mai multe criterii: - dup modul de folosire a utilajelor se deosebesc procese tehnologice manuale, mecanizate, automatizate sau mixte;

- dup procedeul caracteristic care intervine n cursul desfurrii operaiilor se disting: procese mecanice, termice, electrice, chimice, electrochimice, termochimice, biochimice

- dup scopul urmrit,conform figurii 3. Astfel:Procesul de elaborare a semifabricatelor trebuie s asigure calitatea materialului i proprietile fizico-mecanice impuse. Se extrag metale sau aliaje industriale brute din minereuri sau alte aliaje; se poate discuta i despre o elaborare secundar, avnd ca scop creterea puritii materialului respectiv Obinerea unor tipuri de semifabricate mai poate include i operaii de debitare din laminate, turnare, deformare la cald (forjare liber, matriare), deformare la rece sau sudare.

Procesul tehnologic de confecionare (denumit de multe ori cu titlul generic proces de prelucrare) are ca funcie modificarea formei geometrice i a dimensiunilor piesei de prelucrat, a strii suprafeelor (calitii suprafeelor) materialului sau semifabricatului, n scopul obinerii piesei finite. Piesa poate fi prelucrat prin achiere, prin diferite procedee: strunjire, frezare, rabotare, mortezare, gurire etc.; prin deformare plastic la rece: tanare, ambutisare, ndoire, extrudare, stampare, etc.; prin sinterizare, etc.

Fig.3. Clasificarea proceselor tehnologice dup scopul urmritProcesul tehnologic de tratament termic i acoperiri de suprafa urmrete asigurarea structurii necesare a materialului i a proprietilor fizico-mecanice impuse. Tratamentele termice (clire, revenire, mbtrnire etc.) sau termochimice (cementare, nitrurare etc.) aplicate n acest scop se realizeaz n general dup etapa prelucrrilor de degroare a piesei. Unele piese sunt supuse, de asemenea, unor tratamente de suprafa (brunare, cromare, nichelare, eloxare etc.) n scopul proteciei suprafeelor de aciunea coroziv a mediului.

Procesul tehnologic de asamblare este partea final a procesului de fabricaie prin care se obin complete de piese, subansambluri i ansambluri care formeaz produsul final. Asamblarea unui subansamblu/ansamblu implic activiti de asamblare a unor piese definitiv prelucrate sau a unor subansambluri, ntr-o succesiune bine stabilit, asigurnd ajustajele i condiiile tehnice indicate n documentaia tehnic de execuie.

Procesele tehnologice se realizeaz prin aplicarea metodelor tehnologice.

Metoda tehnologic reprezint un mod principial i sistematic de executare a unei operaii, a unei serii de operaii sau a unui ntreg proces tehnologic, comun dintr-un punct de vedere esenial pentru mai multe clase de procedee tehnologice. Procedeul tehnologic se refer la mijloacele prin care se realizeaz o metod tehnologic, adica difer funcie de utilajul tehnologic, mediul de lucru, materialul de adaos utilizat, etc. Dac metoda tehnologic arat modul principial de execuie, procedeul tehnologic d informaii despre modul concret de lucru. Procedeele tehnologice sunt alctuite din operaii tehnologice, ce se realizeaz succesiv sau n paralel. Operaia tehnologic este partea component a procesului tehnologic executat la un singur loc de munc (de exemplu, o main-unealt, o celul flexibil etc.) n scopul prelucrrii unei piese sau a mai multor piese simultan, fr ca obiectul muncii s prseasc locul respectiv, pn la terminarea operaiei. Operaia tehnologic poate fi compus din una sau mai multe faze de prelucrare consecutive, realizate asupra piesei.Faza (secvena) de prelucrare este o parte component a operaiei care const din prelucrarea unei suprafee sau a mai multor suprafee simultan, cu o singur scul achietoare, respectiv cu mai multe scule simultan, cu un anumit regim de achiere i fr demontarea piesei ntre faze. Exemple de faze: ciclu de degroare prin strunjire; ciclu de gurire adnc cu retrageri repetate ale burghiului.

Operaia de prelucrare rezult ca o reuniune a fazelor sale componente, fr demontarea piesei i fr transferul cuplului pies-portpies de la o main la alta. La fiecare demontare a piesei de prelucrat din dispozitivul portpies se schimb operaia.Trecerea de prelucrare este o parte a fazei repetat identic, pe aceeai suprafa, prin care se ndeprteaz un singur strat de material, printr-o singur deplasare a sculei n raport cu piesa, n urma creia se obine o anumit form geometric.

Mnuirea reprezint un grup de micri ale unui operator, necesare desfurrii operaiei, fazei sau trecerii, ns n cursul crora nu se ndeprteaz material (achii).

Procesul de prelucrare mecanic (fig.4) este alctuit dintr-o succesiune de operaii de prelucrare a suprafeelor ce compun piesa. Operaiile de prelucrare pot fi grupate n urmtoarele tipuri:

operaii de degroare - permit s se nlture (detaeze prin achiere) o cantitate maxim de material, eliminnd neregularitile fizice ale materialului;

operaii de semifinisare - realizeaz o bun apropiere de suprafaa finit, asigur regularitatea achiei la finisare i asigur precizia geometric de poziie a suprafeelor;

operaii de finisare - permit s fie respectate rugozitatea suprafeei, precizia geometric i dimensional, cerute prin desenul de execuie;

operaii de netezire - sunt prelucrri finale ce urmresc obinerea unei rugoziti minime i a unei precizii dimensionale i geometrice foarte ridicate a suprafeei.

Fig.4. Procese tehnologice de prelucrare

Clasificarea proceselor tehnologice de prelucrareO clasificare mai detaliat a acestei categorii de procese este redat n figura 4, fr ns a avea pretenia c ea cuprinde ntreaga gam de procedee tehnologice utilizate la scar industrial.Materiale utilizate industrial i proprieti ale acestora

n cadrul industriei electrotehnice sunt utilizate materiale din cele mai diverse, fie ca materii prime, fie n calitate de materiale auxiliare. Principalele tipuri de materiale utilizate n aceast industrie i nu numai sunt reprezentate n figura 5. Se disting astfel:

metalele (feroase oeluri, fonte i neferoase aluminiu, cupru, titan, bronzuri, alame, etc.); ceramice sunt materiale anorganice nemetalice, cu legturi i structur complexe, obinute din materii prime sub form de pulberi prin sinterizare (proces de nclzire cu sau fr presare simultan), n timpul cruia se formeaz legturile dintre particule prin difuzie sau topire parial a unui component. Cele mai multe ceramice sunt compui ntre metale i nemetale. Materialele ceramice au conductibilitate termic i conductibilitate electric foarte sczute fiind materiale electroizolante sau termoizolante n marea majoritate a cazurilor. n prezent termenul de ceramic include o gam de materiale mult mai larg, utilizate n cele mai diverse domenii cum ar fi electrotehnic, electronic, industria chimic, industria metalurgic etc. compozitele - reprezint o combinaie ntre dou sau mai multe materiale diferite din punct de vedere chimic, cu o interfa ntre ele. Materialele constituente i menin identitatea separat (cel puin la nivel macroscopic) n compozit, combinarea lor genernd ns la nivel de ansamblu proprieti i caracteristici diferite de cele ale materialelor componente n parte. Unul din materiale se numete matrice i este definit ca formnd faza continu. Cellalt element principal poart numele de armtur

(ranforsare) i se adaug matricei pentru a-i mbunti sau modifica proprietile. Armtura reprezint faza discontinu, distribuit uniform n ntregul volum al matricei (P. Mallick).

Fibrele sunt elementul care confer ansamblului caracteristicile de rezisten la solicitri. Considerate global, principalele categorii de compozite armate cu fibre sunt urmtoarele:

1. Compozite cu matrice polimeric de obicei sunt rini termorigide (epoxidice, poliamide sau poliesterice) sau termoplastice, armate cu fibre de sticl, de carbon, de bor sau aramidice (Kevlar), cu monocristale ceramice sau, mai recent, cu fibre metalice. Sunt folosite mai ales n aplicaii care implic temperaturi relativ joase de lucru (ajungnd, n mod excepional, pentru termoplastice fabricate prin injecie, la nivelul maxim de 400C).

2. Compozite cu matrice metalic cel mai frecvent se bazeaz pe aliaje de aluminiu, magneziu, titan sau cupru, n care se introduc fibre de bor, de carbon (grafit) sau ceramice (de obicei de alumin sau carbur de siliciu). Temperatura de lucru (uzual de cel mult 800C) a unui astfel de compozit este

limitat de nivelul punctului de nmuiere sau de topire care caracterizeaz materialul matricei. Dac aplicaia avut n vedere implic temperaturi mari, atunci se recomand folosirea ca matrice a unor aliaje pe baz de nichel sau a unor superaliaje. Dezavantajul acestora este c au greuti specifice mari, ducnd la creterea masivitii structurii finale.

3. Compozite cu matrice ceramic au fost dezvoltate n mod special pentru aplicaiile cu temperaturi foarte ridicate de lucru (peste 1000C); cele mai utilizate materiale de baz sunt carbura de siliciu (SiC), alumina (Al2O3) i sticla, iar fibrele de armare uzuale sunt tot de natur ceramic (de obicei sub form de fibre discontinue, foarte scurte).4. Compozite carbon-carbon cu matrice de carbon sau de grafit i armare cu fibre sau esturi de fibre de grafit; sunt foarte scumpe, dar i incomparabile cu alte materiale prin rezistena la temperaturi nalte (de pn la 3000C), cuplat cu densitatea mic i coeficient mic de dilatere termica. Cele mai rspndite sunt compozitele armate cu fibre sunt fibra de carbon, fibra de sticla si Kevlar-ul.

polimeri (materiale plastice termoplastice, termorigide, elastomeri, etc). Un polimer se definete ca fiind un lan lung de molecule avnd una sau mai multe uniti de molecule (monomeri) care se repet, legate mpreun prin puternice legturi covalente. Un material plastic sau polimeric este o colecie format dintr-un mare numr de molecule polimer cu structur chimic similar, dar nu neaprat de aceeai lungime. Termenul de polimerizare se refer la o reacie chimic sau de ntrire, care conduce la formarea unui compozit n prezena fibrelor.Polimerii termorigizi (termoreactivi) constituie clasa de polimeri cea mai utilizat ca material de matrice pentru compozitele armate cu fibre. Ei sunt cunoscui ca rini epoxidice sau, simplu, rini, avnd iniial form lichid (mai rar form solid).Polimerii termoplastici sunt compui organici care se topesc la nclzire i iau form de rin. Materialele termoplastice au o dezvoltare mai restrns comparativ cu materialele termorigide.Proprietile materialelor pot fi clasificate n mod diferit. n general ele sunt mprite n dou mari categorii:

proprieti intrinseci ale materialului

proprieti de utilizare.Proprietile intrinseci pot fi fizice i chimice. La rndul lor, cele fizice se pot mpri n:

mecanice

termice

electrice

magnetice

Proprietile de utilizare ale unui material sunt strns legate de procesele tehnologice de fabricaie n care este implicat materialul respectiv i de perioada de exploatare a pieselor obinute din acel material. Avnd n vedere aceste aspecte, proprietile de utilizare pot fi:

tehnologice

de exploatare

n continuare, cu referire la materialele metalice, se vor prezenta doar acele proprieti care trebuie luate n considerare la stabilirea unui proces tehnologic de prelucrare. Unele dintre aceste proprieti sunt comune tuturor materialelor amintite, la ele putndu-se ns aduga atribute particulare ale anumitor tipuri de materiale.Proprieti fizico-chimice

Temperatura de fuziune este temperatura la care un metal pur trece din starea de agregare solid n stare lichid.

Este o constant fizic, spre deosebire de temperatura de solidificare, care depinde de suprarcire, fiind cu att mai sczut, pentru unul i acelai metal, cu ct viteza de rcire este mai mare. Aliajele metalice, cu excepia eutecticelor i compuilor chimici, se topesc ntr-un interval de temperaturi. Cel mai uor fuzibil metal este Hg (-38,87 C) i cel mai greu fuzibil este W (3410 C).

Conductibilitatea termic este proprietatea materialelor metalice de a conduce i transmite cldura cu ajutorul electronilor liberi (gaz electronic). Se msoar n W/mK.

Cu ct coefientul de conductivitate termic este mai mare, cu att transmiterea cldurii se face mai rapid. Aceast transmitere nu poate fi instantanee, deoarece este frnat de cldur i densitate. Cea mai mic conductivitate o au bismutul i mercurul, iar cea mai mare o are argintul, urmat n ordine descresctoare de Cu, Al, W, Mg i Be, etc.Conductibilitatea electric este proprietatea materialelor metalice de a conduce curentul electric prin intermediul electronilor liberi. Se caracterizeaz prin mrimea denumit conductivitate electric , msurat n Siemens pe metru (S/m). Conductivitatea electric este inversul rezistivitii i scade continuu cu creterea temperaturii, cauza fiind frnarea deplasrii electronilor liberi prin ciocnirea lor de ionii din reeaua cristalin, tot mai dezordonat la temperaturi tot mai mari. La scderea temperaturii, conductivitatea electric crete, putnd aprea supraconductibilitatea n preajma lui 0 K la unele metale (plumb). Metalele au ntotdeauna conductivitatea electric mai mare dect aliajele metalice, care n general sunt rezistoare. Alierea i ecruisarea micoreaz ntotdeauna conductivitatea electric. La temperatura ambiant, cele mai bune conductoare electrice sunt: Ag, Cu, Au, Al, iar cele mai slabe sunt: Si, Sn, Mn, Hg, etc.Att conductibilitatea termic, ct i cea electric sunt parametrii ce trebuie luai n considerare la unele tipuri de procedee de prelucrare, cum ar fi tratamentele termice ce folosesc inducia electromagnetic, deformarea plastic la rece prin impulsuri electromagnetice (magneto-dinamic), prelucrarea prin electroeroziune, etc.

Rezistena la coroziune, sau stabilitatea chimic, este proprietatea materialelor metalice de a se opune aciunii distructive a agenilor de mediu, denumit coroziune.

Cnd mediul coroziv este un electrolit (mediu cu ioni disociai capabili s primeasc ioni de metal), coroziunea este un proces electrochimic. Coroziunea se manifest prin reducerea n greutate, modificarea structurii, compoziiei chimice, dimensiunilor, culorii suprafeei i proprietilor fizice, mecanice i tehnologice ale materialelor metalice.

Practic toate materialele metalice n prezena oxigenului se oxideaz, ns rezistena lor la oxidare i la coroziune depinde de calitile peliculei de oxizi format la suprafa. Cnd pelicula de oxizi este compact, subire i aderent la masa metalului, aceasta izoleaz metalul de agentul coroziv, iar rezistena la coroziune a acestuia este mare (cazul platinei, iridiului, aurului, cuprului, argintului, wolframului, zincului, plumbului, nichelului, cromului, molibdenului, titanului etc., care n mod natural nu corodeaz). Fenomenul se numete pasivizarea metalelor. Cnd pelicula de oxizi este poroas i neaderent la masa materialului, aceasta permite contactul permanent dintre material i agentul chimic, iar fenomenul de coroziune continu pn la distrugerea complet a materialului, cum este cazul fierului i al aliajelor acestuia cu carbonul - oelurile i fontele.

Coroziunea poate fi micorat prin evitarea contactului metal electropozitiv - metal electronegativ (de exemplu, aluminiul lng cupru sau oel aliat, bronzul lng oel etc.), prin aliere (de exemplu, oelurile aliate cu peste 12% Cr, 5-25% Ni, aliate cu molibden, cupru etc., aliajele de Cu-Al, Cu-Be, Cu-Zn etc.) sau prin protecie anticoroziv: galvanizare, metalizare, placare, tratamente termochimice, vopsire, lcuire etc.Refractaritatea sau stabilitatea la cald este proprietatea metalelor i aliajelor de a-i pstra rezistena mecanic, n special limita de curgere, de a nu se oxida puternic (formnd under sau arsur) i de a nu crete inacceptabil n volum n condiii de temperaturi nalte. Pentru aceasta este necesar ca n masa materialelor metalice s nu se produc transformri secundare care pot micora rezistena mecanic. Aceste materiale metalice se numesc refractare sau termostabile i sunt caracterizate prin limit de curgere mare i rezisten de durat la temperaturi nalte.Proprieti mecaniceAceste proprieti determin comportarea materialelor metalice la aciunea solicitrilor mecanice statice i dinamice de ntindere, compresiune, ncovoiere, forfecare, rsucire, penetrare etc.

Din punctul de vedere al alegerii i utilizrii materialelor metalice pentru industrie, aceste proprieti au rol preponderent ntruct ele determin comportarea materialelor metalice n procesele de prelucrare i mai ales n exploatare.Rezistena la rupere (Rm), denumit i rezisten mecanic, reprezint proprietatea materialelor metalice de a se opune deformrii i ruperii sub aciunea unor fore interne sau externe. Rezistena la rupere este cea mai important proprietate a materialelor, fiind definit ca efortul maxim care poate fi suportat de material fr ca acesta s se rup. Limita de curgere (Rc) reprezint acea valoare a efortului unitar aplicat materialului la care deformaia va crete fr ca efortul unitar s se mreasc sensibil. Acest fenomen poart denumirea de "curgere" a materialului. Se consider prin convenie ca limit tehnic de curgere, acea valoare a efortului unitar care produce o deformaie remanent de 0,2%. Aceast valoare se noteaz cu Rr 0,2.n acest context se poate defini fluajul, numit i curgere lent sau curgere plastic, care este proprietatea materialelor metalice de a se deforma lent, continuu i progresiv in timp, sub aciunea unei sarcini constante. Fluajul se accentueaz cu creterea temperaturii.

Elasticitatea este proprietatea materialelor metalice de a se deforma sub aciunea solicitrilor interne i externe i de a reveni la forma i dimensiunile iniiale dup eliminarea solicitrilor. Valoarea efortului unitar ce poate fi preluat fr a apare deformaii plastice se numete limit de elasticitate (notat cu Re) i, prin convenie, se consider limit elastic acea valoare a efortului unitar care, dup ndeprtarea sarcinii exterioare, duce la o deformaie remanent de 0,01%. Dincolo de aceast valoare a efortului unitar, dup ndeprtarea sarcinii exterioare, corpul nu mai revine la dimensiunile iniiale, deformaiile fiind remanente (numindu-se deformaii plastice). Fenomenul de anulare a deformaiilor elastice la ncetarea aciunii forelor de deformare (denumit i fenomen de revenire elastic sau arcuire elastic) duce la modificarea dimensiunilor i formei piesei prelucrate. Acest fenomen trebuie luat obligatoriu n considerare la procedeele de prelucrare prin deformare plastic la rece, dar nu este exclus nici la prelucrrile prin achiere, ntruct afecteaz precizia de execuie a pieselor.Att rezistena la rupere Rm, ct i limita de elasticitate Re, respectiv limita de curgere Rc se msoar n MPa (megapascali) i se determin n urma unui test de ntindere simpl, prin trasarea curbei lui Hooke.Plasticitatea este proprietatea materialelor metalice de a se deforma la volum constant fr producere de fisuri. Se caracterizeaz prin alungirea la rupere. Foarte plastice sunt: plumbul, cuprul, aluminiul, aurul, argintul, nichelul, fierul, oelul moale, alama i bronzurile monofazice etc., toate fiind materiale cristalizate n sistemul c.f.c.

Superplasticitatea unor materiale metalice este capacitatea acestora de a se deforma plastic foarte mult i uniform fr s se rup. Aceste materiale prezint alungiri mai mari de 2000%, deformndu-se la eforturi mici, fr a se ecruisa (durifica).

Tenacitatea este proprietatea materialelor metalice de a absorbi energie prin deformare plastic, adic de a se deforma mult nainte de rupere. Implic att rezisten mecanic, ct i plasticitate. Tenace sunt: cuprul, aluminiul, oelul moale, alamele i bronzurile bifazice, etc.Fragilitatea este proprietatea materialelor metalice de a se rupe brusc sub aciunea solicitrilor, fr a suferi n prealabil deformaii plastice. Fragilitatea este o caracteristic relativ, ea fiind funcie de temperatura la care are loc solicitarea. Astfel, sunt materialele fragile la temperatura ambiant i plastice la temperaturi nalte (wolframul, oelul dur, alamele i bronzurile bifazice etc). n general, sunt fragile materialele cu duritate mare i rezilien mic (fonta alb i cenuie, oelurile clite, siluminurile etc.). Materialele fragile nu prezint fenomenul de curgere i nici de gtuire.

Reziliena (KCU, KCV) caracterizeaz comportarea materialelor metalice la sarcini ncovoietoare dinamice (aplicate prin oc). Reziliena este o msur a tenacitii i fragilitii materialelor metalice; o rezilien mic nseamn material fragil, iar mare nseamn material tenace. Prezint importan deosebit n special pentru materialele metalice utilizate la temperaturi ambiante i sczute.Duritatea reprezint rezistena opus de materiale la ptrunderea n suprafaa lor a unor corpuri mai tari i nedeformabile (penetratoare). D indicaii despre posibilitatea materialelor de a rezista la deformaii superficiale i la uzare. Este proprietatea care se determin cel mai rapid i cel mai frecvent n practica industrial, evideniind efectul tratamentelor termice, termochimice, termomecanice, mecanice etc. asupra materialelor respective. n funcie de metodele de ncercare, duritatea poate fi: Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV), microduritatea sau duritatea Vickers eu microsarcini MHV, Shore (HS), etc. Rezistena la oboseal este proprietatea materialelor metalice de a rezista la solicitri repetate i variabile n timp (ciclice sau alternative). Se apreciaz prin efortul maxim pe care l poate suporta materialul la un numr foarte mare (106108) de solicitri ciclice, fr a se distruge (rupe). Se determin pe aa-zisele curbe Wohler.

Rezistena la oboseal este putemic influenat de prezena n material a:

defectelor interioare (sufluri goluri de mici dimensiuni, de form rotund, sferic sau alungit, care pot apare sub form izolat, n cuib sau n grup; pori, incluziuni, microretasuri, fisuri etc.), defectelor de suprafa (rugoziti, rizuri, decarburri superficiale, pori deschii),

concentratorilor de tensiune (crestturi, funduri de filet ascuite, treceri brute fr racordri de la o seciune la alta, efecte ale coroziunii etc.). Toate aceste defecte i concentratori de tensiune (eforturi) sunt surse de amorsare a fisurilor ce se dezvolt progresiv n timp, pn cnd seciunea portant scade mult i materialul se rupe brusc. Rezistena la oboseal este de asemenea influenat de:

factori constructivi i tehnologici (forma i mrimea piesei, modul de asamblare i calitatea suprafeei), modul de exploatare (felul i frecvena solicitrii variabile, gradul de simetrie al ciclului, temperatura etc.), factori metalurgici (natura, structura, compoziia chimic a materialului, prezena defectelor, etc.).Ecruisarea sau durificarea sub efort reprezint proprietatea materialelor metalice de a-i mri rezistena mecanic i duritatea prin deformare plastic la rece. Aceasta se manifest prin necesitatea creterii continue a forei de deformare pe msur ce gradul de deformare plastic al piesei crete. Fora necesar continurii deformrii poate deveni la un moment dat att de mare nct deformarea s devin imposibil. Reducerea sau eliminarea ecruisrii i, implicit, refacerea capacitii de deformare se face prin nclzirea materialelor metalice peste pragul de recristalizare (recoacere de recristalizare).

Proprieti tehnologiceIndic capacitatea de prelucrare i modul de comportare a materialelor metalice la diferite procese tehnologice de fabricaie la rece sau la cald, cum sunt: deformarea plastic, turnarea, achierea, sudarea, clirea etc. Cele mai importante proprieti tehnologice sunt: deformabilitatea plastic, turnabilitatea, sudabilitatea, achiabilitatea, susceptibilitatea la supranclzire i susceptibilitatea la deformare i fisurare.

Deformabilitatea plastic (la rece sau la cald) este proprietatea materialelor metalice de a-i modifica uor i remanent forma i dimensiunile la volum constant, fr a se fisura sub aciunea solicitrilor exterioare. Se caracterizeaz prin: maleabilitate, ductilitate i forjabilitate.

Maleabilitatea este nsuirea materialelor metalice de a putea f uor transformate n foi subiri; depinde de reeaua cristalin, prezena impuritilor, a elementelor de aliere etc. Se apreciaz dup valoarea alungirii specifice. Foarte maleabile sunt: staniul, aurul, aluminiul, cuprul, plumbul, argintul, alama, oelul moale etc.

Ductilitatea este nsuirea materialelor metalice de a putea fi uor trase n fire i este condiionat de coexistena tenacitii i a maleabilitii (oelul clit este tenace, dar nu este maleabil i nici ductil, staniul i plumbul sunt foarte maleabile, dar nu sunt tenace i nici ductile). Att maleabilitatea ct i ductilitatea sunt proprieti intrinseci ale materialelor metalice strns corelate cu proprietile mecanice ale acestora.

Forjabilitatea este proprietatea materialelor metalice de a se deforma plastic cu uurin prin lovire sau presare, la temperaturi ct mai sczute, fr a se rupe. La oeluri, forjabilitatea depinde de coninutul de carbon i de incluziuni. Cu ct acestea sunt n cantiti mai mari, cu att forjabilitatea este mai redus. Deformabilitatea la cald (Tdef > Trec) este superioar celei la rece (cu excepia alamelor monofazice), deoarece limita de curgere a materialelor metalice scade cu creterea temperaturii.Turnabilitatea este proprietatea complex a materialelor metalice de a se putea turna i solidifica n forme. Cuprinde caracteristicile: fluiditate, contracie i segregaie.

Fluiditatea este capacitatea materialelor metalice topite de a umple ct mai bine forma de turnare. Depinde de compoziia chimic a materialului i de temperatura de turnare.

Contracia este nsuirea materialelor metalice (cu excepia galiului i bismutului) de a-i micora volumul la solidificare i la rcirea ulterioar. Contracia influeneaz starea de tensiuni dup solidificare i rcire, putnd duce la deformare i chiar la fisurare. Contracia de solidificare este i cauza formrii retasurilor - goluri de form neregulat care apar la solidificarea aliajelor cu contractie mare, fie la suprafaa piesei (retasur exterioar), fie n interiorul piesei (retasur interioar). Ea depinde. de temperatura de turnare, de viteza de rcire i de compoziia chimic a materialelor metalice.

Tendina de segregaie reprezint tendina impuritilor sau elementelor de aliere de a se aglomera n anumite pri ale materialului de baz. Fiecare element de aliere sau impuritate are un anumit coeficient de segregaie care, cu ct este mai mic, cu att elementul respectiv se va aglomera mai puternic.Sudabilitatea este aptitudinea materialelor metalice de a se mbina nedemontabil prin nclzire local pn la topire, cu sau fr adaos de alte materiale i cu sau fr presiune mecanic. Sudabilitatea presupune luare n considerare a dou aspecte: comportarea la sudare (posibilitatea obinerii de mbinri sudate fr defecte) i sigurana sudurii n exploatare (capacitatea unui material care a fost sudat de a-i pstra caracteristicile tehnice n prezena unor solicitri). Sudabilitatea este influenat de compoziia chimic, de conductibilitatea termic, de viteza de rcire dup sudare, etc.Achiabilitatea este capacitatea materialelor metalice de a putea fi prelucrate prin achiere, cu consum ct mai redus de scule i energie. Achiabilitatea este o proprietate complex. Un material este cu att mai prelucrabil prin achiere, cu ct: durabilitatea sculei este mai mare, timpul de achiere a aceleeai cantiti de achii mai mic, calitatea suprafeei mai bun, solicitarea mecanic i energetic a mainii-unelte mai mic, precizia de prelucrare mai mare i achiile cu form ct mai convenabil. Achiabilitatea depinde de: natura i tratamentul materialului de prelucrat, de tipul i materialul sculei achietoare, de condiiile de achiere (degroare, finisare, strunjire, frezare, rabotare, alezare etc.), de tipul mainii-unelte i natura lichidului de rcire, etc.

Clibilitatea este proprietatea materialelor metalice (n special a oelurilor i fontelor) de a realiza o duritate minim pe o adncime mai mare sau mai mic; ea caracterizeaz adncimea de ptrundere a clirii. Depinde de compoziia chimic, de temperatura de nclzire n vederea clirii, de mrimea gruntelui, de viteza de rcire, etc. Clibilitatea se deosebete de capacitatea de clire care reprezint nsuirea materialelor metalice de a se durifica prin nclzire i rcire brusc (clire). Aceasta din urm este dat de duritatea maxim obinut dup clire.Susceptibilitatea la deformare i fisurare se manifest n special n timpul nclzirii i rcirii materialelor metalice pentru tratamente termice i este cauzat de aciunea tensiunilor interne de natur termic i structural. Oelurile, cu ct au coninutul de carbon i elemente de aliere mai mare, cu att sunt mai susceptibile la deformare i n special la fisurare.Proprieti de exploatareProprietile de exploatare indic comportarea materialelor metalice n timpul exploatrii organelor de maini, a pieselor metalice i a sculelor. Aceste proprieti sunt: rezistena la uzare, fiabilitatea organelor de maini, durabilitatea sculelor i designul.

Rezistena la uzare este proprietatea materialelor metalice de a rezista la aciunea de distrugere a suprafeelor acestora, prin frecare sau eroziune.Uzura organelor de maini aflate n contact i n micare relativ poate fi: mecanic (contact direct metal-metal); abraziv (prezena unor particule abrazive ntre suprafeele de contact); de aderen sau prin gripare (determinat de viteze i presiuni de contact mari) corosiv.

Frecvent se ntlnete uzura mecanic prin oboseal sau uzura Pitting (ciupire) la cuplele de frecare cu contact liniar sau punctiform (rulmeni, roti dinate etc.).

Rezistena la uzare crete o dat cu: creterea duritii, creterea calitii suprafeei, mbuntirea condiiilor de ungere, micorarea vitezei micrii relative i a presiunii de contact, etc. Rezistena la uzare a materialelor metalice depinde de: compoziia chimic, structura metalografic, calitatea suprafeelor, duritate, viteza relativ, presiunea de contact, calitatea ungerii, condiiile de exploatare (temperatur, mediu de lucru, etc.).Rezistena la uzare se poate mbunti prin aliere cu elemente care s formeze constitueni cu duritate mare, prin tratamente termice, termochimice, termomecanice, acoperiri superficiale, etc.

Fiabilitatea reprezint totalitatea nsuirilor care asigur buna funcionare a unui produs (organ de main, mecanism, main, echipament, instalaie etc.) n conformitate cu normele prescrise, chiar dincolo de termenul de garanie. Ea este asigurat n bun parte de calitatea materialelor folosite.Fiabilitatea este corelat i definit de urmtoarele noiuni:

- defectarea, adic ncetarea aptitudinii unui produs de a-i ndeplini funcia;

- rata de defectare, adic raportul dintre numrul total de defectri i durata total de funcionare;

- timpul mediu pn la defectare, care este inversul ratei de defectare ntr-o perioad dat;

- timpul mediu ntre defectri;

- durata medie de via, adic valoarea medie a timpilor pn la defectare pentru toate produsele considerate, n condiii date.Durabilitatea se refer la durata de via a sculelor, fiind definit ca timpul de lucru efectiv ntre dou recondiionri (ascuiri) succesive ale unei scule. Ca i fiabilitatea, durabilitatea este o caracteristic de exploatare complex, care depinde de: natura materialului sculei, natura materialului de prelucrat, tratamentele termice i termochimice aplicate sculelor, condiiile concrete de lucru, etc. Frecvent, pentru estimarea acestei proprieti se folosete criteriul uzurii critice, cnd durabilitatea se exprim n minute scurse pn la apariia uzurii catastrofale i scoaterea din uz a sculei.Designul produselor reprezint totalitatea nsuirilor estetice care fac produsul plcut i pasibil de a fi ncadrat perfect ambiental. Are importan deosebit n special pentru produsele destinate consumului (automobile, vehicule, aparatur de uz casnic, aparatur electronic audio-video etc.). St la baza uzurii morale a produselor i este determinat de linia modei la un moment dat. Procedee de elaborare din industria metalurgic

Metalurgia este disciplina care se ocup cu studiul metalelor i a procedeelor de extragere a acestora din minereuri, respectiv de obinere a aliajelor.Totalitatea operaiilor necesare extragerii metalelor din minereuri n vederea obinerii metalelor brute se numete elaborare primar.Metalul brut obinut prin elaborare primar prezint o cantitate mare de impuriti, neomogenitate structural i deci proprieti nesatisfctoare. Pentru ca metalul brut s poat fi utilizat n industrie i s prezinte proprieti superioare, n majoritatea cazurilor el se prelucreaz printr-o gam specific de operaii ce formeaz obiectul elaborrii secundare (fig.6).

Fig.6. Schema general a elaborrii metalelor

Minereul se definete ca un conglomerat de minerale n care unul sau mai multe metale se gsesc n cantiti suficient de mari astfel nct s poat fi extrase economic.Minereurile se compun dintr-o parte util i o parte steril sterilul (denumit i gang). Minereurile pot fi mono sau polimetalice, feroase sau neferoase. Pentru ndeprtarea sterilului din minereuri se folosesc materiale ajuttoare numite fondani, a cror natur chimic permite combinarea lor cu sterilul, formndu-se zgura. Zgura format reine materialul steril, precum i incluziunile nemetalice sau alte impuriti, favoriznd desfurarea proceselor fizico-chimice necesare procesului.Prepararea minereurilor presupune parcurgerea urmtoarelor etape: preparare mecanic, concentrare, calcinare, aglomerare (fig.7).

Fig.7. Etapele preparrii minereurilor

Prepararea mecanic presupune sfrmarea minereului, astfel nct s ajung la nite dimensiuni impuse. Dup concasare, minereul este sortat cu scopul de a obine cantiti suficient de mari de minereu cu aceeai dimensiune. Omogenizarea este urmtoarea operaie de preparare mecanic care este necesar atunci cnd se lucreaz cu minereuri provenind din surse diferite, cu diferite concentraii de mineral util. Dup omogenizare are loc mcinarea, deoarece dimensiunile diferitelor caliti de minereu pot fi diferite.Concentrarea este procesul prin care se urmrete creterea concentraiei utilului prin ndeprtarea forat a sterilului.Calcinarea se face n cuptoare specializate, unde sub aciunea cldurii are loc eliminarea substanelor volatile, precum i evaporarea apei.Aglomerarea este procesul de preparare a minereurilor n care o mas pulverulent obinut n etapele anterioare este adus la anumite forme i dimensiuni, precum i o anumit rezisten mecanic, proprie proceselor de extracie a metalului care urmeaz.Procedeele aplicate pentru extragerea metalelor i, ulterior, pentru obinerea aliajelor se clasific n trei mari grupe: procedee pirometalurgice, care se desfoar la temperaturi nalte, fiind nsoite de topirea total sau parial a minereului; cldura necesar este dezvoltat prin arderea combustibililor solizi, lichizi, gazoi sau a elementelor combustibile aflate n componena minereului sau a deeurilor i subproduselor care alctuiesc ncrctura agregatelor metalurgice; procedee hidrometalurgice, care au loc la temperaturi joase, n soluii aflate la presiuni constante sau variabile. n cadrul acestor procedee, minereul se solubilizeaz, dup care metalul este extras prin electroliz. Prin solubilizare, metalul trece n soluie, sterilul rmnnd insolubil. Prin decantare sau filtrare sterilul se ndeprteaz.

Fig.8. Schema tehnologic a prelucrrii hidrometalurgiceDei tehnologiile de prelucrare hidrometalurgic sunt foarte diverse, oricare schem tehnologic de prelucrare de acest tip cuprinde n mod obligatoriu urmtoarele trei operaii (fig.8):

- solubilizarea (leierea) - trecerea n faza lichid a componentului util din minereu;

- purificarea soluiei;

- separarea componentului util - sub form de concentrat sau alt produs valorificabil.

procedee electrometalurgice, n cadrul crora separarea metalului se face prin folosirea curentului electric. Aceste procedee pot fi:

- electrotermice, curentul electric fiind utilizat pentru obinerea temperaturilor nalte;

- electrochimice, curentul electric fiind utilizat la electroliza soluiilor sau topiturilor din care se extrage metalul.

Dup metalele care se elaboreaz metalurgia poate fi:

- metalurgia fierului (siderurgia): extractiv i prelucrtoare;

- metalurgia aliajelor neferoase: extractiv i prelucrtoare.

Metalurgia fierului sau siderurgia include urmtoarele operaii principale:

elaborarea fontei brute i speciale;

elaborarea oelurilor;

elaborarea diferitelor aliaje de fier.

Denumirea de ,,siderurgie,, provine de la cele dou cuvinte greceti sideros - fier i ergan - lucru, lucrare.

Procesele tehnologice din industria metalurgic sunt procese discontinue, bazate pe fenomene fizico-chimice mari consumatoare de energie termic i electric, necesitnd utilaje de mare capacitate care implic costuri mari.

Elaborarea fonteiFonta este un aliaj al fierului cu carbonul, coninutul de carbon fiind ntre 2,116,67%. Mai conine i alte elemente nsoitoare cum ar fi Mn, Si, P, S, iar n unele cazuri pot fi adugate n compoziie, cu scop bine definit, anumite elemente de aliere. Schema tehnologic a elaborrii materialelor metalice feroase este redat n figura 9.

Fig.9. Elaborarea materialelor metalice feroase

Fonta se obine prin elaborare primar, folosind procedeul pirometalurgic, ntr-un cuptor vertical nalt nchis furnalul. n procesul de elaborare a fontei n furnal, se obin fonte brute numite i fonte de prima fuziune. Acestea reprezint produsul primar al combinatelor siderurgice i servesc la fabricarea fontelor de turntorie i a oelurilor.

Dup elaborarea primar, fonta este supus unui proces de afinare n care impuritile sunt eliminate cu scopul de a obine metalul industrial. Afinarea produce o purificare avansat i conduce la obinerea metalului pur.Furnalul (fig.10 i 11) este un cuptor vertical cu funcionare continu, de dimensiuni mari, circa 10 m diametru i nlimi de pn la 35 m, din crmid refractar format din dou trunchiuri de con. Acestea sunt numite cuv i etalaj, fiind unite printr-o zon cilindric cu nlime mic fa de diametru - pntecele furnalului. La partea inferioar furnalul prezint o alt zon cilindric creuzetul, unde se adun fonta topit. Creuzetul are prevzut la partea de jos un orificiu de evacuare a fontei iar la 1,5 m mai sus i decalat cu 180 un alt orificiu de evacuare a zgurei.Minereul de fier este introdus n furnal mpreun cu fondanii, cocsul i aer (comburant) i este redus la fier pur care ulterior este carburat la Fe3C- cementit, conform reaciilor:

3Fe + 2CO = Fe3C + CO2

3 Fe + C = Fe3CCompusul Fe3C se dizolv n fier, formnd aliaj de fier cu carbon, cu temperatur sczut de topire. Acest aliaj, la temperatura din etalaj se topete i picturile formate se scurg spre creuzet.Alturi de font n furnal se produce zgura de furnal i gazul de furnal - un gaz combustibil.Cocsul metalurgic este un combustibil cu capacitate caloric ridicat, care n urma arderii produce o cantitate mic de cenu (max. 10%). Este un produs artificial rezultat din prelucrarea unor sorturi de crbune n absena aerului, n cuptoare speciale, la temperaturi de 900-1200C.

Comburantul, respectiv oxigenul, necesar arderii cocsului se sufl n furnal prin nite orificii numite guri de vnt, cu ajutorul unor turbosuflante.Elaborarea oeluluiOelurile sunt aliaje ale fierului cu carbonul, carbonul fiind cuprins ntre 0,0222,11%. Mai conin i alte elemente, unele naturale, provenind de la elaborare (Si, Mn, S, P, O, N), altele introduse ca elemente de aliere cu scopul mbuntirii proprietilor (Ni, Cr, W, Mo, V, etc.). Prelucrabilitatea oelurilor este superioar fontelor.Exist mai multe criterii de clasificare ale oelurilor: dup coninutul de carbon, dup compoziia chimic, dup destinaie, dup procedeul de elaborare, etc.

Dup coninutul de carbon oelurile sunt hipoeutectoide cu < 0,77% C, eutectoide cu 0,77% C i hipereutectoide cu > 0,77% C.

Dup compoziia chimic oelurile se clasific n oeluri nealiate (sau oeluri carbon) i oeluri aliate. Oelurile cu 0,3% C se numesc oeluri moi, cu 0,3-0,6% C se numesc oeluri semidure, iar cele cu 0,8% C se numesc oeluri dure. Oelul carbon cu 0,08% C este cunoscut n practic sub denumirea de fier tehnic.

n funcie de coninutul total al elementelor de aliere, oelurile aliate se clasific n oeluri slab aliate ( 5,0% E ), mediu aliate (5-10% E) i oeluri nalt aliate (cu 10% E).Dup destinaie, oelurile se clasific n oeluri de uz general, oeluri cu destinaie precizat i oeluri pentru scule.

Materialele metalice de baz utilizate n procesul de elaborare a oelului sunt fonta i fierul vechi. Proporia n ncrctur a acestora variaz funcie de procedeul de elaborare utilizat i de calitatea oelului.Obinerea oelurilor se face prin dou metode: - metoda pirometalurgic elaborare n convertizoare - metoda electrometalurgic elaborare n cuptoare electrice.Procesul complex de elaborare a oelurilor cuprinde trei etape principale: 1. Afinarea - etapa tehnologic a obinerii oelului n care coninutul de carbon, dar i coninutul de elemente nsoitoare (Si, Mn, S, P, O, N), este redus pn la anumite valori prescrise pentru marca de oel care se elaboreaz. Procesul chimic principal la afinare este oxidarea.2. Dezoxidarea este necesar deoarece dup terminarea afinrii ( adic atunci cnd se atinge concentraia prescris a carbonului), n baia de metal topit exist o concentraie mare de oxizi care dac ar rmne n compoziia oelului ar conduce la nrutirea drastic a proprietilor acestuia.3. Alierea introducerea lor n topitur se face sub form de feroaliaje i ine cont de aviditatea acestora fa de oxigen. Astfel, unele elemente de aliere se introduc nainte de dezoxidare (Ni), altele dup dezoxidare (Ti, V).

Cuptoarele electrice folosite sunt cele cu arc electric sau cu inducie. Schema de funcionare a unui cuptor electric cu arc este redat n figura 12 i 13.Topirea ncrcturii n vatra (5) a acestui cuptor se face datorit cldurii arcului electric care poate atinge temperaturi de 3500 C. Arcul electric se stabilete ntre electrozii cuptorului (2) i ncrctura (7).Electrozii din grafit sunt alimentai prin nite cabluri flexibile (1) de la un transformator trifazat. Cuptorul este alimentat prin ua de lucru (8). Bolta (9) prezint nite orificii prin care electrozii pot fi cobori dup ncrcarea cuptorului. La sfritul elaborrii topitura se basculeaz prin jgheabul (3) n oala (4) cu ajutorul unui sistem hidraulic (7), cuptorul fiind sprijinit pe o in curbat (6).Convertizoarele cu oxigen sunt nite cuptoare basculante n care se obine oel plecnd de la font lichid, fr surs exterioar de cldur. Cldura necesar desfurrii proceselor este dat numai de reaciile exoterme care au loc la afinare.Elaborarea n convertizorul LD (Linz-Donawitz) se caracterizeaz prin afinarea fontei lichide cu oxigen tehnic de mare puritate (99,5-99,8%), insuflat n baia metalic pe partea superioar cu o presiune de 8-18 atm, cu ajutorul unei lnci rcit cu ap. Schema de principiu a convertizorului LD este prezentat n figura 14.

Captul lncii construit din cupru este prevzut cu 3-9 duze (orificii) prin care se sufl oxigenul tehnic cu viteza dorit. Gazele rezultate din procesele de afinare sunt captate de hot i transportate la sistemul de epurare.

Datorit presiunii mari cu care jetul lovete suprafaa, se creeaz n baie o adncitur, fonta din zona respectiv fiind mpins n jos i nspre perei. Se creeaz astfel o micare descendent n mijlocul bii i una ascendent pe perei, deci se produce o amestecare puternic a bii care conduce la creterea vitezei de reacie i la omogenizarea bii din punct de vedere al temperaturii i al compoziiei chimice.Metode i procedee de prelucrare dimensionalTurnarea metalelor i aliajelor metaliceTurnarea este procesul prin care un metal n stare lichid, datorit forei gravitaionale sau a unei alte fore, ptrunde ntr-o form de turnare cptnd, dup solidificare, configuraia acesteia (fig.15).

Fig.15. Schema de principiu a turnrii

Turnarea metalelor include turnarea semifabricatelor masive (lingou) i turnarea pieselor.

Avantajele turnrii sunt:

se pot realiza piese cu geometrie complicat, inclusiv geometrie interioar,

- prin unele procedee de turnare se obin piese finite, care nu mai necesit prelucrri ulterioare; schema de principiu a unei astfel de forme de turnare este redat n figura 16. se pot fabrica piese mari de ordinul zecilor i chiar a sutelor de tone,

unele procedee de turnare se pot adapta produciei de serie mare i mas.Lingourile sunt semifabricate masive obinute prin solidificarea metalului lichid n nite forme metalice numite lingotiere. Lingourile sunt ulterior prelucrate prin forjare sau prin laminare, forma lingoului fiind diferit funcie de procedeul de prelucrare pentru care este destinat.

Cea mai cunoscut clasificare a procedeelor de turnare este cea n funcie de numrul de turnri realizate ntr-o form. Se disting astfel urmtoarele procedee de turnare:

- n forme temporare se utilizeaz la o singur turnare

- n forme semipermanente dup cteva turnri forma necesit mici reparaii

- n forme permanente se utilizeaz la sute sau mii de turnri.Dup solidificare piesa astfel obinut se scoate din form fie prin distrugerea formei (forme temporare), fie prin desfacere, n cazul formelor semipemanente sau permanente metalice realizate din dou sau mai multe pri.Formele temporare se realizeaz din amestecuri de formare obinuite (nisip + argil) sau speciale (nisip + liani speciali). Formele semipermanente se realizeaz din ciment, ipsos, etc. Formele permanente se realizeaz din font, oel, aliaje neferoase. Dei formele metalice permanente au avantajul c se utilizeaz pentru mai multe turnri, ele sunt mai scumpe datorit prelucrrilor complexe pe care le necesit realizarea lor. De aceea procedeul de turnare cel mai utilizat este procedeul de turnare n forme temporare.Prelucrarea materialelor metalice prin deformare plastic

n cadrul prelucrrilor prin deformare plastic, forma piesei se obine prin redistribuirea parial sau total n spaiu a volumului de material al semifabricatului. Se pot obine semifabricate care ulterior vor fi supuse altor procedee de prelucrare mecanic n scopul obinerii piesei finite sau se pot obine direct piese finite, cu o precizie dimensional i de form geometric ridicate, precum i cu o bun calitate a suprafeei.Buna desfurare a procesului de deformare plastic este legat de necesitatea unei plasticiti ridicate a materialului, tradus ntr-o limit de curgere sczut i o ductilitate mare. Aceste proprieti sunt puternic dependente de temperatur. Astfel, n funcie de intervalul de temperaturi la care are loc deformarea se disting urmtoarele procedee (fig.17):

- deformare plastic la rece, ea desfurndu-se la temperaturi mai mici dect temperatura de recristalizare a materialului;

- deformarea plastic la semicald sau la cald, la temperaturi peste temperatura de recristalizare.

Fig.17. Tipuri de procedee de prelucrare prin deformare plastic

La deformarea plastic la rece, cu ct crete gradul de deformare crete, cu att rezistena la rupere, respectiv limita de curgere i duritatea materialului vor cpta valori mai mari. Concomitent, alungirea la rupere i gtuirea la rupere scad. n consecin, cu ct materialul va fi deformat mai mult, cu att mai mult el va deveni mai rezistent, mai puin plastic i se va opune mai mult deformrii, mergnd uneori pn la rupere. Fenomenul se numete ecruisare. La deformarea plastic la cald, fenomenul ecruisrii nu apare.

Refacerea capacitii de deformare a materialului se face prin nclzire, adic prin tratamentul termic de recoacere de recristalizare, acesta anulnd efectele nedorite ale ecruisrii.O alt clasificare a procedeelor de deformare plastic este bazat pe tipul semifabricatului de la care pornete prelucrarea. Putem ncadra procesele de deformare plastic n dou mari categorii:- procese de deformare plastic a semifabricatelor masive (deformri volumice); din aceast categorie fac parte barele, profilele, lingourile, calupurile, etc., adic semifabricate la care toate cele trei dimensiuni sunt semnificative. Dintre procesele de deformare plastic volumic amintim: laminarea, forjarea liber i n matri, extrudarea, tragerea i trefilarea, etc.

- procese de deformare plastic a tablelor i benzilor, semifabricate la care lungimea i limea sunt semnificativ mai mari dect grosimea. Din aceast categorie amintim: tanarea, ndoirea i profilarea, ambutisarea, prelucrrile prin fasonare, etc.Dup viteza de deformare, aceste tipuri de procedee se pot mpri n:

- procedee de deformare cu viteze mici (v 10 m/s);

- procedee de deformare cu viteze mari (v 10 m/s). Aici sunt cuprinse procedeele de deformare ce folosesc tehnica impulsurilor purttoare de mari energii (deformarea prin explozie, deformarea prin detonarea unei amestec de gaze combustibile, deformarea prin impulsuri magnetice, deformarea electrohidraulic, etc.).Laminarea

Este procedeul de deformare plastic la cald sau la rece, realizat prin trecerea foat a materialului printre doi cilindri care se rotesc n sensuri contrare sau n acelai sens. De obicei, pentru a obine un anumit grad de deformare plastic, se realizeaz mai multe treceri succesive ale materialului printre cilindri. Schema de principiu este redat n figura 18.

Fig.18. Principiul laminrii Utilajul de lucru poart denumirea de laminor, iar produsul rezultat - laminat. Prin laminare se obin bare, profile simple, table, benzi, etc.Procedeele de laminare se mpart n dou categorii:

- laminare longitudinal (fig.19) - laminare transversal sau elicoidal (fig.20)Prin laminare longitudinal se prelucreaz oelurile nealiate i slab aliate, pornindu-se de la lingouri sau semifabricate turnate continuu i ajungndu-se la semifabricate plane (tabl sau band) sau profile cu destinaie general i special, ine de cale ferat etc. Laminarea se poate efectua ntre cilindri netezi, n cazul produselor plate sau n canale inelare numite calibre, practicate n corpul cilindrului de lucru, n cazul profilelor. Pentru cazul cel mai rspndit al laminrii longitudinale, cilindrii au sensuri diferite de rotaie, axele cilindrilor fiind paralele ntre ele i plasate n plan vertical. Etapele necesare obinerii prin laminare a profilului I este redat n figura 21.n cazul laminrii transversal - elicoidale, cilindrii bitronconici au acelai sens de rotaie, axele fiind n plan orizontal decalate la un anumit unghi, pentru a asigura micarea de avans a semifabricatului. Se obin evi laminate, laminorul purtnd denumirea de laminor perforator de evi.

Fig.21. Etapele de realizare prin laminare a profilului I

Forjarea i matriarea

Forjarea reprezint procesul de deformare plastic la cald prin care materialul este comprimat ntre dou scule numite nicovale. Dac sculele folosite nu restrng n nici un fel curgerea materialului, procesul mai este denumit i forjare liber. Dac sculele au forma unor plci plane, procesul se mai numete i turtire (fig.22).

Prin forjare liber se obin piese cu configuraie relativ simpl i precizie dimensional redus precum: discuri, arbori, inele sau tuburi. Din punct de vedere principial, forjarea liber se poate realiza:

a) cu plci plan paralele (fig.23a);

b) o plac plan i una inelar (fig.23b);

c) cu dou plci inelare (fig.23c).

Dac forjarea se realizeaz ntre dou scule profilate (denumite matrie), materialul fiind obligat s copieze forma cavitilor din sculele respective, procedeul poart de denumirea de forjare n matri sau, altfel spus, matriare (fig.23). Matriarea conduce la realizarea de piese finite de dimensiuni mici i mijlocii, cu o configuraie geometric complex, fiind un procedeu de mare productivitate.

Fig.23. Tipuri de forjare liber

Fig.25. Exemple de piese executate n matrie deschise

n practic se ntlnesc dou procedee de prelucrare mecanic prin matriare (formare volumic), att la cald ct i la rece:Matriare n matrie deschise. Caracteristica acestui procedeu este c se lucreaz cu un mic surplus de material, care se expulzeaz din cavitatea util a plcii active, formnd o bavur n planul de separaie dintre cele dou semimatrie (fig.24). ndeprtarea bavurii implic existena unor operaii suplimentare de prelucrare.Matriarea n matrie nchise. n acest caz se lucreaz fr bavur la planul de separaie, volumul semifabricatului trebuind s fie egal cu volumul piesei finite. Extrudarea i tamparea sunt dou dintre procedeele ce aparin acestei categorii.Un avantaj al acestor procedee de deformare fa de prelucrrile prin achiere l constituie continuitatea fibrajului piesei, ceea ce face ca rezistena mecanic a piesei finite s fie mai mare.

tampareatamparea este procedeul de deformare plastic local a materialului, cu modificarea grosimii acestuia, pentru obinerea unui relief pe suprafaa piesei. Exemplele tipice sunt reprezentate de baterea monezilor, a medaliilor i decoraiilor sau de realizare a inscripionrilor.n general, tamparea se execut n matrie nchise (fig.26). Dei relieful poate fi de mic adncime, presiunile necesare n proces sunt mari, datorit apariiei fenomenului de turtire.ExtrudareaExtrudarea este operaia de deformare plastic n volum prin compresiune, desfurat pe baza curgerii plastice a materialului printr-un orificiu al plcii active de extrudare sau prin spaiul limitat al jocului dintre poanson i placa de extrudare, piesa cptnd astfel o form dorit a seciunii transversale (fig,27). Se pot obine piese cu configuraii simple sau complexe (fig.28).n funcie de sensul curgerii materialului n raport cu sensul de aciune al forei (for transmis prin poanson), extrudarea poate fi clasificat n (fig.29):( extrudare direct - o detaliere a acestui procedeu este redat n figura 30;

( extrudare invers (indirect);

( extrudare combinat;

( extrudare lateral.

Fig.31. Extrudri succesive

Piesele cu configuraie geometric complex se obin, de regul, n urma unei succesiuni de operaii de extrudare, acestea putnd fi nsoite i de alte operaii de formare volumic. Exemplificarea obinerii unei piese printr-o succesiune de operaii de extrudare este prezentat n figura 31.

Tragerea i trefilareaTragerea este procesul prin care seciunea transversal a unei bare se reduce la trecerea prin deschiderea unei scule numit matri de tragere (fig.32). Spre deosebire de extrudare, unde fora de deformare era aplicat prin mpingere, aici este aplicat prin tragere.Un caz special de tragere este trefilarea srmelor. Diferena dintre tragere i trefilare este dat de diametrul produselor care se proceseaz. Tragerea se refer la materiale cu diametru mare (bare), pe cnd tragerea srmelor - trefilarea se aplic srmelor cu diametru mic care sunt trase printr-o scul numit filier.Pentru tragerea evilor, pe lng matrie, din sculele de tragere mai fac parte dornurile, lungi sau scurte, fixe sau mobile (fig.33).Pentru a rezista la uzura intens din proces, matria sau filiera se realizeaz din materiale speciale, n general din carburi dure sinterizate dar, pentru aplicaii speciale, se fac chiar din diamant.Instalaiile de tragere sau trefilare pot fi:

- singulare, coninnd o singur filier, utilizate pentru tragerea srmelor groase; - multiple, pentru srme cu diametru mic, atunci cnd instalaia este prevzut cu dou sau mai multe filiere prin care semifabricatul este tras succesiv, diametrul fiind astfel micorat progresiv.Prelucrarea pieselor masive prin rulareDin gama prelucrrilor prin rulare prezint o importan deosebit rularea filetelor (fig.34) i a roilor dinate de modul mic.Principalele avantaje ale deformrii prin rulare, n comparaie cu prelucrarea prin achiere, sunt: productivitate ridicat, rezisten mecanic i la oboseal mai mare datorit ecruisrii i fibrajului continuu, precizie satisfctoare i caliti bune ale suprafeelor prelucrate.Prelucrarea prin rulare a filetelorFiletele se realizeaz prin deformarea plastic corespunztoare a straturilor de suprafa a semifabricatelor, pe baza imprimrii profilului filetului prin rostogolirea (rularea) semifabricatului ntre dou sau mai multe scule cu profil conjugat. Cele mai cunoscute variante tehnologice sunt cele cu role (fig.35).sau cu bacuri plane (fig.36)

Fig.35. Rularea filetelor cu role

Fig.36. Rularea filetelor cu bacuriBacurile plane au forma unor plci masive prismatice, acestea avnd pe feele active un profil conjugat profilului care se ruleaz. Unul din bacuri este fix, iar cellalt mobil, deplasndu-se cu viteza Vs (lucrndu-se deci cu avans tangenial).La rularea filetelor cu ajutorul rolelor se poate adopta metoda rulrii ntre dou (fig.35a) sau ntre trei role (fig.35b). n primul caz, piesa este susinut de o rigl, iar avansul radial Sr este asigurat de o singur rol. n cel de-al doilea caz, avansul este asigurat simultan de ctre cele trei role sau numai de rola superioar.Prelucrarea prin rulare a roilor dinateSchemele tehnologice tipice ntlnite la prelucrarea prin rulare a roilor dinate sunt:

( cu role: cu dou (fig.37) sau trei role (fig.38);

( cu scule tip cremalier (fig.39);

Fig.38. Rularea roilor dinate cu trei role

Fig.37. Rularea roilor dinate cu dou role

Fig.39. Rularea roilor dinate cu scule cremalier

Prelucrarea ntre dou role se utilizeaz n cazul roilor dinate de lime redus, lucrndu-se doar cu avans radial, n timp ce roile dinate de lime mare se prelucreaz ntre trei role, cu avans axial. n timpul prelucrrii, rolele scul de rulare se angreneaz fr joc cu semifabricatul, capul dintelui de pe scula de rulat formnd piciorul dintelui la roata rulat, iar piciorul dintelui de pe scul - capul dintelui pe semifabricat.

n cazul prelucrrii cu scule tip cremalier, se pot obine roi dinate de modul mic precum i caneluri.Procedee de deformare plastic la rece a tablelor. Clasificare.Prelucrrile prin presare la rece sunt acelea care se execut prin deformarea plastic a materialului, cu sau fr detaare de material, la temperaturi sub temperatura de recristalizare.

Procedeele de presare cu detaare de material, total sau parial, prin forfecare, folosind o pereche de tiuri asociate, poart denumirea de procedee de tiere.

Dac tierea se efectueaz pe utilaje de tipul foarfecelor, fr dispozitive speciale, tiurile asociate (elementele active) fiind fixate direct pe suportul mobil i respectiv fix al mainii, atunci operaia de tiere poart denumirea de debitare.

Dac tierea se efectueaz pe utilaje de tipul preselor, cu ajutorul unor scule numite tane, n componena crora intr cele dou tiuri asociate ale elementelor active, atunci operaia respectiv poart denumirea de tanare.O alt grup de procedee de deformare plastic o constituie procedeele de matriare. Acestea se caracterizeaz prin aceea c deformarea are loc fr detaare de material, modificndu-se forma i dimensiunile semifabricatului prin redistribuirea total sau parial a volumului de material cu ajutorul unor scule numite matrie.O ultim grup de procedee o constituie procedeele de asamblare prin presare la care, prin tierea i deformarea materialului se realizeaz mbinarea a dou sau mai multe piese.

Cele mai importante procedeee din cele 3 categorii sunt redate n tabelele 1, 2 i 3.Tabelul 1. Procedee de tiereClasa de operaiiDenumirea operaieiSchema prelucrriiDefinirea i caracteristicile operaiei

Debitare

pe

foarfeciDebitare Tiere dup un contur deschis, cu ajutorul a dou tiuri asociate montate direct pe elementul fix i respectiv, mobil, al unui utilaj de tipul foarfecelor.

TANAREDecupare - Perforare Separarea complet a piesei sau deeului de restul materialului (band sau individual) se face prin tiere dup un contur nchis. Difer doar prin ceea ce se consider "deeu" i respectiv "pies".

liuire Tiere dup un contur deschis, cu separarea complet a unei poriuni de material aflat la marginea semifabricatului.

Tabelul 2. Procedee de deformare plasticClasa de operaiiDenumirea operaieiSchema prelucrriiDefinirea i caracteristicile operaiei

NDOIREndoire simpl Modificarea formei unui semifabricat prin ncovoiere n jurul unei axe de simetrie (numit linie de ndoire), cu o raz de curbur dat.

Profilare ndoirea tablelor sau a benzilor dup linii de ndoire paralele ntre ele i paralele cu marginile iniiale, n scopul obinerii unor profile de lungime relativ mare.

AMBUTISAREAmbutisare Transformarea unui semifabricat plan ntr-o pies cav.

Tragere pe calapod Transformarea unui semifabricat plan ntr-o pies profilat, prin ntindere i tragere pe un calapod.

FASONAREReliefare Formarea pe pies a unui relief de mic adncime, n vederea obinerii unor inscripii sau a mririi rigiditii.

Bordurare Formarea la marginea unei piese cave a unei borduri semicirculare sau circulare n seciune transversal.

Umflare Mrirea seciunii transversale a unei piese cave sau tubulare, prin presare radial spre exterior.

Gtuire Reducerea seciunii transversale a unei piese cave sau tubulare, prin presare radial spre interior.

Filetare prin fasonare Realizarea pe o pies cav sau tubular a unui filet cu profil divers, prin reliefare de mic adncime, cu sau fr modificarea intenionat a grosimii materialului.

Tabelul 3. Procedee de asamblareClasa de operaiiDenumirea operaieiSchema prelucrriiDefinirea i caracteristicile operaiei

ASAMBLARE

Fluire Asamblarea capetelor a dou semifabricate, prin ndoiri paralele cu muchia, cu sau fr band de adaos B.A.

Agrafare Asamblarea a dou semifabricate, prin ndoirea limbilor unuia peste orificiul celuilalt sau prin crestarea i ndoirea simultan semifabricatelor.

Capsare Asamblarea a dou sau mai multe piese, prin deformarea unor capse sau a gulerului uneia dintre piese, care strbat orficiile executate n celelalte piese.

Sertizare Asamblarea a dou piese prin strngerea paralel a materialului uneia din piese n jurul celeilalte, n scopul rigidizrii lor.

temuire Etanarea unei asamblri, prin ndesarea materialului la locul de mbinare.

Prelucrri prin tanarePrelucrrile prin tiere constituie o grup de procedee de deformare plastic la rece la care are loc separarea materialului, total sau parial, dup un contur nchis sau deschis, sub aciunea unor perechi de tiuri asociate (muchii tietoare). Tierea se poate efectua pe utilaje de tipul foarfecelor (debitare) sau cu dispozitive speciale numite tane, pe utilaje de tipul preselor (tanare). Cele dou tiuri aparin elementelor active ale sculei, adic poansonului i plcii active (fig.40). Cteva forme de poansoane i plci active sunt prezentate n figura 44.O variant tehnologic utilizat pentru obinerea unor piese cu o precizie dimensional i de form geometric mult mai bun este tanarea de precizie. Ea se execut pe tane speciale, echipate cu elemente ce creaz o stare de compresiune spaial n material, uniform distribuit de-a lungul conturului de tiere, nc nainte de nceperea tierii propriu-zise. Aceast stare se menine pe toat durata desfurrii procesului de tiere (fig.41). Diferena de calitate dintre cele dou suprafee rezultate n urma tanrii normale i respectiv a tanrii de precizie este prezentat n figura 42.

Fig.43. Tipuri de piese obinute prin tanare de precizie

ndoirea i profilareandoirea este operaia de deformare plastic prin care se realizeaz modificarea formei unui semifabricat prin ncovoiere plan, n jurul unei muchii rectilinii, denumit linie de ndoire. Cteva scheme de principiu ale operaiei de ndoire sunt prezentate n figura 45.

Fig.45. Diferite scheme de ndoire

ndoirea poate fi aplicat pieselor individuale (folosind matrie cu forme specifice pieselor ce urmeaz a fi obinute) sau poate fi utilizat pentru obinerea profilelor de lungimi mari din fii de tabl sau din semifabricate continue de tip band (profilare). Profilarea poate fi realizat pe prese speciale de ndoit de tip abkant (fig.46) sau pe maini speciale de profilat cu role (fig.47), n acest din urm caz materialul fiind deformat la trecerea succesiv prin mai multe perechi de role.Profilele formate la rece rezultate prin profilarea tablelor i benzilor din oel sau sau din alte metale i aliaje deformabile la rece sunt produse de calitate superioar, de mare precizie dimensional, grosime constant i greutate minim la o anumit rezisten mecanic a profilului, fiind posibil astfel realizarea unor construcii uoare, cu linie simpl i estetic.

ndoirea poate fi aplicat i semifabricatelor tubulare (evilor), n scopul obinerii diferitelor configuraii spaiale. ndoirea evilor se execut cu ajutorul unor maini speciale de ndoit evi sau a unor dispozitive prevzute cu role, aa cum se vede n figura 48. La acest dispozitiv rolele au un profil semicircular, funcie de diametrul evii. Pentru a evita deformarea seciunii, eava se umple cu nisip, alice de plumb sau ap, introducndu - se dopuri la capete sau se folosesc dornuri flexibile interioare.

Fig.48. Variante de ndoire a evilor

AmbutisareaAmbutisarea este operaia de deformare plastic prin care un semifabricat plan este transformat ntr-o pies cav (fig.49a) sau prin care se continu deformarea unui semifabricat cav n scopul creterii adncimii i, implicit, a micorrii seciunii transversale a acestuia (fig.49b). Continuarea deformrii unui semifabricat cav se poate face fr subierea pereilor piesei (fig.49b) sau cu subierea intenionat a pereilor piesei (fig.49c, n care grosimea dup ambutisare g1 ( g).Ambutisarea este un procedeu complex, modul de desfurare a acesteia depinznd de forma geometric i materialul piesei ambutisate, de tehnologia de deformare utilizat, de construcia matrielor de ambutisare, de utilajele de presare folosite, de tipul de lubrifiant utilizat, etc.

Dup forma geometric, piesele obinute prin ambutisare se pot grupa n urmtoarele categorii:

Fig.49. Ambutisarea

( piese cu forme de revoluie;

( piese paralelipipedice (de tip cutie);

( piese complexe i asimetrice (caroserii de automobile sau elemente de caroserie).Ambutisarea se realizeaz cu matrie de ambutisat (fig.50a). n funcie de complexitatea piesei, ambutisarea se realizeaz n una sau mai multe faze succesive.

Fig.50. Ambutisarea

Fig.51. Schema de principiu a ambutisrii

Fig.52. Schema ambutisrii cu subierea pereilor

Fig.53. Schema ambutisrii hidraulice

Schema de principiu a realizrii prin ambutisare a pieselor cave cilindrice pe scule cu elemente active rigide este prezentat n figurile 50b i 51.Deformarea semifabricatului plan ncepe odat cu apsarea poansonului asupra prii centrale a materialului, semifabricatul fiind tras treptat n spaiul jocului dintre poanson i placa de ambutisare. Se formeaz astfel pereii laterali cilindrici ai piesei ambutisate.

Ambutisarea cu subierea intenionat a pereilor (fig. 52) este caracterizat de un grad mare de deformare, fiind utilizat la obinerea unor piese cu raport mare ntre nlime i diametru. La aceste piese, grosimea fundului piesei este mai mare dect cea a pereilor. Ambutisarea cu subierea pereilor se face de obicei ntr-o succesiune de operaii, pornind de la un semifabricat cav, realizat printr-o prim operaie de ambutisare obinuit. Subierea pereilor este determinat de trecerea forat a semifabricatului printr-un joc mai mic dect grosimea acestuia.

Ambutisarea se poate realiza i cu scule care au un singur element activ rigid, cellalt element fiind nlocuit de un mediu fluid sub presiune (ambutisare hidraulic). Sub aciunea presiunii hidrostatice exercitate de ctre fluid semifabricatul se deformeaz, prelund forma elementului activ rigid. Cazul utilizrii plcii active rigide este prezentat n figura 53, transmiterea presiunii realizndu-se prin intermediul unei membrane de cauciuc, cu scop de etanare.

Acest procedeu are avantajul exercitrii unei presiuni uniforme pe suprafaa semifabricatului, ceea ce duce la egalizarea solicitrilor din material i, implicit, la creterea gradului de deformare posibil de realizat. Un alt avantaj l reprezint simplificarea construciei sculei, mai ales pentru piesele mari, asimetrice i de form complex.

Procedee de prelucrare prin achiere

Generaliti

Prelucrarea prin achiere este o metod tehnologic de obinere a pieselor finite prin ndeprtarea succesiv de material sub form de achii, de pe un semifabricat, cu ajutorul unei scule achietoare, folosind un utilaj denumit main-unealt. Piesa final va fi generat prin modificarea succesiv a formei i dimensiunilor semifabricatului. Semifabricatele supuse prelucrrii prin achiere se obin prin turnare, laminare, forjare, matriare. Indiferent de modul de obinere, semifabricatul SF prezint, fa de piesa final P, un surplus de material (adaosul de prelucrare AP), care trebuie ndeprtat n cadrul prelucrrii prin achiere (fig.54). Este important, din punct de vedere economic, ca acest adaos s fie ct mai mic, mrimea lui influennd direct productivitatea procedeului de achiere.Alegerea tipului de semifabricat se face pe baza unui studiu tehnico-economic, urmrind un cost minim de obinere a piesei.

Pentru formarea i desprinderea achiilor de pe semifabricat, ntre acesta i scula achietoare trebuie s existe o micare relativ, determinat de maina unealt. Aceast micare este reprezentat de micarea de achiere, micare ce are dou componente:

- micarea de achiere principal, prin care are loc desprinderea achiilor de pe suprafaa semifabricatului; viteza cu care se execut se numete vitez de achiere;

- micarea de achiere secundar, denumit i micare de avans, prin care noi straturi de material sunt aduse sub aciunea tiului sculei achietoare; viteza cu care se execut se numete vitez de avans sau, mai simplu, avans.

Aceste micri pot fi circulare sau rectilinii, continue sau discontinue.

Adaosul de prelucrare poate fi ndeprtat n una sau mai multe treceri, n cadrul uneia sau mai multor operaii i faze. Mrimea stratului de material ndeprtat de pe suprafaa semifabricatului la o singur trecere se numete adncime de achiere. Viteza de achiere, avansul i adncimea de achiere formeaz parametrii unui regim de achiere.

Orice prelucrare prin achiere se efectueaz n dou faze:

- degroare, n decursul creia se elimin cea mai mare parte din adaosul de prelucrare, piesa apropiindu-se de forma i dimensiunile finale;

- finisare, n decursul creia se elimin restul adaosului de prelucrare atingndu-se cotele finale, n condiiile de precizie dimensional i de form prescrise.Se cunosc mai multe procedee de prelucrare prin achiere care se deosebesc ntre ele, n primul rnd, prin scula achietoare i prin cinematica procesului de achiere.

Principalele procedee de prelucrare prin achiere sunt: strunjirea, rabotarea, frezarea, burghierea, broarea, rectificarea, etc. Pentru fiecare procedeu de prelucrare prin achiere exist un sistem tehnologic specific.

StrunjireaStrunjirea este prelucrarea prin achiere executat cu cuitul de strunjit, pe maini-unelte denumite strunguri. Reprezint procedeul de prelucrare prin achiere cu cea mai frecvent utilizare, fiind metoda de baz pentru obinerea corpurilor de revoluie.Strunjirea unei suprafee cilindrice de revoluie este cel mai simplu exemplu de prelucrare prin strunjire (fig.55). n cazul n care scula execut o micare de avans complex, cu componente att pe direcie longitudinal ct i pe cea transversal (perpendicular pe axa piesei), se pot prelucra suprafee mai complicate precum suprafeele conice, profilate sau chiar suprafee poligonale (fig.56 i 57).

La strunjire, micarea de rotaie (micarea principal) este executat de pies, cuitul realiznd o micare rectilinie de avans longitudinal, transversal sau combinat.

Frezarea

Frezarea este operaia de achiere la care ndeprtarea adaosului de prelucrare se face cu ajutorul unei scule cu mai muli dini numit frez (fig.58), care execut micarea principal de rotaie, micarea de avans (pe direcie perpendicular pe axa de rotaie) fiind executat, n general, de semifabricat. La aceast operaie dinii nu sunt n contact permanent cu semifabricatul astfel c vom avea o detaare discontinu a achiei. Discontinuitatea achierii se reflect n apariia vibraiilor, care nsoesc de regul procesul de frezare.

Frezarea este un procedeu de prelucrare de mare universalitate, caracterizat printr-o productivitate ridicat, motiv pentru care se poate utiliza cu succes n producia de unicate, dar i de serie. Se pot prelucra suprafee de forme variate: plane, profilate, suprafee de revoluie, filete, danturi. Productivitatea operaiei de frezare este mai ridicat dect la alte operaii unde achierea se produce cu un singur dinte, cum este strunjirea.Frezarea este de mai multe tipuri, n funcie de dispunerea tiurilor fa de corpul sculei: cilindric dac tiurile sunt pe partea cilindric, dinii fiind realizai fie direct din corpul frezei, fie sub forma unor plcue din materiale dure (carburi metalice), aplicate prin lipire sau prindere cu uruburi (fig.59); frontal dac tiurile sunt pe suprafaa frontal a frezei (fig.58);

cilindro-frontal cu muchiile tietoare att pe suprafaa cilindric lateral, ct i pe suprafaa frontal (fig.60).

Aa cum s-a menionat anterior, pot fi obinute prin frezare (fig.61 i 62):

- suprafee plane orizontale sau verticale, utiliznd freze frontale, cilindrice sau cilindro-frontale;

- suprafee nclinate, utiliznd freze tronconice sau folosind nclinarea cu un anumit unghi a dispozitivului de fixare al frezei pe maina unealt

- canale de pan sau alte tipuri de canale, utiliznd freze deget sau freze cu profil adecvat canalului ce se prelucreaz;

- danturi ale roilor dinate, utiliznd freze profilate conforme cu geometria dinilor ce trebuie realizai, mpreun cu alte dispozitive auxiliare.

Prelucrarea alezajelor

Burghierea (gurirea) este operaia de achiere executat n vederea obinerii unui alezaj din material plin, folosind o scul numit burghiu, care execut att micarea principal de rotaie ct i micarea de avans axial (fig.63). Cele mai cunoscute tipuri de burghie sunt cele elicoidale. Aceast denumire deriv din construcia special a sculei, construcie n care se folosesc canale elicoidale, canale ce formeaz un fel de elevator de achii. Este tiut faptul c o problem deosebit n cazul burghielor este cea a eliminrii achiilor, pentru c achierea se produce n interiorul piesei i nu prea exist spaiu pentru evacuarea acestora.Se folosesc diferite tipuri de maini de gurit (verticale, orizontale, radiale, multiax, n coordonate, etc), n funcie de diametrul burghiului utilizat, numrul de alezaje necesare, precizia cerut la poziia relativ dintre orificiile realizate, etc.Prelucrarea alezajelor dup operaia de gurire, n vederea obinerii unei precizii dimensionale i a unei caliti a suprafeei mai ridicate, se poate face prin operaiile urmtoare :

lrgire sau adncire (fig.64); alezare (fig. 65); lamare (fig.65);

superfinisare: honuire, lepuire, rodare.Lrgirea este operaia de mrire a diametrului unui alezaj pe ntreaga sa lungime.Operaia de adncire este asemntoare cu cea de lrgire i de multe ori confundat cu aceasta. Pentru o mai bun distingere ntre cele dou operaii se definete adncirea ca fiind prelucrarea unui alezaj existent prin mrirea diametrului acestuia numai pe o anumit lungime a lui (la capt).Lamarea este operaia de prelucrare prin achiere a unei suprafee plane la captul unui alezaj. Denumirea operaiei vine de la numele sculei, lamator, care const dintr-o lam introdus ntr-un corp de rotaie.Operaia de alezare const din finisarea unei guri cilindrice (sau conice), prelucrat n prealabil cu burghiul sau lrgitorul. Alezarea prelucreaz cu precizie ridicat i la o rugozitate a suprafeei corespunztoare finisrii: Ra = 0.8- 1,6 m.

Rabotarea i mortezarea

Rabotarea este un procedeu de prelucrare prin achiere la care scula (cuitul de rabotat) execut n plan orizontal o micare rectilinie alternativ, ca micare principal, iar piesa execut micarea de avans intermitent n timpul cursei n gol a sculei. Direciile celor dou micri sunt perpendiculare una pe alta. Este posibil i varianta n care micarea de avans este executat de cuit, cea principal fiind efectuat de piesa fixat pe masa mainii unelte (fig.66).

Mortezarea este prelucrarea la care micarea principal de achiere (rectilinie-alternativ) se execut ntr-un plan vertical de ctre scul, iar micarea de avans se execut intermitent de ctre semifabricat.Prin aceste procedee se obin suprafee orizontale i verticale, nclinate, profilate, canale, fiind folosite n producia individual, de serie mic sau mijlocie.Mainile unelte pe care se execut rabotarea se numesc maini de rabotat:- dac micarea principal este efectuat de scul, maina se numete main de rabotat transversal sau eping;

- dac micarea principal este efectuat de pies, maina se numete main de rabotat longitudinal sau rabotez.

Broarea

Broarea este o operaie de prelucrare prin achiere a suprafeelor interioare i exterioare, profilate sau nu, pentru o producie de serie sau mas, rezultnd o calitate a suprafeei corespunztoare finisrilor (Ra 0,8 m) i o precizie dimensional foarte mare, cu ajutorul unei scule numit bro. Aceasta este o scul cu mai muli dini, modul de generare al suprafeei rezultnd din fig. 68, cu referire la prelucrarea unui canal de pan. Prelucrarea se realizeaz prin simpla tragere sau mpingere a broei cu viteza principal de achiere vz.

La broarea interioar, broa este poziionat i ghidat n timpul lucrului de ctre buca de ghidare, care se introduce n gaura iniial existent n pies. Broarea poate fi utilizat att pentru suprafee interioare, ct i exterioare.Se remarc faptul c la acest procedeu nu exist dect micare principal, iar avansul este obinut prin dispunerea relativ a dinilor broei. Broa este o scul cu mai muli dini, grupai n dini achietori i dini de calibrare. Dinii achietori, dispui n zona A-B, sunt supranlai succesiv unul fa de cellalt cu supranlarea a, care reprezint de fapt avansul pe dinte. Dinii de calibrare, dispui n zona B-C, au supranlarea nul, ei avnd doar rolul calibrrii suprafeei prelucrate de dinii achietori i constituind totodat o rezerv pentru dinii achietori, pe msura uzrii i reascuirii acestora. Din acest motiv cinematica mainilor de broat este foarte simpl neavnd lan cinematic de avans (fig.69).ndeprtarea adaosului de prelucrare se realizeaz n mod obinuit la o singur trecere a sculei n raport cu piesa, rezultnd forma i dimensiunile finale ale suprafeei prelucrate (fig.70). Schema de principiu a brorii unui alezaj profilat din fig.70 este redat n figura 71. Evident, forma broei este corelat cu forma alezajului ce urmeaz a fi prelucrat.Avnd n vedere precizia i complexitatea sculei achietoare, broarea este o operaie scump, acesta fiind i motivul pentru care nu se folosete dect la producia de serie mare sau mas unde productivitatea foarte mare compenseaz preul ridicat al operaiei. Aici broarea tinde s nlocuiasc, tot mai frecvent, prelucrrile prin rabotare, mortezare, frezare, strunjire, alezare i chiar rectificare.

Filetarea prin achiere

Se aplic att la alezaje (guri) filetare interioar, ct i pieselor de tip arbore filetare exterioar. Se folosesc scule de achiat cu forme conjugate celor ce trebuie s fie prelucrate.

Filetarea alezajelor se face cu tarodul, care prezint pe suprafaa exterioar un canal elicoidal identic cu filetul ce trebuie realizat avnd practicate, deasemenea, canale longitudinale pentru evacuarea achiilor. Prelucrarea se poate face cu un singur tarod sau cu mai muli tarozi, n serie, ultima variant fiind folosit mai ales la filetele de precizie.

Filetele exterioare se prelucreaz cu filiere. Acestea au o construcie invers tarodului, dispunnd de o suprafa achietoare cilindric interioar cu o form corelat cu a filetului ce trebuie prelucrat, incluznd i canalele de evacuarea a achiilor. Filetarea poate fi realizat i prin strunjire, cu ajutorul cuitelor profilate de filetat (fig.72), sau a bacurilor de filetare avnd profilul n funcie de profilul filetului de realizat. Deasemenea, filetarea poate fi realizat i prin frezare.

RectificareaRectificarea este o prelucrare de finisare prin achiere executat cu corpuri abrazive, pe maini de rectificat, urmrindu-se obinerea unei caliti superioare a suprafeei i a unei mari precizii dimensionale i de form. Se mai poate utiliza i n cazul materialelor ce nu se pot prelucra prin alte procedee datorit duritii foarte ridicate.Scula utilizat discul abraziv - este un corp de rotaie ca i freza, dar care, n locul dinilor, posed un numr foarte mare de tiuri mici, formate din granule abrazive nglobate n corpul abraziv. La rectificarea materialelor foarte dure se utilizeaz granule abrazive din diamant.Rectificarea este caracterizat de temperaturi mari n zona de achiere (900(1200(C), deoarece granulele abrazive trec prin adaosul de prelucrare cu viteze foarte mari (15(100 m/s) i cu fore de frecare mari. Din acest motiv achiile detaate se obin sub form de scntei sau de picturi incandescente.

Principalele procedee de rectificare, n funcie de forma suprafeei ce trebuie prelucrat, sunt:

Plan (fig.73): cu periferia corpului abraziv rectificare periferic;

cu partea frontal a acestuia rectificare frontal;

Cilindric (fig.74): interioar;

exterioar;

Profilat (fig.75) i de copiere

Suprafeelor elicoidale

Danturi roi dinate

Fr vrfuri (fig.76)

Tot operaii de rectificare se consider i lefuirea cu band abraziv sau prelucrarea cu granule libere sau semilibere (emulsii abrazive).

Sculele abrazive sunt confecionate din granule de material abraziv prinse cu ajutorul unui liant. Principalele materiale abrazive folosite la construcia corpurilor abrazive sunt: electrocorindonul, carbura de siliciu, carbura de bor, nitrura cubic de bor i diamantul.Liantul este constituit dintr-un material mai moale dect granulele i este solicitat att mecanic ct i termic. Cel mai utilizat liant este cel ceramic, urmat de rini sintetice, liani minerali, organici i metalici. Liantul are rolul s rein granulele n corpul abraziv att timp ct acestea nu sunt uzate i s le permit dislocarea de ctre forele de achiere mrite, atunci cnd s-au uzat. n aceast idee, prin duritatea sculelor abrazive se nelege fora de legare a granulelor n corpul abraziv i este cu att mai mare cu ct rezistena liantului este mai ridicat i legturile dintre granule sunt mai puternice.Se recomand ca la prelucrarea materialelor dure s se foloseasc pietre abrazive moi i invers, deoarece materialele dure uzeaz mai repede granulele i acestea trebuie s fie mai uor eliberate, n timp ce la achierea materialelor moi, granulele abrazive uzndu-se mai ncet, trebuie reinute mai mult de liant.

Procedee de superfinisareObinerea unei caliti deosebite a suprafeelor precum i a unei precizii deosebite impune folosirea unor procedee speciale numite generic de suprafinisare sau superfinisare. Prin aceste procedee se obine o rugozitate extrem de bun (Ra = 0,01250.02 m) i o precizie dimensional de ordinul micronilor, cu condiia ca i semifabricatul s aib o precizie corespunztoare (Ra = 0,41,6m). Adaosurile de prelucrare la aceste procedee sunt foarte mici, scopul principal al acestora fiind obinerea unei netezimi deosebite a suprafeei.

Principalele procedee de suprafinisare sunt: lepuirea, honuirea, rodarea, superfinisarea.Lepuirea este procedeul de ndeprtare pe cale mecanic a unor particule de material de pe suprafaa piesei cu ajutorul unor granule abrazive sub form de emulsii sau paste introduse ntre pies i sculele de lepuit - scule de forma unor discuri fabricate din materiale mai moi dect materialul de prelucrat (font moale, cupru, alam, plumb, oel moale etc).Honuirea este operaia de finisare prin abraziune a unor suprafee interioare sau exterioare cu ajutorul unor scule numite honuri. Acestea sunt prevzute cu o serie de bare abrazive, montate elastic pe un corp de rotaie pentru a se putea umfla ca urmare a micrii de rotaie i prin fora centrifug s apese pe suprafaa de honuit.Micarea de rotaie a honului este nsoit i de o micare de translaie, astfel c urmele de la operaia de honuire au un aspect de reea, avnd i rolul de a reine mai bine uleiul pentru ungere la cilindrii motoarelor cu ardere intern la care este specific operaia de honuire.Superfinisarea numit i vibronetezire este procedeul de netezire executat cu ajutorul unor bare abrazive de granulaie foarte fin, cu micri de lucru foarte complexe (pn la 12 micri combinate), cu viteze de achiere i presiuni reduse, n prezena unui lubrifiant abundent. Schema de prelucrare prin superfinisare depinde de forma suprafeei care trebuie prelucrate. Principiul prelucrrii este ca o granul abraziv s execute ct mai multe micri distincte fr ca traiectoriile s se suprapun.Rodarea const n suprafinisarea unei mbinri care trebuie s fie foarte precis i de obicei etan, prin introducerea unor granule abrazive ntre cele dou piese i aplicarea unei micri relative ntre piesele conjugate. Se aplic la robinete, supape de motoare cu ardere intern sau alte aplicaii.Din cele prezentate mai sus rezult c pentru fiecare procedeu de prelucrare prin achiere exist maini-unelte i scule specifice, care realizeaz performane maxime privind precizia i productivitatea prelucrrii. Trebuie menionat ns c mainile-unelte moderne, mai ales cele universale, prin echiparea lor cu dispozitive accesorii speciale permit realizarea de prelucrri i prin alte procedee dect cel de baz, reducnd prin aceasta cheltuielile de investiii i costul produselor.Tehnologii neconvenionale. ClasificareProcedeele de prelucrare prin achiere prezentate anterior devin ineficiente din punct de vedere economic sau chiar imposibil de aplicat n anumite situaii, cum ar fi:

- suprafeele de prelucrat au configuraii complexe;

- prelucrarea unor piese confecionate din metale i aliaje cu proprieti deosebite;

- obinerea unei precizii dimensionale foarte ridicate i a unei caliti foarte bune a suprafeelor prelucrate;

- realizarea unor alezaje microdimensionale.Aceste limitri au determinat apariia i dezvoltarea unor metode de prelucrare noi care se numesc tehnologii neconvenionale, la care ndeprtarea adaosului de prelucrare se face sub form de microparticule, ca urmare a interaciunii dintre pies i un agent eroziv. Agentul eroziv este un sistem fizico chimic sau fizico mecanic complex, care cedeaz piesei energie de natur electric, electromagnetic, electrochimic, termic, chimic, mecanic sau de radiaie. Energia agentului eroziv distruge stratul superficial al piesei de prelucrat prin topire, vaporizare, sublimare, ruperi de material sub form de microparticule sau prin coroziune. n toate cazurile, pentru erodarea stratului superficial al piesei de prelucrat, energia agentului eroziv trebuie s depeasc energia de legtur a particulelor de material. De asemenea, particulele erodate trebuie ndeprtate din spaiul de lucru deoarece ele pot frna sau chiar pot opri continuarea eroziunii.

n acelai timp, tehnologiile neconvenionale au un cost de prelucrare mai ridicat, datorit valorii mari a utilajelor i gradului avansat de automatizare. Procedeele clasice de prelucrare sunt mai eficiente la piesele cu prelucrabilitate uoar i complexitate redus, iar tehnologiile neconvenionale sunt indicate la piesele cu prelucrabilitate dificil i complexitate ridicat.

Clasificarea procedeelor de prelucrare prin eroziune se face dup mai multe criterii (natura energiei distructive, natura agentului eroziv, fenomenul fundamental, etc.). n fig.77 se prezint o clasificare dup natura agentului eroziv.

Prelucrarea prin electroeroziunePrelucrarea prin electroeroziune se bazeaz pe efectele erozive complexe, discontinue i localizate ale unor descrcri electrice prin impuls, amorsate repetat ntre electrodul scul 1 i piesa de prelucrat 2 (fig. 78), care sunt conectate la sursa de curent U. Piesa i electrodul scul sunt scufundate n dielectricul 3 i ntre ele exist un spaiu S numit interstiiu de prelucrare, n care au loc descrcrile electrice. Acestea conduc la desprinderi de material att din electrodul scul, ct mai ales din pies.n canalele de descrcare se formeaz plasm, care topete i vaporizeaz rapid materialul piesei, fenomenul petrecndu-se sub forma unor microexplozii care se aud i se vd. Simultan apar i unde de oc mecanice care, mpreun cu gazele care iau natere, dilat canalele de plasm i conduc la apariia unor bule de gaz n interstiiul de lucru. Presiunea n aceste bule este foarte mare, astfel c ea asigur i evacuarea particulelor erodate din microcraterele formate, evacuare la care mai contribuie i circulaia forat a dielectricului.Producerea unei descrcri este urmat de o cretere local a interstiiului, ceea ce determin ca urmtoarele descrcri s se amorseze n noi zone.Fenomene erozive similare cu cele de pe suprafaa piesei de prelucrat apar i pe suprafaa electrodului scul. Pentru o eroziune minim a sa, electrodul scul se conecteaz la polul optim, n funcie de stadiile descrcrii i se execut din materiale cu o bun conductibilitate termic sau cu o temperatur de topire ridicat (Al, Ag, Cr, Cu, Ni, W, Zr, grafit, etc.).Reglarea interstiiului de lucru dintre electrozi se face n mod automat, el trebuind s fie constant, pentru evitarea fenomenului de scurtcircuitare. Acest fenomen ar conduce la aparitia unor caviti mult mai mari dect n cazul descrcrilor normale i la rebutarea pieselor. Interstiiul de lucru este mai mare la degroare i mai redus la finisare.Un rol important n procesul de prelucrare electroeroziv l are dielectricul utilizat, adic lichidul n care are loc descrcarea electric i circulaia lui, de care depinde n mare msur productivitatea prelucrrii. Circulaia dielectricului asigur ndeprtarea particulelor erodate care ar conduce la scurtcircuitarea interstiiului de lucru. Ca dielectrici pentru prelucrarea prin electroeroziune se utilizeaz apa, uleiurile industriale i petrolul. Cel mai bun dielectric este un amestec de 80% petrol, 18% pcur i 2% pulbere de sulf, iar pentru desfurarea normal i continu a procesului de electroeroziune, dielectricul trebuie curat de reziduuri prin filtrare.Prin electroeroziune pot fi prelucrate toate tipurile de materiale bune conductoare de electricitate, fie c sunt moi, fie c sunt dure sau extradure. Ca urmare, alegerea materialului pentru electozii scul se face n funcie de materialul care se prelucreaz, astfel ncat s se obin o uzur minim la o dislocare maxim de material de prelucrat. De asemenea, alegerea materialului electrodului scul se face n funcie de numrul pieselor care se execut. Astfel, n producie de unicate i de serie mic, se alege un material mai ieftin (cupru, alam, grafit), iar pentru producia de serie mare se alege un material mai rezistent, dar mai scump (pulberi sinterizate de cupru grafit, wolfram cupru).Schema de principiu a mainii universale de prelucrat prin electroeroziune este prezentat n fig. 79: 1 generator de impulsuri; 2 regulator de avans; 3 electrod scul; 4 piesa de prelucrat; 5 cuva cu dielectric de lucru; 6 rezervor cu dielectric; PH pompa hidraulic; F filtru; 7 radiator de rcire. Regulatorul de avans asigur un interstiiu optim i este alctuit dintr-un motor electric de curent continuu i un mecanism care transform micarea de rotaie a motorului ntr-o micare rectilinie alternativ I. De asemenea, comanda servomecanismului de avans se poate realiza prin motoare pas cu pas, n acest caz deplasrile fiind foarte precise, putnd atinge civa microni.

Prelucrarea prin eroziune electrochimic

Prelucrarea prin eroziune electrochimic se bazeaz pe fenomenul dizolvrii anodice, adic trecerea n soluie a materialului din care este confecionat anodul prin nite reacii chimice simple. Avantaje: productivitatea prelucrrii este ridicat; precizie dimensional i calitatea suprafeelor prelucrate sunt foarte bune; prelucrarea nu conduce la modificri structurale sau tensiuni superficiale n piesele prelucrate; posibilitatea obinerii unor piese la forma final, fr prelucrri ulterioare. n acelai timp, procedeul necesit instalaii costisitoare, iar controlul parametrilor de lucru este dificil.n interstiiul de lucru au loc o serie de fenomene fizico mecanice i chimice, datorit trecerii curentului electric prin electrolit, ntre electrodul scul i pies. Ionii pozitivi de la anod trec n soluie i reacioneaz cu ionii negativi existeni n electrolit, formnd compui chimici (hidroxizi metalici) care se depun ca reziduuri n electrolit (fig.80). Simultan, la catod se degaj hidrogen, mpreun cu sruri rezultate ca produse de reacie (noxe). Din acest motiv cuvele trebuie nchise i prevzute cu aerisire forat. Productivitatea prelucrrii electrochimice este cantitatea de material dizolvat chimic sub aciunea curentului electric, n unitatea de timp.n procesul de prelucrare electrochimic, electrolitul ndeplinete urmtoarele funciuni: - asigur nchiderea circuitului electric ntre electrodul scul i pies; - nltur microparticulele din zona de prelucrare; - nltur cldura produs n procesul de lucru. Ca electrolii se utilizeaz soluie de 30% NaCl si KCl, 10% H2SO4, 5% NaOH, NaCl, NaNO3.Un exemplu tipic al prelucrrii electrochimice l constituie prelucrarea paletelor de turbin.La prelucrarea prin eroziune electrochimic, pe suprafaa piesei de prelucrat se formeaz o pelicul pasiv care mpiedic desfurarea n continuare a eroziunii. Dup modul cum se nltur aceast pelicul, exist mai multe metode de prelucrare prin eroziune electrochimic: eroziunea electrochimic natural - ndeprtarea produselor eroziunii se face cu ajutorul gazelor care se formeaz n procesul de prelucrare. eroziunea electrochimic hidrodinamic - ndeprtarea peliculei pasive se face prin aciunea mecanic a electrolitului introdus cu presiune i vitez mare ntre electrodul scul i pies (fig.81): 1 sursa de curent continuu; 2 regulator de avans; 3 electrod scul; 4 pies; 5 cuva cu electrolit; Rz rezervor cu dielectric; PH pomp hidraulic; F filtru; 6 instalaie de rcire; I, II micri ale electrodului scul.Electrozii se confecioneaz din oel inoxidabil, alam, bronz sau aliaje de aluminiu.

eroziunea electrochimic abraziv - se bazeaz pe desfurarea simultan a unei prelucrri electrochimice cu depasivizarea mecanic forat prin intermediul unor granule abrazive nglobate n construcia electrodului scul..

Prelucrarea prin eroziune chimic

Prelucrarea prin eroziune chimic se bazeaz pe atacul suprafeei de prelucrat cu o substan chimic activ. Operaia se realizeaz prin introducerea piesei de prelucrat n soluii speciale, ndeosebi n soluii sodice. Compoziia acestora se alege n funcie de natura metalului de prelucrat i de cantitatea de material care se ndeprteaz n unitatea de timp. Precizia de prelucrare este condiionat de oprirea la timp a eroziunii chimice.

Tehnologia de prelucrare prin coroziune chimic se poate realiza pe ntreaga suprafa a piesei sau numai pe anumite zone ale piesei. n al doilea caz, se realizeaz acoperirea zonelor care nu sunt supuse prelucrrii cu o mas din material plastic rezistent la agenii corozivi.Prelucrarea prin eroziune cu plasm

Plasma este o substan aflat ntr-o stare de agregare asemntoare celei gazoase, puternic sau complet ionizat, alctuit dintr-un amestec de molecule, ioni i electroni. Are o bun conductibilitate electric, o temperatur ridicat i emite radiaii electromagnetice i lumin.Temperatura plasmei variaz n limite foarte largi, ncepnd de la temperatura mediului ambiant (plasma din tuburile cu descrcri n gaze rarefiate), pn la milioane de grade (plasma nuclear).

n industrie se folosete plasma aprut ca urmare a descompunerii atomilor unor gaze n electroni i ioni, sub aciunea temperaturilor nalte, numit plasm termic. Ea apare cu precdere ntr-un arc electric produs ntre un electrod i duza rcit cu apa i are temperaturi de , realizndu-se cu un generator numit plasmatron (fig.82).Gazul plasmagen trebuie s asigure protecia electrodului la oxidare, fiind neutru n raport cu materialul acestuia (W, grafit, zirconiu, hafniu). Aceast condiie este ndeplinit n cea mai mare parte de gazele inerte monoatomice (Ar, He). S-ar putea utiliza i unele gaze biatomice (N2, H2) care ar asigura transferul unei cantiti mai mari de cldur, dar acestea nu sunt pure, coninnd urme de oxigen care favorizeaz oxidarea i uzarea rapid a electrodului.

Dup modul realizrii arcului electric, avem doua variante de plasmatroane:

- cu arc de plasm, cnd arcul se produce ntre electrod i pies, piesa fiind electroconductoare;

- cu jet de plasm, cnd arcul se produce ntre electrod i duza rcit cu ap, piesa fiind rea conductoare de electricitate, iar plasma este suflat n exterior de presiunea gazului, sub form de jet.Aplicaiile tehnologice ale prelucrrii cu plasm sunt legate de tierea metalelor, prelucrri prin achiere, metalizare i sudarea cu plasm.Prelucrarea cu fascicul de electroni

Procedeul se bazeaz pe fenomenul de emisie termoelectronic, adic pe proprietatea unui catod nclzit de a emite un flux de electroni. Fasciculul de electroni cu densitate i energie cinetic mare este accelerat i focalizat asupra piesei de prelucrat ntr-un spaiu vidat.Energia cinetic a fluxului se transform n cldur la impactul electronilor cu piesa, conform schemei din fig. 83: a formarea sursei termice; b formarea craterului de eroziune; c repetarea impulsului; 1 fascicul de electroni; 2 pies; 3 strat de material transparent pentru electroni; 4 crater de eroziune; 5 zon lichid; 6 zon solidificat.Electronii ptrund prin stratul superficial i ajung pn la o anumit adncime, unde energia lor cinetic se transform n cldur, temperatura fiind de circa . Materialul este vaporizat, formndu-se un crater din care este expulzat n exterior, dup care operaia se repet. Fasciculul de electroni este transmis sub form de impulsuri cu durata de s i cu frecvena de Hz.O instalaie de prelucrare cu fascicul de electroni este prezentat n fig. 84: 1 transformator cobortor de tensiune; 2 catod din W sau Ta, nclzit la ; 3 gril anodic; 4 anod; 5 bobine de focalizare; 6 incit vidat; 7 fascicul de electroni; 8 pies; 9 dispozitiv binocular de urmrire i control; 10, 11 snii pentru deplasarea piesei n coordonate rectangulare (micrile I i II). Instalaia se mai numete tun electronic. Vidul este destul de naintat, pentru evitarea ciocnirii electronilor de moleculele de aer i creterea preciziei focalizrii lor.Prelucrarea cu fasciculul de electroni are aplicaii n sudur (se pot suda materiale cu punte de fuziune ridicate sau incompatibile ntre ele), gurire (materiale dure i extradure, orificii foarte mici, de ordinul zecilor de microni), topirea materialelor refractare.Prelucrarea cu laserUnul din cele mai noi procedee utilizate n construciile de maini, electrotehnic, electronic, mecanic fin, aeronautic i comunicaii este cel cunoscut sub denumirea de LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation = Amplificarea luminii prin stimularea emisiei de radiaii).

Laserele sunt dispozitive care amplific lumina i produc raze clare de lumin, ce trec rapid din infrarou n ultraviolet. O raz de lumin este clar atunci cnd undele sau fotonii ei se propag toate mpreuna. De aceea, lumina laser poate fi: extrem de intens, foarte direcionat (sub forma unui fascicul) i foarte pur n culoare (n frecven).Laserele foreaz atomii s stocheze si s emit lumina ntrun fascicul coerent. Electronii dintr -un atom, intrun mediu laser sunt la nceput pompai (sau energizai), pn la o limita de excitare, de ctre o surs de curent electric. Ei sunt apoi stimulai cu fotoni externi s emit energia stocat tot sub form de fotoni; acest proces este cunoscut sub denumirea de emisie stimulat.

Amplificarea luminii se face prin micarea fotonilor ntre dou oglinzi paralele stimulndu se astfel emisia. Lumina monocrom, direcionat i foarte intens, n final iese prin una dintre oglinzi, care este parial argintat.

Prile constituente ale unui laser sunt (fig.85):

- mediul activ - este partea esenial a unui dispozitiv laser, adic un mediu n care se gsesc atomii aflai ntr-o stare energetic superioar celei de echilibru. n acest mediu activ se produce amplificarea radiaiei luminoase. Acesta poate fi solid, lichid, gaz sau un material semiconductor care poate fi excitat la un nivel mai mare de energie;

- sistemul de excitare este necesar pentru obinerea de sisteme atomice cu mai muli atomi ntr-o stare energetic superioar. Exista mai multe moduri de a realiza excitarea atomilor din mediul activ, n funcie de natura mediului. Acesta poate fi optic, chimic, electric. Se folosesc descrcrile electrice, excitarea RF extern, bombardamentul cu electroni sau o reacie chimic. Dar descrcarea electric este cea mai des folosit.

- rezonatorul optic este un sistem de lentile i oglinzi necesare pentru prelucrarea optic a radiaiei emise. Dei la ieirea din mediul activ razele laser sunt aproape perfect paralele, rezonatorul optic este folosit pentru colimarea mult mai precis, pentru concentrarea razelor ntr-un punct calculat, pentru dispersia razelor sau alte aplicaii necesare.Prelucrrile cu ajutorul fasciculului laser se bazeaz pe efectele generate la contactul cu suprafaa semifabricatului sau cu o substan aflat n vecintatea semifabricatului al unui fascicul laser avnd caracteristici energetice i spaial temporale adecvate, fascicul dirijat i focalizat cu ajutorul unui sistem de lentile i oglinzi optice.Cu ajutorul laserului, se pot executa operaii de:

debitare, gurire, gravare

obinere de piese cu dimensiuni mici n materiale fragile, tenace, moi, dure, extradure, materiale ceramice, sticl, materiale semiconductoare i macromoleculare, cauciuc, lemn, hrtie, esturi, oeluri, aliaje refractare i rezistente la coroziune, aluminiu, titan, zirconiu, cupru, pietre preioase i semipreioase, diamant tehnic

sudare cu laser a oelurilor inoxidabile.

Metalurgia pulberilorMetalurgia pulberilor face parte din tehnologiile metalurgice neconvenionale i reprezint ansamblul procedeelor utilizate pentru obinerea de semifabricate i produse finite folosind tehnologii de prelucrare prin agregare de pulberi metalice. Aceste tehnologii const n obinerea i utilizarea pulberilor metalice, ca atare, sau sub forma unor produse compactizate i sinterizate.Pulberea este materialul alctuit din particule (granule) de metale pure, aliaje, de compui intermetalici sau de amestecuri mecanice ale mai multor componeni i ale cror dimensiuni pot varia n limitele 0,1...1000 m. Mrimea granulelor utilizate n agregarea pulberilor, pe scar industrial, este ns cuprins n limite mai restrnse (1...400 m). Pulberile sunt fabricate prin diferite metode i procedee care depind de natura materialului, volumul de producie, caracteristicile urmrite, puritatea i aplicaiile lor.Procesul de obinere a pieselor prin agregare de pulberi cuprinde trei operaii principale: amestecarea, formarea i tratamentul termic de sinterizare (fig.86). n funcie de cerinele dimensionale i de exploatare ale piesei sinterizate se stabilete pulberea metalic i aditivii (lubrifiani, elemente de aliere, liani) ce urmeaz a fi folosii. Formarea este a doua operaie din procesul tehnologic de obinere a pieselor sinterizate i se poate desfura la rece sau la cald, n prezena sau absena presiunii.Sinterizarea este un proces de sudare, densificare i recristalizare prin nclzirea unor aglomerate de pulberi, proces ce se desfoar la o temperatur sub cea de topire a principalului component din amestecul de pulberi.

Avantajele tehnologiei sunt urmtoarele:

- utilizarea complet a materiei prime n comparaie cu alte procedee de fabricare;

- obinerea de piese cu forme complexe, de precizie ridicat i calitate bun a suprafeei, eliminnd astfel prelucrrile mecanice ulterioare;

- reproductibilitate ridicat, chiar i n cazul pieselor complicate ca form;

- flexibilitate n proiectare i n fabricare;

- proprieti mecanice superioare: duritate ridicat, rezistena la rupere i impact, rezisten la oboseal;

- structura fin i controlat;

- obinerea unor proprieti noi, unice - aceste proprieti sunt legate de prezena porilor n structur i sunt reprezentate de capacitatea de autolubrifiere i de filtrare;- cost sczut pentru serii de fabricaii mari.Cel mai folosit procedeu este procedeul prin presare-sinterizare. n acest caz, pulberea sau amestecul de pulbere sunt presate n matrie, confecionate din oeluri speciale, carburi metalice sau materiale ceramice, aplicndu-se principiul presrii unilaterale sau bilaterale (fig.87). n cel de-al doilea caz, se obin piese cu omogenitate mai mare. Pentru presarea pulberilor n matri se utilizeaz prese mecanice i hidraulice de mare putere.

Piesele formate prin presare se supun operaiei de sinterizare, care se realizeazprin nclzire la o temperatur egal sau superioar temperaturii de recristalizare,practic la 0,75...0,80 din temperatura de topire a componentului principal. n urma sinterizrii, se mrete rezistena mecanic prin formarea unei legturi continue n masa produsului. Se utilizeaz cuptoare speciale i instalaii anexe pentru prepararea mediilor protectoare.

Procedee de sudareSudarea este o metod de mbinare nedemontabil a dou corpuri solide prin stabilirea, n anumite condiii de temperatur i presiune, a unor fore de legtur ntre atomii marginali aparinnd celor dou corpuri de mbinat. Procedeul se poate realiza cu sau fr material de adaos. Dac mbinarea este omogen (metalul de adaos este de aceeai natur cu cel de baz) procedeul se numete sudare, iar dac mbinarea este eterogen (materialul de adaos este de natur diferit fa de cel de baz) atunci procedeul se numete lipire.Sudabilitatea metalelor este o proprietate a acestora care definete capacitatea lor de a realiza imbinri nedemontabile care s corespund condiiilor impuse de exploatare. Pentru oeluri, o sudabilitate bun se asigur pentru un coninut de pn la 0,4 0,5 % C. Dintre fonte, sunt sudabile numai cele cenuii, lundu-se ns unele msuri speciale. Cuprul se sudeaz bine dac nu conine O2 mai mult de 0.04 %. Alamele i bronzurile se sudeaz greu deoarece conin zinc, respectiv staniu, elemente uor fuzibile. Aluminiul i aliajele sale se sudeaz deasemenea greu, datorit oxidrii metalului topit i conductivitii termice mari. Se sudeaz bine nichelul i aliajele sale.Procesele de sudare se pot mpri n dou grupuri principale: sudare prin topire i sudare n stare solid.

Sudarea prin topire folosete cldura pentru a topi local metalul de baz. n multe procese de sudare prin topire se aduce din exterior metal de adaos cu aport de volum dar i de rezisten. Sudarea prin topire include urmtoarele grupuri generale:

- sudare cu arc electric utilizeaz cldura arcului electric pentru topirea local a pieselor de sudat. Marea majoritate a acestor procese folosesc material de adaos;- sudare prin rezisten proprie sau prin presiune cldura necesar procesului se obine prin efectul termic al curentului electric care strbate suprafaa de contact dintre cele dou piese pe care este aplicat o presiune sczut.

- sudare cu flacr cldura se obine prin arderea unui amestec de gaz combustibil, n general acetilen i oxigen.Zona de mbinare are, mai ales n cazul mbinrilor sudate prin topire, o structur diferit de a materialelor care se sudeaz. Dup solidificare, n vecintatea mbinrii sudate prin topire se observ zonele indicate n fig.88.Sudarea n stare solid se refer la mbinarea care se obine prin presare i nclzire local, de cele mai multe ori, dar sub temperatura de topire. Cteva procese reprezentative din aceast categorie:

- sudarea prin difuziune combin o presiune joas aplicat la nivelul suprafeei de sudare cu temperatura;- sudarea prin frecare cldura necesar sudrii apare prin frecarea celor dou corpuri de mbinat;- sudare ultrasonic se realizeaz prin aplicarea unei presiuni medii asupra corpurilor care se sudeaz i o vibraie cu frecven ultrasonic, paralel cu suprafaa de sudare. Combinarea dintre presiunea de contact i micarea oscilatorie conduce la crearea de legturi atomice ntre atomii marginali ai pieselor de asamblat.Sunt cinci tipuri de mbinri de baz pentru a integra dou pri n una singur, aa cum se vede n figura 89.Sudarea cu arc electric poate fi cu aciune direct sau indirect (fig.90). La metoda direct un electrod este chiar piesa de sudat, iar cel de-al doilea electrod este bara metalic ce amorseaz arcul electric. Varianta indirect are la baz nclzirea prin radiaie a piesei de la cei doi electrozi bare metalice.

n cazul arcului direct materialul de adaos poate proveni din electrod, cnd acesta este fuzibil, sau se aduce din exterior atunci cnd se utilizeaz electrozi din wolfram, nefuzibili.Arcul electric cu aciune indirect se stabilete ntre doi electrozi din wolfram, topirea materialului de adaos i a materialului de baz realizndu-se cu ajutorul cldurii dezvoltate de arcul electric.Arcul electric cel mai utilizat este arcul electric n curent continuu cu aciune direct i electrod fuzibil. Conectarea electrodului la minusul sursei poart numele de conexiune direct i se recomand la sudarea pieselor masive. Conexiunea invers se utilizeaz la sudarea tablelor subiri pentru a evita perforarea acestora, temperatura maxim dezvoltndu-se pe electrod.Sudarea sub strat de flux arcul electric se formeaz ntre materialul de adaos srma electrod 4 i materialul de baz 1 (fig.91). Datorit temperaturii mari a arcului electric, srma electrod i o parte a materialului de baz se topesc, formnd o baie de metal topit 5 care se solidific formnd cordonul de sudur 8.

De asemenea stratul de flux 2 se topete formnd o baie de zgur topit care se solidific la suprafaa cordonului de sudur 7. La sudarea sub strat de flux se degaj vapori de ap, gaze, care formeaz o cavitate, arcul electric fiind practic acoperit.Procedeul presupune automatizarea, deoarece este imposibil ca sub stratul de flux s se asigure manual att o vitez de avans a srmei ct i o vitez de naintare n condiiile pstrrii constante a lungimii arcului electric. n acest sens avansul srmei electrod este asigurat cu ajutorul unor capete de construcie special.Sudarea n mediu de gaze protectoare - se caracterizeaz prin aceea c arcul electric este acoperit de o ptur de gaz care nu are nici o interaciune chimic cu metalul topit, rolul su fiind acela de a proteja arcul electric. Cele mai utilizate gaze sunt argonul i heliul. La sudarea n mediu de gaze protectoare deosebim dou procedee (fig.92): - procedeul de sudare cu electrod nefuzibil WIG,

- procedeul de sudare cu electrod fuzibil MIG.Procedeul WIG wolfram inert gaz. Arcul electric se formeaz ntre electrodul nefuzibil (W) i piesa de sudat 3, fiind protejat de o pelicul de gaz protector (Ar) care nvelete arcul electric. Materialul de adaos 2 este topit indirect prin nclzire n arcul electric. Capul de sudare pistolet 4 este rcit cu aer, cu ajutorul gazului care l strbate sau cu ap. Procedeul este recomandat la sudarea aluminiului, cuprului sau a oelurilor inoxidabile.

Procedeul de sudare MIG. Ca material de adaos la acest procedeu se utilizeaz o srm nenvelit 8 cu diametru ntre 0,6 2mm antrenat mecanic printr-un tub de cupru 6 cu rol de ghidaj i de contact electric. n jurul electrodului se sufl o perdea circular de gaz inert. Tehnologia sudurii n argon este asemntoare de cea a sudrii n arc electric obinuit.O variant aparte a folosirii gazelor n procesul de sudare prin topire este sudarea n mediu de bioxid de carbon MAG metal activ gaz. La acest procedeu gazul, care nu mai este inert, are un rol de protecie dar i un rol activ participnd la anumite reacii chimice n procesul de sudare. Schema de principiu este asemntoare variantei MIG.Sudarea prin presiune - este un proces de sudare utilizat pe scar larg n construcia de autoturisme i n industria bunurilor de larg consum. Procedeul se bazeaz pe trecerea unui curent electric de valori ridicate printr-un contact, nclzirea acestuia la temperaturi nalte i rcirea sub presiune. Cunoscut i ca sudare electric prin rezisten de contact, procedeul prezint trei variante (fig.93): - sudare n puncte - sudarea cap la cap - sudarea n linieSudarea n puncte se realizeaz n principiu prin trecerea unui curent electric important furnizat de un transformator de sudur 3, prin piesele de sudat 2, presate cu o for F cu ajutorul unor electrozi din cupru 1. Contactul dintre piese se nclzete i sub aciunea forei are loc o deformare plastic local care aduce atomii n poziii favorabile realizrii de noi legturi atomice. Sudarea cap la cap, utilizat mult n industria srmei sau pentru sudarea profilelor laminate, folosete acelai principiu.Sudarea n linie poate fi vzut tot ca o sudare n puncte la care punctele au o densitate mare i se suprapun, electrozii fiind de data aceasta sub form de role (fig.94)

.MATERII PRIME

PRODUS FINIT

Proces tehnologic

Subansambluri

Piese

Semifabricate

Materii prime

Ansambluri

Fig.5. Materiale utilizate n industrie

Procesee de prelucrare

Cu schimbarea formei

Fr schimbarea formei

Cu reducerea masei

Fr reducerea masei

Finisarea suprafeelor

Reducere mecanic

Reducere termic

Reducere chimic

Deformare plastic

Cu degajare de achii

Cu separare de material

Prin achiere

Prin prelucrri abrazive

Debitare

tanare

Debitare

Prin electroeroziune

Cu fascicule

Prelucrare electrochimic

Formare primar

Turnare

Injectare

Sinterizare

La cald

La rece

Laminare

Forjare

Matriare

Semifabricate de tip tabl

Semifabricate masive

ndoire

Ambutisare

Fasonare

Extrudare

Refulare

Rulare

Fig.5. Clasificarea proceselor

de prelucrare

Strunjire

Frezare

Mortezare

Rectificare

Gurire

Soluie

steril

Impuriti

Minereu

Solubilizare

Steril (gang)

Soluie

Purificare

Soluie

pur

Separare

Concentrat

Evacuare

Fig.11. Schema constructiv a furnalului

Fig.10. Schema constructiv a furnalului

1 furnal; 2 conducte pentru evacuarea gazelor; 3 cale de rulare; 4 buncr; 5 - vagonet

Fig.13. Schema cuptorului cu arc

Fig.12. Schema de funcionare a cuptorului electric cu arc

Fig.14. Schema convertizorului LD

1- convertizor, 2- lance; 3- hot;

4- orificiu de evacuare; 5- baie metalic.

Fig.16. Principiul formei de turnare

Fig.19. Laminarea longitudinal

Fig.20. Laminare transversal-elicoidal

1- cilindri de lucru bitronconici, 2 -semifabricat, 3 - ebo, 4 - dorn perforator, 5 -bara port dorn

Fig.22. Principiul turtirii

Fig.24. Matriarea n matri deschis

Fig.26. tamparea

Fig.30. Extrudarea direct

Procedeul de Schia de principiu pentruextrudareProfile plineProfile tubulare

Extrudare

direct

Extrudare

invers

Extrudare

combinat

Extrudare

lateral

Fig.29. Tipuri de extrudare

Fig.28. Piese extrudate

Fig.27. Principiul extrudrii

Fig.32. Schema procesului de tragere

Fig.33. Tragerea evilor

Fig.34. Trefilare cu filiere multiple

Fig.34. Filete realizate prin rulare

Fig.44. Folosirea muchiilor nclinate

Fig.41. Decuparea de precizie

Fig.40. Schema de principiu a tanrii

Fig.42. Piese obinute prin tanare

Fig.47. Profilarea pe maini cu role

Fig.46. Profilarea pe prese de tip abkant

Fig.54. Adaosul de prelucrare la achiere

Fig.55. Principiul strunjirii

Fig.56. Tipuri de strunjire

Fig.57. Tipuri de strunjire

Fig.58. Frez frontal

Fig.62. Suprafee obinute prin frezare

Fig.61. Suprafee obinute prin frezare

Fig.60. Frezarea cilindro-frontal

Fig.59. Frezarea cilindric

Fig.63. Operaia de gurire

Fig.64. Lrgirea i adncirea

Fig.65. Lamarea i alezarea

Fig.66. Rabotarea

Fig.67. Mortezarea

Fig.69. Broarea pe main de broat vertical

Fig. 68. Broarea unui canal de pan interior

Fig.71. Broarea unui alezaj

1 pies; 2 suport; 3 dispozitiv prindere; 4 - bro

Fig.70. Tipuri de suprafee realizabile

prin broare

Fig.72. Filetare cu cutitul

Fig.74. Rectificare cilindric

1 pies; 2 piatr abraziv

Fig.75. Rectificare profilat

Fig.76. Rectificare fr vrfuri

Fig.73. Rectificarea plan

Fig.77. Clasificarea tehnologiilor neconvenionale dup natura agentului eroziv

Fig. 78 Schema de principiu

a prelucrrii prin electroeroziune

Fig.79. Schema de principiu a mainii universale de prelucrat prin electroeroziune

Fig.80. Prelucrarea electrochimic

Fig.81. Schema de principiu a prelucrrii prin

eroziune electrochimic hidrodinamic

Fig.82. Schema de principiu a plasmatronului cu jet de plasm

a) b) c)

Fig.83. Schema prelucrrii cu fascicul de electroni

Fig.84. Instalaie de prelucrare cu fascicul de electroni

Fig.85. Schema de principiu a unui dispozitiv laser cu mediu solid

1- rezonatorul optic; 2- mediul activ; 3- surs de energie; 4- fascicul laser

Fig.86. Obinerea pieselor prin agregare de pulberi

Fig.87. Principiul presrii unilaterale (a) i bilaterale (b) :1 - manta; 2 poanson superior; 3 poanson inferior; 4 piesa presat; 5 - arc.

Fig.88. Zone la sudarea prin topire

Fig.89. Tipuri de mbinri

Fig.90. Sudarea cu arc electric

a) arc electric direct - electrod fuzibil, b) arc electric direct electrod nefuzibil, c) arc electric cu aciune indirect

Fig.91. Sudarea sub strat de flux

Fig.92. Sudarea n mediu de gaze protectoare

a. WIG- wolfram-inert-gas, b. MIG- metal-inert-gas

Fig.93. Sudarea prin presiune i rezisten electric de contact

Fig.94. Sudarea n linie

_1359708855.unknown

_1359708857.unknown

_1359708858.unknown

_1359708856.unknown

_1359708854.unknown

Recommended

View more >