tehnologia materialelor ii 191 capitolul 10. prelucr Ări...

Tehnologia materialelor II

191

Capitolul 10. PRELUCRĂRI AVANSATE ALE SUPRAFEŢELOR 10.1. HONUIREA Honuirea este o operaţie de finisare a suprafeţelor cilindrice interioare. Operaţia se execută pe maşini de honuit cu scule numite honuri. Ea îmbunătăţeşte precizia dimensională, calitatea suprafeţelor şi poate corecta abaterile de formă ale suprafeţelor interioare prelucrate. Finisarea suprafeţelor prin honuire constă în îndepărtarea adaosului de prelucrare cu ajutorul unor bare abrazive, cu granulaţie fină, asamblate într-un dispozitiv special extensibil care execută mişcările de aşchiere. Schema de principiu a honuirii e prezentată în figura 10.1.

Finisarea suprafeţei interioare se produce ca urmare a îndepărtării de aşchii extrem de fine de către granulele abrazive din barele abrazive, granule ce au, fiecare, o mişcare complexă rezultată din compunerea:

• mişcării de rotaţie cu o anume turaţie n [rot/min] rezultată din viteza de rotaţie v [m/min] recomandată

• mişcării de avans axial va [m/min]. Creşterea vitezei de rotaţie v favorizează obţinerea unei bune rugozităţi a suprafeţei, iar creşterea vitezei de avans axial va duce la mărirea productivităţii prelucrării.

Piesă de prelucrat

Scula - HON

Suprafaţa interioară de honuit

Lichid de răcire

Fig. 10.1. Schema de principiu a honuirii

Capitolul 10. Prelucrări avansate ale suprafeţelor

192

Barele abrazive (fig. 10.2.a) sunt presate pe suprafaţa de lucru folosindu-se: • un sistem de arcuri, scula fiind în acest caz elastică (fig 10.3) • un sistem tip pană, scula fiind în acest caz rigidă, dar reglabilă ca diametru (fig. 10.1) Presiunea exercitată de sculă e mult mai mică decât la rectificare. Pentru degroşare presiunea va fi 6...12 daN/cm2, iar pentru finisare 2...4 daN/cm2. Barele abrazive pot fi obţinute prin sinterizare din pulbere de electrocorindon (E), carborund (C) sau diamant (D), amestecată cu liant. Se utilizează liant:

• ceramic pentru a conferi barei caracterul de piatră dură şi poroasă • bachelită, rezultând o piatră moale şi densă • grafit, în cazul barelor diamantate, pentru asigurarea unei bune conductibilităţi

termice.

Fig. 10.2. Bare abrazive

Fig. 10.4. Honuri

Fig. 10.3. Hon extensibil


193

Diametrul alezajelor ce pot fi prelucrate prin honuire se încadrează în domeniul D=2,5...1000 mm, iar lungimea acestora poate fi până la L = 20 m. Maşinile de honuit pot avea un ax sau mai multe axe principale şi pot fi:

• verticale – pentru prelucrarea alezajelor scurte • orizontale – pentru prelucrarea alezajelor lungi • înclinate – pentru piese speciale.

În figura 10.5 se prezintă o prelucrare pe o maşină de honuit verticală. În cazul acestora scula execută atât mişcarea de rotaţie, cât şi cea de avans axial. În cazul maşinilor de honuit orizontale (fig. 10.6) există şi variante constructive în care piesa este cea care execută mişcarea de rotaţie, iar scula are mişcare de deplasare axială. În timpul lucrului e necesară răcirea-ungerea zonei de lucru, folosindu-se petrol sau amestecuri de petrol cu uleiuri minerale. Adaosurile de prelucrare la honuire sunt de 0,01...0,03 mm. Parametri regimului de lucru sunt daţi (orientativ) în tabelul următor:

Material de prelucrat

viteza de rotaţie

v [m/min]

viteza de avans axial va [m/min].

Oţel, fontă 15...30 5...14

Aliaje de cupru 15...50 10...25

Aliaje de aluminiu 20...30 12...18 Performanţele honuirii:

• precizie dimensională: treapta 2...4 • rugozitate Ra în domeniul 0,1...0,4 µm • abatere de formă în secţiune longitudinală şi transversală 2 µm • capacitate portantă a suprafeţei honuite ~90 %.

Fig. 10.5. Prelucrare pe o maşină de honuit verticală

Fig. 10.6. Prelucrare pe o maşină de honuit orizontală


194

10. 2. SUPERFINISAREA (VIBRONETEZIREA) Superfinisarea este o operaţie de finisare a suprafeţelor plane sau cilindrice exterioare. Se execută pe maşini se superfinisat cu scule speciale cu bare abrazive. Schema de principiu a prelucrării e prezentată în figura 10.7. Finisarea suprafeţei are loc ca urmare a îndepărtării de aşchii extrem de fine de către granulele abrazive de la periferia barei abrazive. Scula:

• este presată pe suprafaţa piesei cu p = 0,5...3 daN/cm2 • vibrează cu o frecvenţă f = 1000...3000 cd/min • are o amplitudine a vibraţiilor A = 2...8 mm.

Dacă se prelucrează o suprafaţă cilindrică exterioară, pentru finisarea acesteia e necesar ca piesa să execute şi ea mişcări de lucru:

• o mişcare de rotaţie cu turaţia np [rot/min] • o mişcare de avans s [mm/rot] – aceasta poate fi executată şi de către dispozitivul

port sculă (vezi fig. 10.8) Dacă se prelucrează suprafeţe plane, piesa trebuie să execute mişcări de avans rectiliniu, pentru a se finisa întreaga suprafaţă. Scula are performanţe maxime dacă:

• materialul abraziv este carborund verde, electrocorindon sau diamant • liantul e ceramic • granulaţia pietrei e fină • duritatea se încadrează în grupele H, I, J (piatră moale) • porozitatea e mare: ≈60%.

Fig. 10.7. Schema de principiu a superfinisării


195

Dimensiunile barei abrazive se aleg astfel încât unghiul α de contact cu piesa să fie între 60...80°, rezultând o lăţime a barei aproximativ egală cu raza piesei de prelucrat, iar lungimea uzuală este de ≈60 mm. Maşinile de superfinisat pot fi cu unul sau mai multe capete portsculă. În figura 10.8. se prezintă imagini din timpul procesului de superfinisare a unor arbori. În timpul lucrului e necesară răcirea-ungerea zonei de lucru folosindu-se amestecuri de petrol cu uleiuri minerale. Adaosul de prelucrare depinde de prelucrarea anterioară.

Prelucrare anterioară Adaos de prelucrare [µµµµm]

Strunjire fină 16...25

Rectificare de degroşare 8...16

Rectificare normală 6...10

Rectificare fină 3...6 Prin această operaţie se îndepărtează numai stratul superficial de material, asperităţile şi stratul deteriorat la operaţia precedentă, adaosul de prelucrare fiind în limitele toleranţelor de execuţie a dimensiunilor ce trebuie obţinute.

Fig. 10.8. Superfinisarea cu unul sau mai multe capete de lucru


196

Regimul de lucru presupune: • pentru piesa de prelucrat:

� turaţii cât mai mari astfel încât să rezulte viteze de aşchiere de: o va = 6...12 m/min la degroşare o va = 25...60 m/min la finisare

� avans s = 2...4 mm/rot • pentru bara abrazivă:

� să fie presată pe suprafaţa piesei cu p = 0,5...3 daN/cm2 � să vibreze cu o frecvenţă f = 1000...3000 cd/min � amplitudinea vibraţiilor să fie A = 2...8 mm.

Performanţele superfinisării:

• precizie dimensională: treapta 1...3 • rugozitate Ra în domeniul 0,05...0,2 µm • abateri minime de formă • capacitate portantă a suprafeţei superfinisate 70...95 %.

10.3. LEPUIREA Lepuirea este o operaţie de superfinisare realizată cu paste de lepuit (alcătuite din pulberi abrazive legate între ele printr-un liant) şi sub acţiunea unor mişcări mecanice sau manuale cât mai complexe existente între sculă şi piesă. Scopul lepuirii este îmbunătăţirea rugozităţii suprafeţei prelucrate, mărirea preciziei dimensionale, micşorarea abaterilor de formă. Se foloseşte pentru superfinisarea calelor plan paralele, a căilor şi elementelor de rulare ale microrulmenţilor, a suprafeţelor de măsurare ale unor intrumente ca: micrometre, şublere, calibre, a suprafeţelor de lucru la prismele şi cuţitele balanţelor de precizie, pentru plachete din ferite, cuarţ, germaniu, siliciu. Se lepuiesc suprafeţe plane, cilindrice exterioare şi interioare, sferice, filete, roţi dinţate. Lepuirea poate fi mecanică sau manuală. Lepuirea mecanică se caracterizează prin aceea că atât scula, cât şi piesa sunt antrenate mecanic în mişcare. Lepuirea manuală se execută cu antrenare mecanică a sculei şi deplasarea manuală a piesei faţă de sculă. Schema de principiu a lepuirii unor suprafeţe plane este prezentată în figura 10.9. Finisarea suprafeţelor are loc ca urmare a îndepărtării de aşchii extrem de fine de către materialul abraziv, aflat în stare liberă, care ajunge la locul de prelucrare şi se imprimă în corpul sculei (care mai poate fi denumit şi suportul abrazivului). Fiecare dintre granulele abrazive trebuie să aibă o mişcare cât mai complexă pe suprafaţa de prelucrat, pe traiectorii cât mai diferite. De aceea fie sculei, fie piesei, fie ambelor (în funcţie de forma de aplicare a procedeului de lepuit) li se asigură mişcări de rotaţie, translaţie realizate manual şi/sau mecanizat. În plus se aplică şi o presiune de lucru p care se încadrează în domeniul 0,05...3 daN/cm2.


197

De exemplu, în cazul lepuirii prezentate în figura 10.9. cele două discuri de lepuit se rotesc în sensuri contrare, iar piesele se deplasează şi ele, pe traiectorii complexe, antrenate de către mişcarea coliviei în care sunt montate. În figura 10.10 se prezintă aşezarea pieselor în colivii pe platoul de lepuire inferior (a) şi imaginea de ansamblu a maşinii de lepuit care execută prelucrarea (b), putându-se observa şi platoul superior de lepuire (evident nu în poziţie de lucru)

Colivie

Piese de lepuit

Disc superior de lepuire

Platou inferior

Granule abrazive

Fig. 10.9. Schema de principiu a lepuirii mecanizate a suprafeţelor plane sau cilindrice exterioare

a.

b.

Fig. 10.10. a - Aşezarea pieselor în colivii pe platoul de lepuire inferior b – Maşină de lepuit


198

Sculele de lepuit presupun existenţa a două elemente: • scula propriu-zisă care garantează obţinerea formei piesei • pasta abrazivă care realizează îndepărtarea materialului de pe suprafaţa de

prelucrat. Scula trebuie să aibă o formă cât mai simplă pentru a nu introduce erori datorate execuţiei. Se folosesc scule plane (fig. 10.11.) pentru prelucrarea suprafeţelor plane, cilindrice exterioare sau sferice şi scule de formă conjugată suprafeţei de prelucrat: dornuri – pentru alezaje (fig. 10.11), segmenţi circulari – pentru arbori. Materialul sculei trebuie să îndeplinească mai multe condiţii:

• să fie destul de moale, pentru a permite imprimarea granulelor abrazive în suprafaţa sa

• să fie destul de dur, pentru a îşi menţine forma • să fie omogen, pentru a se uza uniform • să fie uşor prelucrabil • să fie ieftin.

Materialul cel mai indicat este fonta perlitică cu o duritate de 150...200 HB. Se mai utilizează: lemnul de tei (pentru prelucrări fără pretenţii de precizie dimensională), sticla (pentru prelucrări foarte precise unde interesează plan-paralelismul suprafeţelor), bronzuri sau oţeluri de scule. Pastele de lepuit se compun din abraziv şi liant. Abrazivii utilizaţi sunt sub formă de micropulberi şi pot fi împărţiţi în două grupe mari, în funcţie de scopul urmărit prin lepuire. Dacă se urmăreşte precizia dimensională, se utilizează micropulberi de electrocorindon, carborund, diamant, carbură cubică de bor, cu granulaţii M10....M60 [µm]. Dacă se

Platouri rectangulare de lepuit

Platou circular de lepuit

Dornuri de lepuit şi seringă cu pastă

abrazivă

Fig. 10.11. Scule de lepuit


199

urmăreşte netezirea suprafeţelor se folosesc abrazivi moi: oxizi de crom, oxizi de fier, oxizi de aluminiu, chiar argilă, cu o granulaţie M1...M7. Liantul trebuie să lege particulele de abraziv, să atace chimic superficial materialul de prelucrat pentru a înlesni smulgerea particulelor care trebuie îndepărtate şi să răcească piesa şi scula. Cu cât prelucrarea este mai fină, cu atât liantul trebuie să aibă o vâscozitate mai mică. Se utilizează: uleiuri minerale, ulei diluat cu petrol, apă, motorină, terebentină, alcool etilic, apă cu sodă. Dintre diluanţii cu vâscozitate mai mare fac parte: seul, vaselina, stearina, parafina. Proporţia de abraziv-liant caracterizează capacitatea de lepuire a unei paste şi poate varia între 0,05...1 g de abraziv la 1 cm3 de liant. Pastele se livrează în seringi sau cutii (fig.1.12). Lepuirea plană se poate realiza:

• manual prin deplasarea piesei 1 faţă de scula 2 (fig. 10.13.a) sau a sculei 2 faţă de piesa 1 (fig. 10.13.b)

• semimecanizat (fig. 10.13.c) scula primind o mişcare de rotaţie, iar piesa o mişcare de deplasare rectilinie alternativă, pentru a asigura varietatea mişcărilor. Presiunea de lepuire este aplicată manual sau prin intermediul unui suport al piesei, care prin greutatea sa, asigură condiţiile optime de lucru.

• mecanizat, caz în care piesele sunt prelucrate după o schemă asemănătoare celei din fig. 10.9. Piesele sunt asezate în colivii, care sunt antrenate folosind diferite soluţii constructive (cu bolţuri – fig. 10.14, sistem cu pârghii, sistem cu excentric, etc) în mişcare de rotaţie în jurul axei proprii, centrul coliviei deplasându-se la rândul său pe o traiectorie circulară. Acest lucru va duce la o mişcare complexă a pieselor, prinse în colivie, între cele două platouri de lepuire care se rotesc în sens opus. Suprafaţa activă a platourilor de lepuire este întreruptă de canale care permit eliminarea surplusului de pastă de lepuit şi a aşchiilor.

Fig. 10.12. Forme de livrare a pastelor de lepuit


200

Lepuirea suprafeţelor cilindrice exterioare se poate face:

• după o schemă care presupune un contact liniar între sculă şi piesă (fig. 10.15.a). Piesele sunt aşezate într-o colivie care se roteşte între cele două platouri de lepuire. Centrul coliviei este asezat excentric faţă de axele de rotaţie ale celor două platouri, fapt ce duce la o mişcare pe traiectorii complexe a pieselor de lepuit.

• fără centre (fig. 10.15.b), procedeu care se aseamănă cu rectificarea fără centre, pietrele de rectificat fiind înlocuite de doi cilindri de lepuit cu rol de scule. Unul din cilindri are rol de antrenare şi se roteşte cu viteza v1, celălalt cilindru are rol de sculă propriu-zisă şi se roteşte cu viteza v2 (v2>v1). Asupra piesei se exercită o presiune p prin intermediul unei piese din material plastic. Performanţele metodei sunt modeste.

• după o schemă cu contact pe suprafaţă (fig. 10.15.c) fiind necesare două mişcări: de rotaţie a piesei şi de deplasare axială în dublu sens a sculei. Scula poate fi

Fig. 10.14. Lepuire mecanizată utilizând un sistem de antrenare cu bolţuri a coliviilor în care se aşează piesele de prelucrat

Colivii

Inel exterior cu bolţuri de antrenare

Inel interior cu bolţuri de antrenare

Platou superior

Platou inferior

Piese lepuite

Fig. 10.13. Lepuire plană manuală (a, b) şi semimecanizată (c)


201

elastică sau reglabilă, pentru a permite lepuirea unor piese cu diametre exterioare într-o anumită gamă de valori.

Lepuirea suprafeţelor cilindrice interioare se realizează pe principiul prelucrării cu suprafaţă de contact între sculă şi piesă. Scula este un dorn de lepuit şi primeşte o mişcare de rotaţie, în timp ce piesa se deplasează axial (fig. 10.16). Este indicat ca scula de lepuit să depăşească suprafaţa interioară de prelucrat în ambele sensuri cu circa ¼ din lungimea găurii. Dornurile de lepuit pot avea un diametru fix sau pot fi folosite soluţii cu dornuri reglabile, al căror diametru exterior poate fi modificat într-o anumită gamă de valori.

Fig. 10.16. Lepuirea suprafeţelor cilindrice interioare

Fig. 10.17. Lepuirea suprafeţelor sferice

Fig. 10.15. Lepuirea suprafeţelor cilindrice exterioare


202

Lepuirea suprafeţelor sferice (fig. 10.17) se realizează între două discuri de lepuit excentrice. Discul superior este plan, iar cel inferior are un canal cu o traiectorie după o spirală arhimedică, canal prin care piesele (de exemplu bile de rulment) înaintează de la periferie, unde sunt introduse dintr-un buncăr de alimentare, spre centru, unde sunt evacuate în containerul cu piese prelucrate. Adaosul de prelucrare este îndepărtat în timpul acestei înaintări de către materialul abraziv existent în zona de lucru. Din punct de vedere al materialului piesei de prelucrat cel mai bine se lepuiesc oţelurile de cementare, de construcţie sau aliate, tratate termic până la o duritate de 55...63 HRC. Oţelurile durificate prin nitrurare se lepuiesc bine, dar cu o productivitate foarte scăzută. Piesele din oţel cromat se lepuiesc greu şi prost, datorită tendinţei de exfoliere a stratului de crom în contact cu granulule abrazive. Carburile metalice se lepuiesc bine, numai cu abraziv diamant, productivitatea fiind foarte mică. Fonta se lepuieşte bine, fără luciu, dar cu pericolul ca granulele abrazive să se imprime în suprafaţa ei, fiind apoi greu de înlăturat. Dintre materialele neferoase se lepuiesc bine bronzurile şi alamele dure. Adaosurile de prelucrare sunt minime, atât cât să depăşească cu puţin înălţimea rugozităţilor rezultate la operaţia anterioară, fiind de ordinul micronilor: Ap=1...15 µµµµm. Regimul de lucru cuprinde viteza de lepuire şi presiunea de lucru. Viteza reciprocă dintre sculă şi piesă sau viteza de lepuire, poate varia în limite foarte largi de 5...250 m/min, în funcţie de felul lepuirii şi al suprafeţei.

Viteza de lepuire v [m/min] Tipul suprafeţei lepuite

degroşare finisare

Plană 150...250 20...80

Cilindrică exterioară prelucrată cu scule plane - 40...100

Cilindrică exterioară prelucrată cu bucşă de lepuire 50...100 10...50

Cilindrică interioară 50...100 5...40 De cele mai multe ori, pentru a nu permite încălzirea piesei (temperatura acesteia trebuind să rămână sub 40°) şi înrăutăţirea calităţii suprafeţei, viteza nu depăşeşte 30 m/min. Presiunea de lepuire depinde de forţa aplicată sculei sau piesei pe direcţia normală la suprafaţa de lepuit ca şi de numărul de granule abrazive ce se interpun între sculă şi piesă. Mărirea presiunii măreşte productivitatea până la o valoare maximă după care însă, productivitatea începe să scadă. Calitatea suprafeţei este favorizată de o presiune mică. În mod uzual presiunea de lucru se încadrează în domeniul 0,05...3 daN/cm2. Performanţele lepuirii:

• precizie dimensională: treapta 0,1...1 • rugozitate Ra în domeniul 0,025...0,1 µm • abateri minime de formă, 1...5 µm pentru suprafeţe plane şi cilindrice, în cazuri

speciale chiar 0,1 µm; abaterile de la plan-paralelism pot ajunge la 0,02 µm. La realizarea preciziei un rol important îl are şi metoda de măsurare utilizată, care trebuie să asigure performanţe superioare celor impuse piesei, de aceea utilizându-se metode interferometrice de măsurare.


203

10.4. FINISAREA PRIN DEFORMARE PLASTICĂ Finisarea prin deformare plastică este o operaţie care se bazează pe exercitarea asupra suprafeţei de prelucrat a unei forţe sau presiuni, prin intermediul unui corp neted, combinată cu asigurarea unor mişcări reciproce sculă-piesă. În acest fel microasperităţile de pe suprafaţă se vor deforma plastic, rezultatul fiind o netezire a suprafeţei, o reducere a câmpului de toleranţă şi o durificare superficială. Finisarea prin deformare plastică se poate aplica suprafeţelor:

• de revoluţie interioare sau exterioare • plane • profilate.

Metodele prin care se poate realiza sunt:

• cu bile – în figura 10.18.a se prezintă finisarea unei suprafeţe cilindrice interioare, iar în figura 10.18.b se prezintă finisarea unei suprafeţe cilindrice exterioare folosindu-se ca scule bile care sunt apăsate pe suprafaţa de prelucrat. Mişcările de lucru sunt efectuate fie de bilă, fie de bilă şi piesă.

• cu dorn neted – figura 10.19. Este de remarcat că, datorită fenomenului de revenire elastică, după trecerea sculei, diametrul interior al suprafeţei prelucrate este mai mic decât al bilei sau dornului care realizează deformarea. La fel, diametrul exterior suferă mici modificări după trecerea sculei.

Fig. 10.18. Finisarea prin deformare

plastică cu bile Fig. 10.19. Finisarea prin deformare

plastică cu dorn neted

s


204

• cu dorn cu suprafaţă întreruptă – figura 10.20. - avantajul folosirii unui astfel de dorn constă în aceea că prin trecerea succesivă a zonelor de deformare ale dornului peste suprafaţa de prelucrat se epuizează capacitatea acesteia de revenire elastică, iar diametrul final este obţinut cu mare precizie.

• vibroplastonetezirea – figura 10.21. - este cea mai completă dintre metodele existente şi are cele mai multe utilizări. În cazul acesteia scula, prinsă în capul de lucru, pe lângă presiunea pe care o exercită asupra suprafeţei de prelucrat, are şi o mişcare de vibrare cu frecvenţa f şi amplitudinea A.

Sculele (bile, dornuri, role, vârfuri) sunt confecţionate din materiale dure, cu mare rezistenţă la uzură: oţeluri de rulment, carburi metalice, diamant sintetic. Vibroplastonetezirea are o serie de avantaje care sunt legat de:

• ridicarea calităţii suprafeţei de prelucrat cu 2...4 clase de precizie; • îngustarea câmpului de toleranţă al dimensiunii la 4...10 µm; • micşorarea timpului de rodaj la piesele ce formează ajustaje; • durificarea superficială a suprafeţei, având ca rezultat creşterea cu 30...40% a

rezistenţei la uzură; • mărirea rezistenţei la oboseală; • creşterea rezistenţei la presiune de contact; • îmbunătăţirea condiţiilor de ungere; • micşorarea coeficientului de frecare.

În figura 10.22. se prezintă schema de principiu a vibroplastonetezirii unei suprafeţe plane. Scula poate fi o bilă sau un vârf cu o rază de sfericitate rsf. Parametri regimului de lucru sunt:

� raza bilei sau a vârfului sfericizat : se alege în funcţie de rigiditatea piesei şi de dimensiunile ei de gabarit. Uzual se încadrează între 0,5...4 mm.

� forţa de presare F: determină mărimea deformaţiei remanente a materialului şi poate fi calculată în funcţie de raza bilei şi de natura materialului prelucrat. Uzual este cuprinsă între 10...50 daN.

Fig. 10.20. Finisarea prin deformare plastică cu dorn cu suprafaţă întreruptă

Fig. 10.21. Vibroplastonetezirea unei suprafeţe cilindrice exterioare


205

� amplitudinea oscilaţiilor A : se determină în funcţie de rugozitatea suprafeţei obţinute anterior deformării, de aspectul dorit al microreliefului. Trebuie să fie în concordanţă cu mărimea avansului piesei. De obicei A=2...4 mm.

� frecvenţa vibraţiei f : este deobicei constantă şi impusă prin construcţia şi acţionarea dispozitivului port sculă. Se încadrează în domeniul 20...40 Hz.

� turaţia piesei np : pentru cazul prelucrării suprafeţelor cilindrice, este importantă deoarece, împreună cu f şi avansul de lucru s, determină aspectul microreliefului.

� avansul de lucru s : poate fi executat de piesă sau de sculă. � adâncimea de lucru t : se alege de ordinul de mărime al înălţimii maxime Rmax a

asperităţilor rezultate la prelucrarea precedentă. Performanţe şi aplicaţii. Mişcările variate dintre sculă şi piesă la vibroplastonetezire asigură o solicitare uniformă a materialului în toate direcţiile, ceea ce are ca rezultat o bună uniformitate a înălţimii asperităţilor pe întreaga suprafaţă a piesei. Adaosurile de prelucrare relativ mici duc la obţinerea unei adâncimi mici a stratului cu defecte comparativ cu alte procedee de lucru cu performanţe similare. S-au obţinut rugozităţi Ra = 0,4...0,8 µm. Toleranţa în care se încadrează dimensiunile prelucrate este 4...10 µm. Nu pot fi însă corectate abaterile de formă. Procedeul este recomandat pentru finisarea suprafeţelor pieselor din materiale cu duritate medie, care nu pot fi superfinisate, honuite sau lepuite din cauză că granule abrazive s-ar imprima în suprafeţele respective, le-ar zgâria şi deteriora. 10.5. TOBAREA Tobarea este o prelucrare de finisare prin care poate fi îmbunătăţită calitatea suprafeţelor pieselor prin mişcările de alunecare sau ciocnire ale pieselor între ele sau cu anumite materiale de prelucrare, în prezenţa unui lichid de lucru.

Fig. 10.22. Schema de principiu a vibroplastonetezirii unei suprafeţe plane – a Vârf sfericizat – b. Aspecte ale microreliefului obţinut – c.


206

Prin tobare se pot realiza: curăţiri, debavurări, decapări, lustruiri ale pieselor de mici dimensiuni cu forme complicate. Se evită: - prelucrarea pieselor nerigide, cu pereţi subţiri, lungi şi de diametru mic, din tablă –

acestea putând să se deformeze în timpul prelucrării; - tobarea pieselor prelucrate prin rectificare - au tendinţa de a se lipi între ele în timpul

tobării. Utilaje de lucru sunt tobele. Acestea pot fi (figura 10.23):

• tobe rotative – piesele sunt încărcate în toba de lucru, care poate fi cu ax orizontal sau înclinat (figura 10.24) împreună cu materialele de prelucrare şi lichidul de lucru. Tobei i se imprimă o mişcare de rotaţie în jurul axului său, iar piesele vor fi finisate ca urmare a ciocnirilor ce se produc în interiorul spaţiului de lucru, combinate cu acţiunea chimică a lichidului de lucru asupra suprafeţelor pieselor.

• tobe vibratoare - mişcarea tobei este una de vibrare, care duce la amestecarea pieselor, materialelor de prelucrare şi lichidului de lucru din interiorul tobei. În figura 10.25 se prezintă o tobă vibratoare.

• tobe combinate – toba are atât o mişcare de rotaţie în jurul axului propriu cât şi o mişcare de vibrare.

Fig. 10.23. Principiul de lucru la tobarea cu: tobe rotative – a, tobe vibratoare – b, tobe combinate - c

Fig. 10.24. Tobe rotative: cu ax orizontal – a; cu ax înclinat - b

a. b.


207

Materialele de prelucrare sunt, de obicei, obiecte contondente care au acţiune abrazivă. Forma şi dimensiunile lor trebuie să favorizeze mişcarea continuă a amestecului din interiorul spaţiului de lucru şi să nu ducă la blocarea acestor materiale de prelucrare în interiorul pieselor de prelucrat dacă acestea au forme complexe. Se utilizează:

• roci naturale: bazalt, dolomită, cuarţ, etc., sfărâmate, netezite şi sortate; • materiale de prelucrare sintetice: carborund, electrocorindon, sub formă de

sfărâmături sau sinterizate în forme regulate de tip triedri, tetraedri, conuri, sfere, cilindri (figura 10.26);

• materiale metalice: oţel, alamă, bronz, sub formă de cilindri sau bucăţi de tablă; • sticlă, lemn, mase plastice, zgură, pâslă, piele.

Volumul ocupat în toba de lucru de materialele de prelucrare este de 3...8 ori mai mare decât cel ocupat de piesele de prelucrat. Lichidul de lucru trebuie să aibă şi o uşoară acţiune chimică, aceasta favorizând productivitatea. Se folosesc soluţii acide pentru decojiri şi decapări şi soluţii alcaline pentru degresări şi neteziri. Cantitatea de substaţe chimice adăugată în apă depinde de materialul piesei şi de felul prelucrării şi variază între 5...50 g/litru. Proporţia de lichid în încărcătura totală a tobei (piese+mteriale de prelucrare+lichid de lucru) este de 7...12%. Cantitatea mică de lichid favorizează efectul abraziv al prelucrării (se recomandă pentru debavurări, decojiri, decapări), în timp ce o cantitate mai mare de lichid de lucru are ca efect o mai bună netezire a suprafeţelor prelucrate (se recomandă în cazul netezirilor, lustruirilor). Parametri regimului de lucru sunt:

� gradul de umplere al tobei ηηηηu : reprezintă raportul dintre volumul ocupat de piese, material de prelucrare, lichid de lucru şi volumul total al tobei. Acesta este de 50...60% pentru tobele rotative şi de 80% pentru tobele vibratoare şi combinate. � viteza de rotaţie a tobei (în cazul tobelor rotative) este:

Fig. 10.25. Tobă vibratoare Fig. 10.26. Materiale de prelucrare


208

• 1,2...1,5 m/s pentru debavurări şi decapări • 0,6...0,9 m/s pentru şlefuiri grosiere • 0,3...0,6 m/s pentru şlefuiri fine.

� Frecvenţa de vibraţie f este de 20...40 Hz, iar amplitudinea vibraţiei A este de 1...8 mm (în cazul tobelor vibratoare).

10.6. FINISAREA CU JET DE ABRAZIV SUB PRESIUNE Prelucrarea constă în proiectarea cu o presiune p a unui jet de abraziv asupra suprafeţei de prelucrat. Procedeul este utilizat pentru:

• curăţirea, decaparea şi netezirea pieselor cu forme complicate; • pentru pregătirea pieselor în vederea acoperirilor prin galvanizare, vopsire; • pentru pregătirea pieselor în vederea asamblării prin lipire sau sudare; • pentru obţinerea de efecte decorative pe suprafeţe.

În figura 10.27 se prezintă schema de principiu a procedeului. Jetul de abraziv e proiectat asupra suprafeţei de prelucrat printr-o duză de diametru D , înclinată sub un unghi α, de la distanţa A faţă de suprafaţa de prelucrat. Abrazivul este liber sau în suspensie în apă. Pentru a evita acţiunea corozivă a apei asupra piesei, în lichid se intoduce un inhibitor de coroziune. Abrazivul utilizat poate fi: carborund, electrocorindon, granule de oţel, fontă, bile de sticlă, nisip. Muchiile granulelor abrazivului exercită o acţiune de microaşchiere ducând la o îmbunătăţire a toleranţei de execuţie. În timp muchiile se tocesc (abrazivul fiind recirculat) efectul asupra suprafeţei de prelucrat fiind acela de deformare plastică a microasperităţilor la impactul granulelor cu piesa. Suprafeţele rezultate sunt mate şi netede. Rugozitatea minimă ce se poate obţine prin acest procedeu este Ra=0,4 µm.

Granule abrazive

Duza de lucru

Fig. 10.27. Finisarea cu jet de abraziv sub presiune


209

În funcţie de mărimea suprafeţelor de finisat, prelucrarea se poate face în exterior, în cabine speciale sau în camere de lucru (fig. 10.28)

Fig. 10.28. Finisarea cu jet de abraziv sub presiune: în exterior – a; în cabine de lucru – b; în camere de lucru - c

a.

b.

c.


210

Parametri regimului de lucru: � unghiul αααα de înclinare a jetului de abraziv este de ≈45° şi este determinat

astfel încât volumul de material îndepărtat de pe piesă în unitatea de timp să fie maxim. Experimental s-a constatat că acest volum este între 0,2...0,5 cm3/min, în funcţie de felul materialului prelucrat.

� distanţa A de la duză la piesă influenţează productivitatea procedeului. Distanţa optimă se încadrează în domeniul 40...50 mm.

� diametrul D al duzei de lucru poate fi 0,5...7 mm. � presiunea optimă a jetului de abraziv s-a determinat a fi între 6...8 daN/cm2. � mărimea granulelor abrazive este 32...150 µm.

10.7. LUSTRUIREA Lustruirea (fig. 10.29.) este o operaţie de finisare a suprafeţelor realizată prin mişcarea relativă şi presiunea reciprocă dintre sculă şi piesă. Poate avea loc cu sau fără abraziv. Rezultatul este o reducere a înălţimii neregularităţilor de pe suprafaţa piesei, provocată de uzură, dar şi de deformările plastice favorizate de ridicarea locală a temperaturii până la 200...1000°C. Stratul superficial îşi modifică proprietăţile astfel încât rezistenţa la uzură şi la coroziune cresc. Calitatea lustruirii este influenţată de aspectul suprafeţei obţinute prin prelucrarea precedentă, porii şi zgârieturile neputând fi îndepărtate prin lustruire. Se lustruiesc bine piesele simple, cu suprafeţe plane sau de revoluţie. Se evită lustruirea pieselor cu margini ascuţite, unghiuri, adâncituri, caneluri, pereţi subţiri. Sculele utilizate pentru lustruire pot avea forme diferite (fig. 10.30):

• perii, se confecţionează din fire: � textile - pentru lustruirea aluminiului;

Fig. 10.29. Imagini din timpul operaţiei de lustruire a unor piese


211

� sfoară de hârtie – pentru piese din oţel, alamă, cupru; au o mare capacitate de îndepărtare a căldurii rezultate prin frecare şi permit obţinerea unor productivităţi ridicate datorită vitezelor mari la care pot lucra;

� din păr de porc – au o elasticitate foarte mare şi sunt indicate pentru lustruirea metalelor nobile şi a pieselor de mecanică fină;

� din sisal – o fibră textilă obţinută din frunzele unui arbust care creşte în America Centrală; au o rezistenţă foarte mare;

� din materiale plastice;

• şaibe, se obţin din material textil: � postav, fetru, molton – pentru piese din oţel, alamă, cupru, piese

cromate, nichelate; � mătase, lână, flanel – pentru aur, argint, zinc

• role (fig. 10.29) • benzi, din tesături textile, metalice, din sisal sau piele.

Uneori se foloseşte şi un abraziv în suspensie într-un lichid sau sub formă de pastă de lustruit (fig. 10.31). Emulsia de lustruit este recomandată la lustruirea automată a oţelurilor inoxidabile, aliajelor de aluminiu, zinc. Pastele folosesc drept liant seul animal sau vaselina. Abrazivii utilizaţi au granulaţii de 0,1...4 µm şi pot fi: diamant, oxizi de crom, fier, beriliu, talc, etc.

Fig. 10.30. Scule utilizate pentru lustruire: perii, şaibe, benzi, role

Fig. 10.31. Emulsii şi pastă de lustruit


212

Regimul de lucru se referă la alegerea vitezei de lucru. Aceasta diferă în funcţie de materialul piesei şi felul prelucrării, încadrându-se în domeniul 20...60 m/min. Mişcările variate necesare a se efectua între sculă şi piesă în timpul lucrului sunt mişcări de rotaţie (efectuate de sculă – fig. 10.29, fig. 10.32) combinate cu mişcări de avans asigurat manual sau mecanic) executate de piesă.

Fig. 10.32. Utilaje pentru lustruire

tehnologia materialelor ii 191 capitolul 10. prelucr Ări...

Documents