indrumar TM2

  • View
    279

  • Download
    5

Embed Size (px)

Text of indrumar TM2

Lucrarea nr. 2. NCERCRI TEHNOLOGICE ALE TABLELOR I SRMELOR ncercrile tehnologice au rolul de a stabili proprietile tehnologice alematerialelor, adic capacitatea acestora de a se preta la diferite metode de prelucrare la cald sau la rece. ncercrile tehnologice le putem clasifica n dou

grupe: I. ncercri tehnologice pentru determinarea proprietilor de prelucrare primar. II. ncercri tehnologice pentru determinarea proprietilor de prelucrare secundar. n prima grup intr urmtoarele categorii de ncercri: I.1. ncercri de turnabilitate stabilesc caracteristicile de baz privindcomportarea materialului la turnare: fluiditatea, contracia, tendina de segregare,

etc;I.2. ncercri de forjabilitate stabilesc proprietile metalelor de a opune

rezisten sczut la deformare. n grupa a doua intr urmtoarele categorii de ncercri:II.1. ncercri de sudabilitate stabilesc capacitatea metalelor de a forma

mbinri sudate;II.2. ncercri de achiabilitate determin capacitatea metalelor i aliajelor

metalice de a se prelucra prin achiere;II.3. ncercri de uzur permit aprecierea durabilitii stratului superficial

n diverse condiii de frecare;II.4. ncercri de deformabilitate aprecierea proprietilor tehnologice care

se face pe baza msurtorilor i a strii suprafeelor n urma ncercrilor.n continuare se expun ncercrile de deformabilitate folosite n cadrul

laboratorului pentru verificarea caracteristicilor metalelor. Acestea sunt: - ncercarea la ndoire; - ncercarea de rsucire a srmelor; - ncercarea de ambutisare dup metoda Erichsen 2.1. ncercarea de ndoire. Principii teoretice.

Se execut asupra aliajelor feroase i neferoase pentru a verifica capacitatea metalelor de a lua diferite forme prin ncovoiere i comportarea lor n timpul

solicitrii. 2.1.1. ncercarea la ndoire simpl Const n deformarea unei epruvete rectilinii cu grosimea mai mare de 4 mm prin ndoire lent i continu n jurul unei piese, pn la formarea unui unghi ntre faa unei ramuri a epruvetei i prelungirea celeilalte ramuri ndoite.10

ncercarea se execut pe maina universal de ncercat. Se deosebesc trei tipuri de ncercri: - ndoire liber n dispozitiv cu role la diferite unghiuri sub 160 (fig. 2.1.); - ndoire n matri la anumite unghiuri (fig. 2.2.); - ndoire complet la 180 , la diferite distane ntre ferestrele interioare ale ramurilor deformate (fig. 2.3.).o o

Fig. 2.1. Schema ndoirii libere n diozitiv cu role:1 role de sprijin, 2 epruvet, 3 dorn de apsare, l = D + 3 a; D diametrul rolei de sprijin, D diametrul poansonului1 r

n timpul ndoirii epruvetele se vor

deforma, fibrele din partea exterioar se alungesc, iar cele din partea interioar se scurteaz. Epruvetele sunt standardizate, plate, rotunde sau poligonale. Lungimea se ia 5Q + 100 mm, dar nu mai mic de 200 mm. Modul de lucru:Se msoar epruveta trecnd datele

n tabelul 2.1.; Fig. 2.2. Schema ndoirii n matri: 1 - Se aeaz epruvetele pe rolele de matria, sprijin sau matri; 2 epruvet,3 poanson, l = D + 3 a - Se apas dornul n mod continuu fr ocuri asupra epruvetei pn la un unghi sub 160 ; - Pe epruvetele descrcate se msoar unghiul diedru ;1

o

11

Fig. 2.3. Schema ndoirii la 180 : 1 bacuri, 2 epruvet, 3 - distaniero

- La ndoirea la 180 dup deformarea n dispozitiv, se continu deformarea pn la 180 cnd ramurilr ajung paralele, iar pentru reglarea distanei ntre ramuri se folosesc cale de distanare. Rezultatele se trec n tabelul 2.1. Tabelul 2.1.o, o

Nr.crt.

Materialul ncercat

Dimensiunile iniiale de ale epruvetei [mm] a b d l0

Condiii de ncercat D l1

Rezultate Z

Interpretarea rezultatelor - Se examineaz starea suprafeei. Unghiul de ndoire limit se consideratins la apariia primei fisuri de maximum 5 mm pe suprafaa ntins a

epruvetei;Se apreciaz care din materiale se preteaz la deformarea plastic prin

ndoire i se apreciaz calitatea suprafeei dup aspect. 2.1.2. ncercarea la ndoire alternat. Principii teoretice.ncercarea const n ndoirea repetat la 90 , n sensuri opuse, a unei epruvete fixate la un capt, n jurul unor bacuri cu raz de racordare determinat. Se consider ndoirea alternat ndoirea epruvetei la 90 i readucerea ei la poziia iniial. Epruvetele folosite se prelucreaz din table, benzi sau srme. Dispozitivulo o

de ncercat este prezentat n fig. 2.4. Modul de lucru: - Epruvetele n stare iniial trebuie s fie plane; - Se msoar epruveta i se trec datele n tabelul de rezultate (tab. 2.2.); - Se fixeaz cu un capt ntre flcile dispozitivului;12

- Se execut ndoiri alternative pn la ruperea epruvetei. Ultima ndoire nu se ia n considerare deoarece ea nu este complet;Se pstreaz viteza de ndoire constant, iar aceasta nu trebuie s depeasc

o ndoire pe secund; Rezultatele se trec n tabelul 2.2.Fig. 2.4. Dispozitivul ncercrii de ndoire

alternant 1 suport pentru bacuri;2 bacuri schimbabile, cu diverse raze de

racordare; 3 antrenor cu fante; 4 epruvet.

Interpretarea rezultatelor - Se va reprezenta grafic variaia nr. de ndoiri f(R ) pentru fiecare material n parte; - Se vor trage concluziile asupra comportrii materialului..bac

Tabelul 2.1Nr crt Materialul ncercat Dimensiunile iniiale de epruvetei, [mm] d a b l0

ale Nr.de ndoiri ptr. urmtoarele raze ale bacurilor h R=2,5 R=5 R=7,5 R=10

ncercarea la rsucire a srmelor. Principii teoretice. Servete la evidenierea comportrii srmelor de grosime minim 0,3 mm la solicitarea de rsucire i depistarea neomogenitilor, defectelor interioare sau exterioare ale materialului. ncercarea const n rsucirea unei epruvete n jurul axei sale pn la rupere. Lungimea liber a epruvetei este L = 100d pentru srme cu 1d20, n

stare turnat, prelucrate sau neprelucrate.n urma ncercrii se pot determina

urmtoarele caracteristici: - rezistena la rupere la ncovoiere ( ),i

R=i

Mi N ;z

2

,

unde: W M este momentul de ncovoiere la rupere,

mm

Fig. 4.9 Schema ncercrii la ncovoiere.

(daNmm); W modulul de rezistenz

(mm ). Dac ne referim la fig. 4.9 ,3

M ii

.d 30

l

;

W= z

deci32

R = 8..F .d max3

8.l c = .d 3 deci0

0

R = c.F .max

Valoarea consatantei c este dat de standard pentru diferite dimensiuni de epruvete.Sgeata de ncovoiere f (mm) este deformaia epruvetei pe vertical n

punctul de aplicare al sarcinii. De obicei se msoar direct la maina de ncercat.Standardul indic pentru evitarea erorilor condiiile de ncercare din tabelul

4.4. Tabelul 4.4.Diametrul epruvetei, d (mm) 9 13 20 30 45o

Lungimea epruvetei l (mm) 220 300 450 650 1000o

Diametrul rolelor D (mm) 20 30 20 30 50 60 50 60 50 - 60

Distana dintre reazeme l(mm) 180 260 400 600 900

Raza piesei de apsare R (mm) 10 15 10 15 25 30 25 30 25 - 30

Sarcina iniial (daN) 24 46 10 20 20 40 40 - 80

Modul de lucru Se msoar dimensiunile epruvetelor i se trec n tabelul 4.5, Se aeaz epruveta la maina de ncercat, Se pune n funciune maina i se urmresc indicaiile aparatelor, Se trec rezultatele n tabel i se fac calculele necesare.32

Tabelul 4.5Nr. Material crt. Dimensiunea epruvetei do lo [mm] [mm] Lungim ea de nc.l [mm] Diametrul rolelor D [mm] Raza piesei de apsare R [m] Sarci na iniial Fi[N] Sarcina max. Fmax [N] Rezist Sgeaena la ta F, ncovo [mm] iere R [N/m m]

4.4. ncercarea la forfecare Principii teoretice Const n aplicarea asupra epruvetei a unei sarcini de forfecare, n vedereadeterminrii anumitor caracteristici. Este rar folosit i se aplic mai ales la materialele care sub form de piese finite vor fi solicitate la forfecare. Se aplic numai la materialele care au rezisten la traciune sub 50 daN/mm . n cazul ncercrii la forfecare epruveta se rupe ntotdeauna n dou sau mai multe seciuni2

(fig. 4.10). solicitarea la forfecare de cele mai multe ori nu este pur, ci este nsoit de strivire, compresiune bilateral i de ncovoieri ale materialului ncercat. Epruvete i ncercri Epruvetele utilizate sunt cilindrice sau paralelipipedice. La executarea lor trebuie avut n vedere ca ruperea s se produc la solicitarea de forfecare pur. n urma ncercrii se determin rezistena de rupere prin forfecare.Fig. 4.10. Dispozitivul folosit la ncercare 1 corpul, 2 glisier, 3 i 4 - flci de fixare, 5 falc de tiere. daN N kgf ; mm ; mm ; mm 2 ; =nS 2 2 . Fmaxr 0

unde: F este fora maxim, (daN); S seciunea iniial a epruvetei, (mm ); n numrul seciunilor de rupere prin forfecare (n cazul de fa dou) Pentru o ncercare corect de forfecare pur trebuiesc respectate datele prezentate n tabelul 4.6.max 0 2

33

Tabelul 4.6Diametrul epruvetei d (mm) de la 2 la 5de la 5 la 8

de la 8 la 12 de la 12 la 16de la 16 la 20 de la 20 la 25

Grosimea flcii fixe X (mm) 5 6 8 10 12 16

Grosimea flcii de tiere Y (mm) 5 8 12 16 20 25

Lungimea epruvetei (minim) (mm) 15 20 28 36 44 57

Modul de lucru - Se msoar dimensiunile epruvetei i se trec valorile n tabelul 4.7, - Se introduce dispozitivul i cu epruveta ntre platourile mainii universale de ncercat, - Se pornete maina, se nregistreaz indicaiile aparatului de msura i se fac necesare. calculele Tabelul 4.7Nr. crt. Materialul epruvetei Dimensiunile epruvetei l a b [mm] [mm] [mm]o o o

d [mm]o

S [mm ]o 2

Nr. de seciuni, n

F max Rezistena la (daN) forfecare r, (N/mm )2

Studiind lucrarea, studentul trebuie s gseasc rspuns la urmtoarele noiuni teoretice i practice: Definii limita de proporionalitate a unui material i explicai cum sunt lungirile specifice ale acestuia pe intervalul OA (vezi fig. 4.2); Care este punctul de pe curba caracteristic convenional (vezi fig. 4.2), n care ncepe curgerea materialului? Cum sunt lungirile specifice ale materialului pe intervalul CD?; Cum este definit acest interval? Pe ce interval de pe curba caracteristic a materialului acesta poate fi modelat (deformat plastic)? Cum este definit rezistena la rupere a unui material i n ce punct de pe curba caracteristic a materialului are loc ruperea acestuia (vezi fig. 4.2)? Explicai curba caracteristic pentru materiale tenace i materiale fragile? Ce fel de tensiuni sufer un material care este ncercat la ncovoiere (respectiv partea superioar i partea inferioar a materialului)?

34

Lucrarea nr. 5 NCERCRILE NISIPURILOR DE TURNTORIE Nisipurile de2

turntorie

sunt

substane

granulare

rezultate

din

descompunerea rocilor metamorfice sau eruptive, avnd drept component de baz

silicea (SiO ), i o anumit cantitate de component levigabil (argil).Pentru ca nisipul s fie utilizat cu succes n turntorie el trebuie s prezinte

anumite proprieti fizico chimice, dependente de o serie de factori specifici ca: forma granulelor, compoziia granulometric, coninutul de minerale nsoitoare nocive (cu punct de fuziune sczut, generatoare de gaze, etc.) i altele, a cror cunoatere se realizeaz prin ncercrile aplicate nisipurilor. 5.1. Determinarea prilor levigabile Principii teoretice Prin pri levigabile se neleg particulele minerale cu dimensiuni sub 0,02 mm prezente n nisip, fie sub form de praf ntre granule, fie sub form de pelicule n jurul granulelor de nisip, particule ce pot fi separate i nlturate prin splri repetate cu ap i un agent de dispersie. Partea levigabil a nisipurilor constituie o component nedorit a acestora, ntruct influeneaz negativ proprietile tehnologice ale amestecurilor de formare preparate din nisipul respectiv. Modul de lucru Se cntresc 25 g nisip uscat i se introduc ntr-un pahar Berzelius de 600 cm de tip nalt. Se adaug 200 cm ap i 25 cm soluia de NaOH n ap 1% ca agent de dispersie. n vas se mai introduce i o bucat de srm de oel 3 x 30 mm cu rol de agitator pentru coninutul paharului n timpul splrii. Pentru splare se va utiliza agitatorul magnetic prezentat n fig. 5.1., timp de 5 minute. Dup splare se completeaz coninutul paharului cu ap pn la 550 cm (circa 125 mm de la fundul paharului) i se las n repaus 8 minute pentru decantarea nisipului.3 3 3 3

Fig. 5.1. Agitator magnetic 1 carcas suport, 2 motor electric cu turaie reglabil, 3 magnet permanent fixat de axul motorului, 4 platoul agitatorului, 5 paharul Berzelius, 6 coninutul paharului (nisip, ap, tij de srm).

Dup decantarea nisipului substanele levigabile rmn n suspensie ndeprteaz prin sifonare folosind o eav sifon (tromp) vezi fig.5.2.35

i se

Elementul de distanare fixat de captul scurt i evii asigur sifonarea pnla un nivel de 30 mm de fundul paharului, eliminnd posibilitatea evacurii unor

cantiti de nisip din pahar.Pentru nlturarea complet a prilor levigabile, se repet splarea n

condiiile artate mai sus, pn la obinerea de ap complet limpede.Dup ultima splare i sifonare a apei, coninutul paharului se trece prin hrtie de filtru, iar dup scurgerea

complet a apei se usuc ntr-un usctor cu aer cald la temperatura de 105 C. Dup uscare masa nisipoas obinut se cntrete cu precizie i se determin prile levigabile cu relaia: % pri levigabile (P.L.) = n care: m - masa iniial a nisipului (25 g); m - masa nisipului dup splare i uscare.0 1

Fig. 5.2. Schema sifonrii 1 eav sifon (tromp); 2 paharul Berzelius

n tabelul 5.1 sunt prezentate cantitile de nisipuri conform standardelor n funcie de coninutul n pri levigabile. Tabelul 5.1

% Pri levigabile Max. 0,20 0,21 0,50 0,51 1,50 1,51 10,00 10,10 20,00 20,10 30,00

Denumirea nisipului cuaros I cuaros II cuaros III slab semigrea grea

Clasa nisipului NO2 N N N N 20 NO5 1,5 10 30

Rezultatele ncercrii efectuate vor fi trecute n tabelul 5.2. Tabelul 5.2Denumirea nisipului utilizat m, [g] m P.L. [g] [%]1,

Denumirea nisipului (dup tabelul 5.1)

Clasa nisipului (dup tabelul 5.1)

Obs.

5.2. Determinarea granulaiei Principii teoretice Granulaia este determinat de dimensiunile, forma toate proprietile amestecurilor de formare preparate.Pentru obinerea unor amestecuri de formare calitativ superioare se recomand a se folosi un nisip cu granulaie medie, uniform i cu granule

i uniformitatea

granulelor nisipului de turntorie. Prin aceste caracteristici influeneaz hotrtor

rotunjite.36

5.2.1 Determinarea granulozitii Granulozitatea (compoziia granulometric) arat repartiia procentual n masa nisipului a claselor dimensionale de granule de nisip. Determinarea granulozitii se face prin cernerea mecanic a nisipului supusncercrii, printr-un set de site diferite suprapuse, montate pe un aparat de cernere

(granulometru) ce produc micri oscilatorii n plan orizontal, fig. 5.3.Fig. 5.3. Granulometru1 motor electric, 2 curea de transmisie, 3 mecanism biel

manivel; 4 platoul granulometrului; 5 tija de ghidare a platoului; 6 coloana de sitesuprapuse; 7 dispozitiv de fixare a

coloanei de site.

Conform standardelor un set complet de site este alctuit din 14 site cu dimensiunile ochiurilor ntre 3,15 i 0,063 mm. n mod uzual pentru nisipurile de turntorie sunt utilizate sitele cu dimensiunile ochiurilor de: 1,5; 1,0; 0,6; 0,3; 0,2; 0,1; 0,06 mm i tava pentru particule sub 0,06 mm. Modul de lucru Pentru determinarea granulozitii se cntrete 100 g nisip uscat i se introduce n sita superioar a granulometrului. Dup fixarea capacului la coloana de site cu dispozitivul 7, se execut cernerea probei timp de 5 10 min. cu micri alternative orizontale a cror frecven se stabilete cu ajutorul unei rezistene variabile. Dup efectuarea cernerii, coloana de site se desface i se cntrete restul de pe fiecare sit, rezultatele se trec ntr-un tabel dup modelul tabelului 5. Tabelul 5.3Dimensiunile ochiurilor sitelor, [mm] 1,5 1,0 0,6 0,3 0,2 0,1 0,06 tava Rest pe site, [g] ; [% 2 3 1 59 20 12 1 2 Suma procentelor cumulate, [%], care trece prin site 98 95 94 35 15 3 2

37

Cu ajutorul datelor obinute i trecute n tabel se traseaz curbe cumulative a granulozitii nisipului studiat. Pentru trasarea curbei se utilizeaz un sistem de coordonate avnd n abscis mrimea ochiurilor sitelor utilizate n scar logaritmic, iar pe ordonat trecerea cumulativ prin site n procente. n fig. 5.4. este prezentat curba cumulativ pentru datele din tabelul 5.3. 5.2.2. Determinarea granulaiei medii (M50) Prin granulaie medie (M50) se nelege mrirea teoretic a ochiurilor sitei prin care ar tece 50% din nisipul cercetat.Granulaia medie M 50 se determin grafic cu ajutorul curbei cumulative

construit i prezentat n fig.5.4, la care n dreptul cifrei de 50 % se duce o linie paralel la abscis pn la intersectarea curbei cumulative. Proiecia punctului de intersecie pe abscis indic granulaia medie; n exemplul luat M 50 = 0,36 mm. Conform standardului, dup granulaia medie nisipurile pentru turntorie se mpart n cinci grupe artate n tabelul 5.4. Pentru exemplul dat (M 50 = 0,36 mm) conform tabelului 5.4 se poate stabili grupa: (M 50) 0,4 nisip cu caracteristica dimensional mijlocie.

Fig. 5.4. Exemplu de curb cumulativ

Granulaie medie M 50 n, [mm] 1,0 0,61 0.6 0,41 0,4 0,21 0,2 0,11 0,1 0,06

Tabelul 5.4 Simbolizarea grupei Caracteristica dimensional (M 50) 1 Foarte mare (M 50) 0,6 Mare (M 50) 0,4 Mijlociu (M 50) 0,2 Fin (M 50) 0,1 Foarte fin

38

5.2.3. Determinarea gradului de uniformitate (GU) Gradul de uniformitate se determin prin calcul folosind valoarea obinut pentru granulaie medie (M 50) cu ajutorul relaiei:GU = ( )4 ( )2 % % de nisip ce trece prin sit 3 M 50 % de nisip ce trece prin sit 3 M 50

Din aceast relaie n primul rnd se determin valoarea mrimilor: 2 0,36 = 0,24 4M 50 4 = i 23 = 3 0,36 0,48

3 M 50 = 3

Cu valorile obinute i cu ajutorul curbei cumulative fig. 5.4, se determinmrimile din paranteze: pornind de la punctul 0,48 mm de pe abscis cu o vertical, pn la curb, iar de aici cu o linie orizontal pn la ordonat rezult % de nisip ce trece prin site cu dimensiunea ochiurilor de 0,48 mm, n cazul nostru 93%, iar din punctul 0,24 mm de pe abscis procednd la fel ajungem la cantitatea de 21 % nisip ce trece prin sita cu dimensiunea ochiurilor de 0,24 mm. nlocuind

n relaia de baz rezult: GU = 93 21 = 72 % Pentru clasificarea nisipului dup gradul de uniformitate, standardul stabilete patru subgrupe cuprinse n tabelul 5.5. Tabelul 5.5. Gradul de uniformitate GU n, [%] >70 70 - 61 60 41 70 (GU) 70 (GU) 60 (GU) 40 Caracteristica uniformitii foarte uniform uniformitate mare uniform neuniform

Pe baza tabelului 5.5 nisipul studiat cu gradul de uniformitate GU = 72% se ncadreaz n subgrupa (GU) > 70 foarte uniform. 5.2.4. Determinarea formei i aspectului suprafeei granulelor de nisipConform standardelor forma granulelor individuale de nisip poate fi:

rotund fig.5.5.a, rotunjit fig.5.5.b, coluroas fig. 5.5.c i achioas fig. 5.5.d.S-a artat c pentru obinerea unor amestecuri de

formare cu proprieti superioare sunt recomandateFig. 5.5. Forma granulelor de nisip

nisipuri cu granule rotunde sau rotunjite, ntruct granulele de

proprieti

forme coluroase sau achioase determin tehnologice inferioare, uneori chiar sub limitele minime impuse.

Aspectul suprafeei granulelor individuale de nisip poate fi de dou tipuri: 1 - neted; 2 - rugos. Granulele netede rein mai greu stratul de liant n timp ce cele rugoaseasigur aderena mai bun a liantului i determin i rezistene mai ridicate ale i aspectului suprafeei granulelor se utilizeaz

amestecului preparat.Pentru examinarea formei

cercetarea microscopic.Nisipul de cercetat se aeaz pe o plac de sticl ntr-un singur strat, forma i aspectul suprafeei granulelor se stabilete dup numrul maxim al granulelor de

acelai fel din suprafaa cmpului vizual al microscopului.Examinarea la microscop se va face pentru cel puin trei clase de dimensiuni

ale nisipului rezultat de la proba de granulozitate.Dup efectuarea complet a determinrilor referitoare la granulozitate, granulaie medie, gradul de uniformitate, forma i aspectul suprafeelor granulelor pe baza clasificrilor i simbolizrilor recomandate de standardizare se va nota

simbolic nisipul, asemntor cu notarea nisipului din exemplu studiat: N0,5. (M50)0,4(GU) >70.b2.Studiind lucrarea , studentul trebuie s gseasc rspuns la urmtoarele

noiuni teoretice i practice:- Enumerai factorii specifici ai nisipurilor de turntorie de care depind

proprietile fizico-chimice ale acestora;- Ce se nelege prin pri levigabile i ce influen au acestea asupra proprietilor tehnologice ale amestecurilor de formare preparate din nisipul

respectiv; - Caracterizai un nisip notat astfel: N20 (M50) 0,6 (GU) 60 b1;- Ce fel de nisipuri sunt recomandate pentru a obine amestecuri de formare

cu proprieti superioare.

40

Lucrarea nr. 7 EXECUTAREA MIEZURILOR DIN AMESTEC CU LIANI ORGANICI I USCAREA LOR. 7.1. Principii teoretice Miezurile sunt elemente ale formei care reproduc golurile din piesele turnate. Deoarece miezurile sunt nconjurate din mai multe pri de metal lichid, n timpul turnrii, ele trebuie s prezinte proprieti superioare comparativ cu formele. Amestecurile de miez se prepar din nisip cuaros splat i liani organici : dextrina care confer miezului rezisten n stare crud i ulei vegetal care confer rezistena n stare uscat. Miezurile trebuie s prezinte permeabilitate i rezisten ridicat, s fie compresibile i s se dezbat uor dup rcirea piesei, caracteristici asigurate de lianii de natur organic precizai, dar i de rinile termoreactive de tipul novolacului care duc la ntrirea miezului folosind cutii de miez calde. Miezurile se execut n cutii de miez de lemn i metalice. Pentru sprijinirea miezurilor n forme, acestea sunt prevzute cu mrci. Cutiile de miez pot fi dintr-o singur bucat sau din dou pri asamblate cu bride sau cu urub piuli fluture. Miezurile n stare crud se scot din cutiile de miez pe plci de uscare plane sau profilate. ndesarea amestecului de miez n cutia de miez se poate face manual cu bttoare de lemn i mecanic prin procedee specifice: suflare i mpucare. Pentru mrirea permeabilitii miezurilor, se fac canale de aerisire, prin nepare cu vergele metalice, iar pentru mrirea rezistenei mecanice se pot introduce armturi profilate.1 - bride de strngere 2 - semicutii 3 - miez 4 - canale de aerisire

Fig.7.1. Cutie de miez din lemn

1 - armtur inelar 2 - canale de aerisire

Fig.7.2. Cutie de miez metalic dintr-o bucat44

Fig.7.3. Cutie de miez metalic din dou buci cu mai multe locauri 1 - miez; 2 - marca miezului 3 - armtur 4 - canal de aerisire

Uscarea miezurilor are ca scop creterea rezistenei mecanice a acestora(de cel puin 10 ori comparat cu miezurile crude). In acelai timp se asigur reducerea cantitii de gaze ce se degaj la turnare i a vaporilor de ap, mrind

astfel permeabilitatea. Ciclul de uscare cuprinde urmtoarele etape:nclzire lent pentru a evita evaporarea apei, doar din straturile

superficiale ale miezurilor;uscare propriu-zis cnd are loc oxidarea liantului (uleiul vegetal),

cu formarea unei structuri spaiale ce leag rigid grunii de nisip ntre ei; - rcirea miezurilor n usctor;Temperatura de uscare depinde de natura liantului, iar timpul de uscare

de grosimea miezurilor (T = 220 C). Culoarea optim este cea brun. Dup uscare miezurile se cur de bavuri.0

Fig.7.4. Plac de uscare pentru miez

amestec prin radere; Se introduc armturi metalice la sfrit sau ntre straturile ndesate, n funcie de configuraia miezului; - Se fac canale de aerisire prin mrci, cu vergele metalice; - Se scot miezurile pe plci de uscare adecvate; - Se pulverizeaz ap pe toat suprafaa miezului (pentru a compensa evaporarea inegal). - Se introduc miezurile n usctor, unde se menin pn la obinerea culori brune.S se proiecteze tehnologia de confecionare a unui miezFig.7.5. Tehnologie de confecionare a miezului45

7.2. Modul de lucru Se cur i se asambleaz cutiile de miez; Se ndeas amestecul de miez n straturi succesive cu bttoarea de lemn; Se ndeprteaz surplusul de -

(cutii de miez, plci de

uscare) pentru o pies dat (fig, 7.5). Studiind lucrarea, studentul trebuie s gseasc rspuns la urmtoarele noiuni teoretice i practice: - Ce sunt miezurile i ce rol au ele?Care este componenta amestecului de miez i care este tehnologia de execuie

a miezurilor?

46

Lucrarea nr. 8 EXECUTAREA MANUAL A FORMELOR TEMPORARE 8.1. Principii teoretice Executarea formelor este denumit pe scurt formare. Ea este operaia din procesul tehnologic al unei piese turnate, care realizeaz cavitatea ce reproduce conturul viitoarei piese. Formarea manual, dei formarea mecanizat este mult mai productiv, este o metod de baz n fabricarea pieselor turnate. Sa se poate aplica la piesele mici i simple, sau la piese meri i complice te al este singura metod de formare recomandat pentru piese unicate. Formarea manual se poate aplica la diverse metode de turnare ca: formare n rame, n solul turntoriei, fr rame, n miezuri; cea cu nai sulte posibiliti de aplicare rmnnd totui formarea n rame. Ea se poate realiza n dou sau mai multe rame. Ea se poate realiza n dou sau mai multe rame de formare dup complexitatea piesei. La formarea manual n rame de formare sunt necesare amestecuri de formare i de miez, unelte i utilaje pentru formare. Amestecul de formare este compus din nisip (SiO ), liant (argil, bentonit, ciment, silicat de sodiu, uleiuri vegetale, rini sintetice, dextrin, etc.) i materiale auxiliare (adaosuri pentru mbuntirea proprietilor amestecurilor). Modelul i miezul ne ajut s realizm cavitatea formei (modelul reproduce configuraia exterioar a piesei, iar miezul golurile interioare). Miezul la rndul lui se execut ntr-o cutie de miez i se aeaz n form pe nite locauri denumite mrci. Modelele se execut dintr-o singur bucat sau din mai multe, separarea fcndu-se prin plan de separaie. Ele au dimensiuni mai mari dect piesa finit. Surplusul la cot este constituit din adaosul de prelucrare, adaosul tehnologic i de contracie. Modelele conin i marca miezului. Modelele i cutiile de miez se execut din lemn, materiale metalice, rini sintetice, mase plastice, etc. Modelele se vopsesc dup metalul ce se va turna i anume: albastru pentru oel, rou pentru font, galben pentru aliaje neferoase, negru pentru miez, mrci de miez, maselote i reea de turnare. Planul de separaie al modelului este acelai cu al piesei i el stabilete poziia piesei n form. In majoritatea cazurilor pentru formare se utilizeaz o pereche de rame cu dimensiunile corespunztoare pieselor ce se vor turna. Ele se toarn din materiale metalice i se asambleaz cu ajutorul tifturilor de ghidare. Trusa cu unelte de turntorie la formarea manual mai cuprinde n mare urmtoarele: bttor manual, sit pentru cernut amestec, sac pentru pudr, troil, vergele, lopat, lanset, perie, sufltor pentru lichide i croet (fig. 8.1).2

47

n figura 8.2, se prezint o form pregtit pentru turnare destinatobinerii piesei 1, cu toate prile componente. Suprafaa care desparte semiforma inferioar de cea superioar se numete suprafa sau plan de separaie

al formei i este acelai cu cel de la model

Fig.8.1. Trusa cu unelte pentru turntorie 1. bttor manual; 2 - troil; 3 - lanset; 4 - croet; 5 - ac pentru guri de aerisire; 6 - vergea pentru dezbtut i extras modelul; 7 - tift de ghidare

Fig.8.2. Obinerea unei piese turnate 1 - piesa finit; 2 - model (compus din dou pri); 3 - miez; 4 - rama superioar i semiforma superioar; 5 - rama inferioar i semiforma inferioar; 6 - cavitatea formei; 7 - canale de ventilaie; 8 - tifturi de ghidare; 9 - plnie de turnare; 10 - picior de turnare; 11 - canal de alimentare

Ansamblul compus din plnie de turnare, picior i alimentare formeaz

reeaua de turnare8.2. Formarea manual a unei piese cu un singur plan de separaie i

fr miezPentru realizarea formei se utilizeaz un amestec cu urmtoarea

compoziie: nisip de Aghire, amestec utilizat, bentonit i ap.

48

Fig.8.3. Prezentarea succesiunii operaiilor la formarea unei piese simple

Pentru executarea formei trebuie parcurse mai multe operaii i anume: - Se aeaz modelul (2) pe masa (1); se aduce rama de formare (3) i pudreaz modelul i masa cu pudr de izolaie; se cerne un strat de amestec de 3o - 4o mm i se ndeas cu mna; se completeaz restul formei cu straturi de amestec ndesndu-se cu bttorul (4); ultimul strat se ndeas cu partea lat a bttorului; se ndeprteaz surplusul de amestec cu o rigl metalic; se dau canale de ventilaie (5) cu o vergea metalic i semiforma inferioar este gata (fig. 8.3 a). - Se rotete semiforma inferioar cu 180 i se aeaz rama superioar (6) cu ajutorul tifturilor de ghidare (7); se presar nisip uscat cu pudr de izolaie; se fixeaz modelul piciorului de turnare (8) i se repet operaiile de ndesare ca la semiforma inferioar; se ndeprteaz surplusul de amestec i se dau canale de ventilaie (9). - Se ridic semiforma superioar, se aeaz la 90 pe mas i se execut plnia de turnare (11); se extrage modelul pentru piciorul de turnare (8). n semiforma inferioar se execut canalul de alimentare (10) i colectorul de zgur (11) i se extrage modelul (2) cu ajutorul unei vergele (operaie denumit demulare). - Se repar eventualele defecte n cele dou semiforme i se nchide semiforma superioar peste cea inferioar cu ajutorul tifturilor de ghidare (fig.8.3 b). - Se asigur forma contra presiunii hidrostatice a metalului lichid aeznd peste semiforma superioar greuti, sau se fixeaz cu bride i forma este gata pentru turnare.0 0

8.3. Formarea manual a unei piese cu un plan de separaie i cu miezuri Pentru exemplificare vom lua tot piesa din figura 8.2. Formarea va necesita de asemenea mai multe faze: In primul rnd se analizeaz piesa i modelul i se stabilete planul de separaie. Se execut la fel ca n cazul precedent semiforma inferioar cu modelul inferior; se ntoarce semiforma inferioar la 180 , se aduce rama superioar, se aeaz modelul superior; n rest operaiile sunt aceleai ca n cazul precedent. Dup demulare se are grij ca nainte de a se nchide forma s se monteze miezul n semiforma inferioar. Fixarea miezurilor se realizeaz0

49

orientndu-le astfel ca mrcile lor s se aeze n mrcile formei, care nu sunt altceva dect negativul mrcilor miezurilor. Se verific exactitatea execuiei. Dac totul este n ordine forma se nchide, se asigur i se poate turna, 8.4. Modul de lucru - Printr-o aplicaie demonstrativ studenii i vor nsui fazele de execuie a unei forme; - Executarea individual a unei forme de ctre studeni i pregtirea ei pentru turnare; - Se va studia piesa din figura 8.4 i se va stabili planul de separaieFig. 8.4.

i poziia de turnare; se va schia modelul, miezul i o seciune prin form. Studiind lucrarea, studentul trebuie s gseasc rspuns la urmtoarele noiuni teoretice i practice: - Care este tehnologia de execuie a formelor manuale i ce rol au ele? - Care sunt etapele de turnare in forme manuale?

50

Lucrarea nr.10. TURNAREA N FORME TEMPORARE I N FORME PERMANENTE CU DETERMINAREA FLUIDITII ALIAJULUI UTILIZAT. 10.1. Principii teoretice n cadrul tehnologiilor actuale, obinerea pieselor i semifabricatelor printurnare este unul dintre cele mai rspndite procedee. Prin turnare se pot reproduce geometrii complicate, iar parametrii mecanici se pot menine constani la un numr

mare de piese. Turnarea este procedeul de obinere a pieselor din aliaje metalice n urma introducerii n stare lichid i solidificrii lor n cavitatea unei forme de turnare. Cavitatea formei reproduce negativul geometric al piesei. La stabilirea dimensiunilor cavitii formei se in cont de unele fenomene specifice procesului de solidificare i rcire, precum i de adaosurile necesare prelucrrilor mecanice ulterioare. n practica industrial se aplic numeroase procedee de turnare, difereniate prin tehnologie de execuie a formelor, prin natura materialului formei, prin modul de introducere a metalului topit n cavitatea formei, etc. n funcie de numrul de piese turnate care se pot obine cu aceeai form, procedeele de turnare se pot clasifica n: a) turnarea n forme temporare, unde forma servete pentru obinerea unei singure piese, forma distrugndu-se la dezbaterea piesei turnate; b) turnarea n forme permanente, unde se poate obine un numr mare de piese cu aceeai form; c) turnare n forme semipermanente, unde se pot efectua cteva turnri ntro singur form, dup reparaii intermediare ntre dou turnri. Este o metod mai rar aplicat n industria constructoare de maini. Dup alte criterii de clasificare, turnarea se poate efectua n forme statice sau n forme care se afl ntr-o micare de rotaie. Metalul lichid poate fi introdus n cavitatea formei cu suprapresiune (turnare sub presiune) sau fr suprapresiune (turnare static). Introducerea aliajului lichid se poate face n partea superioar a cavitii formei (turnare direct), n partea inferioar (turnare indirect) sau n planul de separaie (vezi fig. 10.1.).

Fig. 10.1. Metode de turnare ale formelor a. turnarea direct (pe sus), b. turnarea indirect (n sifon), c. turnarea n planul de separaie.

54

10.1.1. Topirea aliajului n vederea turnrii Pentru a putea fi turnate, metalele i aliajele se topesc i se supranclzescpn la o temperatur care s asigure umplerea complet a formei i o structur corespunztoare pieselor turnate. Topirea se execut n instalaii speciale, numite

cuptoare de elaborare. Topitura obinut n urma elaborrii aliajului se transport la locul de turnare cu ajutorul oalelor de turnare. Oalele de turnare n principiu se confecioneaz dintr-o manta metalic sudat din tabl de oel, cptuit la interior cu un material refractar, de obicei amot. n funcie de natura aliajului se poate utiliza oala de turnare cu dop (la oeluri) sau oal de turnare cu cioc (la turnarea fontei i a aliajelor neferoase). 10.1.2. Turnabilitatea materialelor metalice Aliajele elaborate n vederea turnrii sunt caracterizate prin proprietatea tehnologic de turnabilitate. Turnabilitatea metalelor i aliajelor este proprietatea lor de a curge i de a ocupa ntregul volum ce au la dispoziie cavitatea formei. Turnabilitatea este influenat de unele proprieti fizice a aliajului elaborat, ca: fuzibilitatea este proprietatea metalelor i aliajelor de a trece din stare solid n stare lichid. Temperatura la care se produce aceast formare definete fuzibilitatea aliajului. Tensiunea superficial este fora exercitat n suprafaa lichidului datorat interaciunii dintre atomii din stratul superficial i cei din interiorul lichidului. n general, metalele i aliajele n stare lichid au tensiunea superficial mare. Datorit acestui fapt se obin piese cu suprafee netede, fiindc aliajul lichid nu va copia ntocmai cele mai mici detalii ale suprafeei formei (de exemplu forma granulelor de nisip). Fluiditatea este proprietatea metalelor i aliajelor aflate n stare lichid de a curge cu uurin i de a umple cavitatea formei.

Fig. 10.2. Model utilizat pentru confecionarea formei pentru proba spiral.

55

n cazul turnrii unor piese cu perei subiri aliajul elaborat trebuie s aib o fluiditate foarte bun pentru a asigura umplerea complet a cavitii formei. La alegerea compoziiei chimice a aliajului dintr-un sistem binar, trebuie s avem n vedere faptul c aliajele eutectice i metalele puire au fluiditatea cea mai bun. Fluiditatea se poate determina numai practic prin mai multe procedee. Cea mai utilizat dintre acestea este proba spiral. Aceasta const n turnarea aliajului elaborat ntr-o form temporar cu cavitatea n form de spiral. Seciunea spiralei este un triunghi echilateral cu latura de 10 mm (vezi fig. 10.2. Spirala are o lungime total de 1500 mp, iar marcajele care se afl la distana de 50 mm uureaz aprecierea fluiditii.

Fig. 10.3. Elementele unei forme temporare. 1-rama superioar, 2-tift de ghidare, 3-rama inferioar, 4-miez, 5-cavitatea formei, 6-canale de aerisire, 7-plnie de turnare, 8-filtru de zgur, 9-piciorul de turnare, 10-colector de zgur, 11-canal de alimentare, 12-amestec de formare ndesat.

Alimentarea formei n aliaj lichid se realizeaz n centrul formei, iar dup solidificare se determin lungimea parcurs de aliaj n spiral. Cu ct este mai mare aceast lungime, cu att avem o turnabilitate mai bun. Cavitatea formei este obinut n amestecul de formare ndesat corespunztor n cele dou rame de formare, centrate ntre ele prin tifturile de ghidare. Aliajul lichid este condus spre cavitatea formei prin reeaua de turnare. Canalele de aerisire mresc permeabilitatea formei i permit evacuarea gazelor ce apar n timpul turnrii piesei. Separarea zgurei i a altor impuriti este asigurat prin executarea convenabil a plniei de turnare, prin introducerea unor filtre ceramice la limita dintre plnie i piciorul plniei de turnare i prin colectorul de zgur. 10.2. Turnarea n forme temporare Turnarea n forme temporare este procedeul cel mai rspndit. Este utilizat la obinerea unei singure piese, forma distrugndu-se la dezbaterea piesei turnate. Rentabilitatea acestui procedeu este asigurat de preul de cost redus al formelor

56

de turnare, constituite din materiale de forme ieftine, cum ar fi: nisipul cuaros, liantul mineral i apa.Elementele mai importante ale unei forme temporare sunt prezentate

schematic n fig. 10.3.n urma solidificrii aliajului rezult un semifabricat n care sunt nglobate

surplusuri de material necesare procesului tehnologic de prelucrare i tehnologiei de turnare. Acest semifabricat se extrage din form prin dezbatere, operaie care const din fragmentarea amestecului de formare (de obicei prin vibrare) i dezbaterea miezului. Dup ndeprtarea reelei de turnare, semifabricatul turnat este curat, iar ulterior prelucrat prin achiere, rezultnd astfel piesa finit. 10.3. Turnarea n forme permanente Prin forme permanente nelegem acele forme care rezist la un numr mare de turnri, fr s necesite remedieri. Formele permanente prezint o rezisten mecanic foarte ridicat, utilizndu-se att la turnri statice ct i la turnri dinamice. Forma permanent este executat din aliaje metalice font, oel, aliaje neferoase prin turnare sau prin achiere. Dac grosimea pereilor formei permanente este aproximativ constant, se poart denumirea de cochil, iar n caz contrar vorbim de matri. Materialul, forma i dimensiunile formelor permanentedepind de aliajul care se toarn i sunt n strns dependen cu mrimea i

configuraia piesei turnate. Constructiv, ele sunt executate fiedintr-o singur bucat, fie din mai multe buci, centrate i asamblate demontabil pe suprafee de separaie

(fig.10.4). La cochile, pentru rigidizarea ct mai bun se prevd inervuri exterioare. Cavitile i golurile piesei turnate se pot realiza cu

ajutorul miezurilor. Acestea se pot confeciona din aliaje metalice sau din amestecuri de miez. Construcia Fig.10.4. Form metalic pentru formelor permanente trebuie s turnarea unui piston permit extragerea uoar a miezurilor 1-semicochilie, 2-miezuri, metalice din piesa turnat ct i a 3-cavitatea formei. piesei din form. Pentru reducerea ocurilor termice ct i pentru obinerea unor structuri convenabile, formele permanente se nclzesc nainte de turnare, iar suprafeele lor active se acoper cu vopsele refractare.57

10.4. Modul de lucru Cu ajutorul modelului prezentat n figura 10.2. se execut o form temporar n vederea determinrii fluiditii aliajului cu proba spiral.Se demonteaz cochila existent n laborator, identificnd prile

componente i se monteaz din nou, pregtind pentru turnare.ntr-un cuptor cu flacr se topete aliajul i se toarn att n proba spiral

ct i n cochil i n forma temporar.Dup dezbaterea formei spirale se apreciaz lungimea de ptrundere a aliajului (ajutndu-ne de semnele de pe spiral care se afl la distana de 50 mm) i

se determin fluiditatea lui.Se dezbate piesa din forma temporar, se scoate piesa din cochilMaterialul t i

i vor fi

comparate din punct de vedere a calitii suprafeelor obinute.Studiind lucrarea, studentul trebuie s gseasc rspuns la urmtoarele

noiuni teoretice i practice: Ce metode de umplere se utilizeaz la turnarea n forme temporare!? Care sunt factorii care influeneaz turnabilitatea metalelor i aliajelor? Prin ce metod se determin turnabilitatea aliajelor? Care sunt particularitile turnrii n forme temporare? Care sunt particularitile turnrii n forme permanente?

58

Lucrarea nr. 12 FORJAREA LIBER MECANIC. Prelucrarea prin defromarea plastic a metalelor face parte din procedeeletehnologice la care transformrile semifabricatului in piesa finit au loc fr

producere de achii.Produsele realizate prin procedee de deformare plastic pot fi piese care servesc ca semifabricate intermediare (care vor fi prelucrate in continuare prin

achiere sau alt procedeu) sau pot fi piese finite.Principalii factori care intervin n procesele de transformare interne sunt

fore exterioare de deformare, cldura si timpul. 12.1. Operaiile de baz ale forjrii libere Principii teoreticeForjarea liber este procedeul de prelucrare a metalelor prin deformare

plastic cu ajutorul unor scule simple, plane sau profilate.Prin acest procedeu se prelucreaz oeluri carbon i aliate, aliaje de cupru,

etc.Operaiile de baz practicate la forjarea liber sunt: refularea, ntinderea,

gurirea, ndoirea, rsucirea, crestarea si debitarea.Refularea este operaia prin care se reduce nalimea semifabricatului si se obine o cretere a seciunii transversale perpendiculare pe direcia de acionare a forei. Se deosebete refularea plan (fig. 12.1.a) si refularea cu proeminene (fig.

12.1.b).n primul caz se utilizeaz scule plane, n al doilea caz scule cu caviti, in care se formaz proeminene. Pentru buna reuita a operaiei se recomand ca raportul dinte nlimea h si diametrul iniial d al semifabricatului h / d < 2,5 ,0 0 0 0

iar seciunea iniial s fie circular. ntinderea este operaia prin care se urmrete lungirea semifabricatului reducnd seciunea transversal perpendicular pe direcia de lungire (fig. 12.1.c). ntinderea poate fi privit ca o succesiune de refulri locale, realizate prin deformri succesive ale unor zone alturate, aplicnd in acest scop lovituri succesiv alturate. ntinderea poate fi: simpl, cu ltire, cu profilare, cu deplasare axial. Gurirea este operaia prin care se realizeaz seciuni goale ale pieselor forjate sau ale unor poriuni ale acestora (fig. 12.1.d). Gurirea poate fi ptruns sau nepatruns. Tierea este operaia prin care sunt separate total sau parial dintre ele diferite poriuni ale semifabricatului (fig. 12.1.e)66

ndoirea este operaia de schimbare in spaiu a orientrii axei longitudinale a piesei forjate.ndoirea se poate realiza liber sau n scule de ndoire (fig. 12.1.g). Rsucirea este operaia de rotire in jurul axei longitudinale a unei poriuni fat de alta a piesei forjate (fig. 12.1.h). 12.2. Unelte si scule folosite pentru forjarea liber se clasific in funcie de destinaia lor in urmatoarele categorii: de baz, intermediare si ajutatoare (fig. 12.2.). Din categoria sculelor de baz fac parte nicovalele (fig. 12.2.a) care pot fi plane, combinate sau profilate. Dlile, vergelele, dornurile, matriele arcuite (fig. 12.2.b,c,d,e) sunt scule intemediare iar scule ajuttoare sunt: cleti pentru ntindere, pentru refulare, prghii pentru rsucire si verificatoarele (fig. 12.2.f,g).

Fig. 12,1. Operaii de baz ale forjrii libere :

1 a - refulare simpl; refulare cu proeminene ; c - ntindere ; d - gurire ; e - tierecrestare ndoire liber ; g - ndoire n matri ; h - rsucire.

2.3. Tehnologia de forjare cuprinde mai multe etape: aducerea semifabricatului n stare de plasticitate maxima prin nclzire, trasportul semifabricatului nclzit cu o unealt adecvat la locul de forjare, execuia operaiilor de forjare cu unelte i scule adecvate, verificarea formei rezultate in urma forjrii. Documentul scris care cuprinde toate datele necesare executrii tehnologice a unui reper se numete plan de operaie. ntocmirea desenului piesei forjate (fig. 12.3) este operaia de pornire.

Fig.12.2. Unelte si scule pentru forjarea liber: a plci de berbec i de nicoval; b dalt; c vergea; d dorn; e matri arcuit; f clete; g prghie pentru rsucire67

Piesa forjat va fi dimensional mai mare dect piesa finit. Diferena dedimensiune dintre piesa finit i piesa forjat este materializat de adaosuri de

prelucrare.Surplusul de metal pe piesa forjat conditinat de limitele tehnologiei de

forjare liber se numete adaos tehnologic.

Fig.12.3. Schema ntocmirii desenului piesei forjate A-piesa forjat; B piesa finit; C adaos de prelucrare; D adaos tehnologic

Fig. 12.4. Schema pirometrului optic 1-obiectiv; 2-ocular; 3-bec cu filament special; 4-sursa de curent; 5-ntrerupator; 6-reostat pentru reglarea brut;7-reostat pentru reglarea fin; 8miliampermetru; 9-filtru de protecie; 10-filtru de lumin.

nclzirea semifabricatelor se face n scopul micorrii rezistenei la deformare a metalului i de ridicare a plasticitii acestuia. Regimul de nclzire se stabilete n funcie de calitatea materialului piesei. Pentru C 45, temperatura trebuie s se situeze nte A + (30 - 50 C) si A -(150 200 C). Msurarea temperaturii semifabricatelor nclzite se face cu ajutorul pirometrului optic. Schema acestuia este prevazut in fig. 12.4. Utilajul pe care se execut n laborator operaia de forjare liber este un ciocan autocompresor (fig.12.5).3 0 4 0

Fig.12.5. Schema de funcionare a ciocanului autocompresor 1-motor electric; 2-transmisie prin curele; 3-volant; 4-mecanism bielmanivel; 5-piston compresor; 6cilindru compresor; 7-sertrae de comand; 8-canal de evacuare; 9cilindru de lucru; 10-piston cu berbec; 11-plac de berbec cu nicoval; 12-abot; 13-manet de comand; 14-sistem de prghii pentru comanda cu piciorul68

12.4. Modul de lucru: n cadrul lucrrii de laborator se vor executa operaiile de baz ale forjrii libere i demonstrativ o pies simpl.Se vor schia etapele pentru obinerea piesei obinute prin forjarea liber,

exemplu anexa I la prezenta lucrare. Studiind lucrarea, studentul trebuie s gseasc rspuns la urmtoarele noiuni teoretice i practice: - Care sunt operaiile de baz ale forjrii libere? - Ce avantaje prezint ciocanul autocompresor? - Pe ce principiu funcioneaz pirometrul optic?

69

Lucrarea nr. 14. SUDAREA I TIEREA CU FLACR OXI GAZ

14.1. Principii teoretice n practica sudrii oxi-gaz i a tierii termice a aliajelor se utilizeaz clduradegajat de flacra produs la arderea unui amestec de oxigen cu un gaz combustibil cum ar fi: acetilen, hidrogen, metan, butan, propan, gaz de cocserie sau biogaz. Reaciile chimice produse ntre gazul combustibil i oxigen trebuie s

aib caracter exoterm i sunt nsoite ca fenomen secundar de emisia de lumin.Gazul combustibil utilizat pentru sudarea cu flacr oxigaz se alege n funcie de caracteristicile aliajului prelucrat i trebuie s asigure puterea caloric

necesar topirii locale a semifabricatelor, fapt determinat de temperatura de ardere n amestec cu oxigenul. Sudarea cu flacr oxi-gaz este un procedeu cu aplicabilitate restrns datorit productivitii sczute, dificultilor n manipulare i pericolului mare de explozie. 14.2. Sudarea cu flacr oxi-acetilenic Acetilena (C H ) datorit temperaturii mari de ardere i puterii calorice ridicate este cel mai utilizat gaz combustibil, n cazul sudrii cu flacr oxi-gaz. Flacra oxi-acetilenic are o structur complex n funcie de natura reaciilor chimice care au loc i cuprinde urmtoarele zone (fig. 14.1): a smburele nucleului format din amestec de C H + O ; b nucleul flcrii zona de ardere intens i oxidare primar2 2 2 2 2

C 2H O2

+

+

+

450.222

(1)

2

2CO H2

J

c zona reductoare puternic exoterm3 + + O2 2CO2+ H O 2CO H2 2 2 +851.940J

(2)

d zona flcrii secundare unde se produce oxidarea complet ( x = 2 4mm ). Temperatura maxim a flcrii se obine n zona reductoare, loc n care trebuie s poziionm i piesa de sudat. Cldura dezvoltat de flacra oxiacetilenic crete dar nu proporional cu consumul de acetilen i este dependent de amestecul intim al gazelor n amestec. Pentru o ardere complet, raportul volumic - ntre oxigenul i acetilena care particip la reacie, este supraunitar.0

n acest sens se poate defini:74

=QO =2

VO2

m

3

/ h / h

0

Q

H C22

V2 H2C

3

(3)

m0

- flacra oxidant = 1.2 1,5 ; - flacra normal = 1.1 1,2 ; - flacra carburant = 0,7 1.0 0

Fig. 14.1. Structura lungul flcrii

i repartiia temperaturii n

Alegerea adecvat a tehnologiei de sudare i a caracterului flcrii n concordan cu natura aliajului topit i cu grosimea tablelor, conduce la reuita unei suduri de calitate, obinndu-se o custur sudat neted i uniform, fr arderi de material. Tehnologia de sudare este influenat de urmtorii factori: raportul al amestecului O / C H ; - viteza gazului prin ajutajul arztorului;0 2 2 2

piesei n zona de temperatur maxim; - nclinaia arztorului pentru a dirija flacra fa de pies; - viteza i metoda de sudare; - grosimea i proprietile termofizice ale piesei de sudat Pentru a realiza o mbinare de calitate prin sudare oxi-gaz, este necesar spoziionm arztorul astfel nct flacra s topeasc n acelai timp ambele zone de

- poziionarea corect a

mbinare ale semifabricatelor precum i captul vergelei din material de adaos. Concomitent cu avansul n lungul custurii sudate, arztorul trebuie s efectueze micri de pendulare transversale pe axa sudurii. Aceste micri uniformizeaz temperatura n zona sudurii, prenclzesc zona de sudare i topesc marginile semifabricatelor, obinndu-se o topitur omogen. Vergeaua din metal de adaos execut micri n concordan cu arztorul, asigurnd n acelai timp compensarea topirii captului cald care nu va prsi flacra pentru a evita oxidarea lui i impurificarea cu oxizi a custurii sudate.

75

Unghiul de nclinare al duzei arztorului fa de custura sudat este dependent de grosimea tablei i este mai mare pentru piese mai groase (fig. 14.2). Pregtirea marginilor tablelor fig. 14.3 astfel nct s se asigure o topire bun a zonei de mbinare, se face n funcie de grosimea i forma piesei.

Fig. 14.2. Unghiul de nclinare al duzei arztorului fa de suprafaa metalului n funcie de grosimea piesei: 1 metal de baz, 2 arztor, 3 unghi de nclinare, 4 material de adaos.

Fig. 14.3. Pregtirea marginilor tablelor n funcie de grosimea piesei: a cap la cap cu margini rsfrnte, b cap la cap fr pregtirea marginilor, c cap la cap n V, d de col i n T.

Flacra secundar i dirijarea fluxului de cldur definete tehnologia de sudare n funcie de grosimea materialului.

Fig. 14.4. Metod de sudare nainte: 1 arztor, 2 metal de adaos, 3 metal de baz, 4 sensul de sudare, 5 cordonul de sudur, 6 rostul mbinrii.

Metoda de sudare spre nainte este aplicat n general tablelor subiri din oel cu sudabilitate bun, cu grosime pn la 4 mm, sau din aliaje neferoase cu punct de topire sczut. Arztorul dirijeaz flacra n sensul avansului de sudare,

prenclzind zona ce se va suda (fig. 14.4.).76

Metoda de sudare spre napoi fig. 14.5 se aplic tablelor groase dinoeluri cu sudabilitate acceptabil i asigur dirijarea flcrii spre zona deja sudat. n acest fel, flacra secundar menine temperatura custurii sudate i se evit

rcirea rapid cu influenele sale nefavorabile n zona influenat termic. Puterea arztorului cuantificat prin numrul becului se alege n funcie de grosimea materialului de baz i este proporional cu debitul orar al acetilenei (amestecului combustibil). Experimental au fost probate urmtoarele relaii: pentru Q =120g sudarea spre nainte; pentru Q =100gC2 H

2

C2

H

2

sudarea spre napoi.Fig. 14.5. Metod de sudare napoi: 1 arztor, 2 metal de adaos, 3 metal de baz, 4 sensul de sudare,5 rostul mbinrii, 6 cordonul de sudur.

14.3. Tierea oxi-gaz

Principii teoretice. Tierea cu flacr oxi-gaz este posibil numai dac materialul de tiat ndeplinete condiiile urmtoare: - temperatura de formare i de topire a oxizilor este mai mic dect temperatura de topire a aliajului; - reaciile de oxidare sunt puternic exoterme; - aliajul de tiat are conductivitate sczut. Pentru a amorsa tierea oxi-gaz, este necesar nclzirea local a piesei pn la apariia primei picturi topite, moment n care se proiecteaz n zon un jet de oxigen pur cu presiune de 4 10 at. n prezena oxigenului, materialul topit se oxideaz n continuare reacia este exoterm i topete alte zone, iar picturile formate sunt spulberate de jetul de gaz. n urma tierii oxi-gaz, marginile tiate sunt puternic oxidate, motiv pentru care nu se recomand sudarea lor fr o prelucrare pentru ndeprtarea oxizilor. 14.4. Aparate i accesorii Pentru sudarea cu flacr oxi-gaz se folosesc urmtoarele aparate: - generatorul de acetilen prevzut cu o supap de siguran sau o butelie de acetilen cu reductor de presiune; - butelia de oxigen prevzut cu reductorul de presiune; - trusa de sudur standard; - tuburi flexibile din cauciuc cu inserie de pnz pentru transportul gazelor; - diverse accesorii.77

Generatorul de acetilen fig. 14.6. este un aparat n care se produce acetilena ca urmare a reaciei dintre ap i carbura de calciu (carbid).CaC + 2H O = C2 2

H +Ca(2 2

)

2

(4)

Generatorul de acetilen este format dintr-un clopot metalic imersat n apaconinut de un recipient. Recipientul i clopotul metalic sunt de obicei rigidizate dar pot fi demontate pentru curire i nlocuirea carbidului. Cele dou vase formeaz un sistem de vase comunicante n care poate circula apa sub aciunea

presiunii din clopot.n interiorul clopotului, sub nivelul de echilibru al apei din vasele

comunicante se fixeaz un co metalic ce conine buci de carbur de calciu.Prin formarea acetilenei va crete presiunea de sub clopot i va scdea

nivelul apei fapt ce ntrerupe formarea acetilenei i stabilizeaz poziiile relative ale apei i carburii de calciu. Consumul de acetilen va conduce din nou la scderea presiunii - p = 0,7 atm i are ca efect reluarea ciclului de formare consum de acetilen descris mai sus. Se menine astfel o presiune cu mici fluctuaii datorate consumului n locurile unde consumul de acetilen este redus, se prefer utilizarea buteliilor de acetilen. Prin dizolvarea acetilenei n aceton i nmagazinarea lor ntr-o mas poroas coninut de o butelie de oel se poate ridica presiunea de stocare a acetilenei pn la 15 atm., fapt ce diminueaz pericolele n exploatare. n stare natural, acetilena explodeaz la aproximativ 2 atm, presiune critic ce scade cu creterea temperaturii. Supapa de siguran utilizat pentru protecia generatoarelor de acetilen mpiedic ntoarcerea accidental a suprapresiunii i a flcrii nspre acesta. Este format dintr-un vas metalic prevzut cu tuburi conform fig. 14.6 care asigur un traseu bine determinat al acetilenei. n cazul funcionrii normale, acetilena traverseaz discontinuu sub form de bule de gaz apa din supap. n cazul unei avarii explozie la arztor presiunea ntoars n supap va mpinge apa n plnia B, dar se va menine totui datorit supra-nlrii H un traseu discontinuu de bule de acetilen, care nu permite trecerea flcrii spre generator. nainte de punerea n funciune a generatorului trebuie verificat i eventual completat nivelul apei n supapa de siguran. Corect este ca apa s se gseasc la nlimea robinetului de verificare (6). Oxigenul necesar este mbuteliat n butelii de oel la presiunea de 150 at. Deoarece la sudare este nevoie de presiuni mai mici 0,510 at. este necesar utilizarea reductoarelor de presiune. Schema unui reductor de presiune este prezentat n fig. 14.7.max

78

Fig. 14.6. Generatorul de acetilen: 1 recipient, 2 clopot, 3 co metalic,4 sistem de rigidizare recipient

clopot, 5 corp supap de siguran, 6 robinet, 7 evacuare C2H2 spre furtun, 8 plnie.

Fig. 14.7. Reductor de presiune pentru oxigen 1 manometru pentru msurarea presiunii din camera de nalt presiune, 2 camer de nalt presiune, 3 supap, 4 resort de reducere, 5 manometru pentru msurarea presiunii din camera de joas presiune, 6 urub de reglare a presiunii, 7 resort de reglare, 8 tije, 9 camera de joas presiune, 10 conduct de evcacuare, 11 membran elastic, 12 robinet.

Se disting dou camere ntre care gazul de transfer prin intermediul uneisupape cu con. Oxigenul cu presiune nalt gsete supapa deschis sub aciunea arcului 7 i ptrunznd n camera de joas presiune (9) acionez asupra

membranei elastice cu o for ce comprim arcul 7 i permite nchiderea supapei 3. Presiunea din camera de joas presiune este dependent de relaia:k x = p S

(5)

unde: k caracteristica elastic a arcului 7; x comprimarea arcului datorit reglajului cu urubul 6; p presiunea de lucru; S suprafaa membranei elastice. Sistemul funcioneaz pulsator, cu frecvene dependente de debitul transferat (2005000) Hz. La flacr pulsaiile nu sunt sesizabile datorit amortizrii lor n sistemul de tuburi flexibile de transport. Trusa de sudur conine corpul arztorului cu robinetele pentru reglajul debitului, becurile de schimb i capul de tiere. Arztorul pentru flacra oxiacetilenic este prezentat n fig. 14.8.79

Fig. 14.8. Arztorul cu injector pentru sudarea oxi-gaz 1 corpul arztorului, 2 conduct de acetilen, 3 robinet de acetilen, 4 injector, 5 garnitur de cauciuc pentru etanare, 6 piuli de asamblare, 7 camera de amestec, 8 eav de amestec, 9 bec, 10 robinet pentru O , 11 conduct pentru O ..2 2

Fig. 14.9 Becul de tiere cu flacr: 1 corpul becului, 2 becul de tiere.

14.5. Modul de lucru - Se vor identifica aparatele i accesoriile care se utilizeaz; - Se stabilesc consumurile de gaz combustibil; - Se alege numrul becului n funcie de grosimea materialului sudat; - Se instaleaz i se verific aparatele i dispozitivele pentru sudare; - Se cntresc tablele nainte de sudare (m ); - Se sudeaz tablele cu ambele metode; - Se cronometreaz timpul de sudare; - Se cntresc tablele dup sudare (m ); - Se calculeaz masa materialului depus, (m ); - Se msoar lungimea cordonului L;c f d

80

- Se determin viteza de sudare (V ); n cazul tierii oxi-gaz: - Se traseaz cu cret direcia de tiere; - Se echipeaz arztorul cu duza de tiere; - Se prenclzete local zona de tiere; - Se taie tabla urmrind trasajul.s

14.6. Interpretarea rezultatelor - Se apreciaz calitatea mbinrii i a tieturilor n funcie de metod; - Se compar vitezele de sudare n funcie de metod; - Se apreciaz consumurile de acetilen i oxigen. Rezultatele i observaiile se trec n tabelul urmtor: Tabelul 14.2.

Gaz comb.

e Metoda

Calitate

Grosim

Nr. bec

Nr. Material crt.

mmf

P2O

P H m L t VssC2

Q22C H

Q2O

Studiind lucrarea, studentul trebuie s gseasc rspuns la urmtoarele noiuni teoretice i practice: Care sunt gazele cele mai potrivite pentru sudarea oxi-gaz? Cand se folosete metoda de sudare nainte i cnd cea napoi? Care sunt avantajele tierii oxi-gaz?

81

Lucrarea nr.16. STUDIUL INFLUENEI PARAMETRILOR REGIMULUI DE SUDARE ASUPRA GEOMETRIEI SI CALITII CUSTURII LA SUDAREA ELECTRIC MANUAL CU ELECTROZI NVELII 16.1. Scopul lucrrii Lucrarea are drept scop nsuirea metodologiei de elaborare a tehnologiei de sudare cu procedeul S.E., determinarea prin calcul a parametrilor regimului de sudare i a influenei acestora asupra geometriei i calitii custurii. 16.2. Calculul parametrilor regimului de sudare Elaborarea tehnologiei de sudare cu procedeul S.E. se face n mai multe etape:Etapa 1. n funcie de calitatea metalului de baz MB, de grosimea componentelor, de tipul sudurii (S cap la cap, sau S de col), de poziia de sudare i de posibilitatea de a suda dintr-o parte (notat 1p), sau din ambele paricc co

a

(notat 2p), se aleg tipul i dimensiunile rostului.Etapa 2. Tipul i dimensiunile rostului, mpreun cu factorii enumerai la prima etap, determin alegerea tipului electrozilor nvelii, diametrul electrozilor de,

numrul de treceri nt i aezarea lor n rost. Diametrul electrozilor de se stabilete n funcie de grosimea materialului de sudat la sudarea cap la cap, sau n funcie de cateta k la mbinrile de col. Valorile recomandate pentru de sunt date n tabelele 16.1 si 16.2: Cunoscnd diametrul electrodului, la sudarea mbinrilor cap la cap, seciunea custurii depuse la o trecere se calculeaz cu relaiile: -pentru primul strat depus la rdcina cordonului: A = (68) x de [mm ] (1) -pentru straturile urmtoare: A = (812) x de [mm ] (2) Tabel 16.1 Alegerea diametrului electrodului n funcie de grosimea componentelor2 2

Tabel 16.2 Alegerea diametrului electrodului n funcie de cateta K a mbinrii de col

Aria necesar cordonului mbinrii de col, sau n T, se poate calcula n funcie de cateta K a cordonului de sudur i de coeficientul de supranlare Ky:87

A =K x K /2 [mm ] (3) Valorile coeficientului K sunt date n tabelul 16.3:n y 2 2 y

Tabel 16.3 Valorile coeficientului K n funcie de cateta K a mbinrilor de coly

Cunoscnd aria custurii A , aria primei treceri A si ariile celorlalte treceri A , se determin numrul de treceri cu relaia:c 1

- A (fig.5.1) poate fi calculat cunoscnd aria rostului A : A = (1,1 1,4) A r (5) Relaia (5) se aplic la sudurile cap la cap. n mod frecvent, prima trecere se sudeaz cu un electrod cu diametrul mai mic (3,25 mm, sau mai mic) i celelalte cu diametrul mai mare.r

Fig. 16.1 Aria rostului i aria custurii Adncimea de ptrundere a custurii p la o trecere, se stabilete cu relaia : p = (0,3 0,5) r [cm] (6) unde: r = 0,0022 (E )1/2 E =energia liniar i se determin cu relaia: E = x U x I / Vs (7) n care: = randamentul termic; = 0,7 0,9; U = tensiunea arcului [V]; I = curentul de sudare [A]; V = viteza de sudare [cm/s]. Cunoscnd de, se determin curentul mediu de sudare Is, folosind regresia: Is = 62,5 x d - 50 [A]; (8)l s s s e

88

Relaia (5.8) se aplic pentru electrozii cu pulbere de fier n nveli - E . Pentru celelalte genuri funcionale, regresiile liniare sunt: Is = 56,25 x d - 75 [A]; - pentru electrozi slab aliai (9) sau Is = 2,5x d + 35,5x d e - 18 - pentru electrozi nealiai (10) Is= 2,7xd e +25x d -11 - pentru electrozi aliai (11) Relaiile sunt valabile pentru1,6 > d < 8,0 [mm]; Tensiunea arcului este recomandat de productorul de electrozi. Dac lipsete aceast informaie, Ua poate fi calculat cu relaia: U = 0,05 x Is+10 [V]; (12) Viteza de sudare. Depinde de metalul de baz prin energia liniar admis s se introduc la sudare (materiale sensibile sau nu la supranclziri), aria trecerii, tipul i diametrulu e 2 2

electrodului, poziia de sudare, etc. Este un parametru mai greu de controlat.

Pentru calculul vitezei de sudare se pot utiliza urmtoarele relaii. a) Folosind = coeficientul de depunere [g / Axh]d

unde: I = curentul de sudare (A) = densitatea materialului (g / cm ) pt. oel = 7,8 g/cm . A = aria trecerii (mm ) Coeficientul de depunere d depinde de tipul nveliului i diametrul acestuia. n tabelul 16. 4 se dau valorile lui d pentru electrozii bazici: Tabel 16.4 Coeficientul de depunere n funcie de diametrul electrodului deS 3 3 2 d

b) Folosind corelaia statistic:

Produsul k x v este determinat cu ajutorul unei corelaii statistice, funcie deS

diametrul electrodului i aria trecerii realizat cu electrodul respectiv. n tabelul 16.5. sunt date valorile produsului k x v n funcie de diametrul electrodului. Tabel nr. 16.5 Valorile produsului k x v n funcie de diametrul electrodului dS S e

89

Viteza de sudare la sudarea manual se poate determina informativ cu relaia: Vs = x Is/3600 x x AI [cm/s]; (16) n care: Vs =viteza de sudare; =coeficientul de topire al electrozilor; =(812 )[g/Ah] =densitetea [g/cm ]; A =seciunea cordonului depus la o trecere[cm ]. n acest fel, tehnologia sudrii a fost elaborat, fiindc s-au determinat toi parametrii tehnologici P.T., care o definesc.t t t 3 2

16. 3. Desfurarea lucrrii a) Materiale utilizaten vederea efecturii lucrrii, se va folosi ca metal de baz tabl de oel calitatea

OL 37.1K.,cu grosimea de 5 i respectiv 10 [mm]. Se vor debita cte 4 probe din fiecare grosime de material, conform fig. 16.2; Pentru sudare se vor folosi electrozi SUPERTIT. Poziionarea plcilor n vederea sudrii i respectrii rostului, se va face prin puncte de sudur, realizate cu electrozi SUPERTIT, d = 3,25 [mm]. b) Stabilirea tehnologiei de sudare Avnd grosimea i calitatea metalului de baz, se determin conform metodologiei prezentate, urmtoarele mrimi: Diametrul electrozilor -d ; Numrul de treceri -n ; Curentul de sudare -Is; Tensiunea arcului -Ua; Viteza de sudare -Vs; Energia liniar -E ; Ptrunderea custurii la fiecare trecere - p. Mrimile se vor determina att pentru varianta a, ct si pentru varianta b din fig.16.2.e

90

Fig.16.2 Forma i dimensiunile probelor c) Sudarea probelor I. Respectnd valorile lui I , U , v , calculate pentru fiecare grosime de material, se va executa sudarea probei cu grosimea de 10 [mm]; II. Meninnd U i v constante, se mrete I cu (15 20) [A] i se sudeaz pe o lungime de 125 [mm], proba a, respectiv proba b ( al doilea lot din cele patru probe), apoi se micoreaz Is fa de valoarea calculat cu 1520 [A] i se sudeaz poriunile rmase nesudate; III. Se menin I si v constante i se sudeaz lotul trei de probe, mrind i apoi micornd U , cu aproximativ 5 V, similar punctului II; IV. Se menin I si U constante, i se execut sudarea celui de-al patrulea lot de probe, mrind i micornd apoi viteza de sudare. d) Interpretarea rezultatelor Dup rcirea probelor sudate, se vor seciona transversal pe cordonul de sudur.s s s s s s

Se vor examina vizual seciunile cu ajutorul unei lupe cu ordinul de mrire de 10x. Se vor desena cordoanele de sudur prezentndu-se variaia geometriei custurii,

n funcie de parametrii regimului de sudare. Pe baza calculelor efectuate i a msurrii lui p, b, h, se va completa tabelul 16.6: Tabel 16.6 Mrimile calculate i msurate n cadrul lucrrii

Se vor ridica graficele variaiei lui p, b, i h n funcie de variaia lui I , U i v .s s

91

Lucrarea nr. 17. SUDAREA ELECTRICA PRIN PRESIUNE

17.1. Principii teoretice Sudarea prin presiune este metoda de mbinare nedemontabil prinintermediul forelor de legtur interatomice, care se realizeaz sub aciunea unor fore transmise pieselor de sudat, cu sau fr nclzirea local a zonei de mbinare

(uneori pn la topire) i fr utilizarea unui material de adaos. n funcie de temperatura maxim ce se atinge n timpul sudrii sub presiune, se consider: - Sudare la rece procedeul la care nu se atinge temperatura de recristalizare; - Sudare la cald procedeul la care au loc recristalizri n custur sau n zona de mbinare. Sudarea sub presiune la cald se realizeaz n stare solid sau cu topire. Metodele de nclzire pot fi foarte diferite: nclzire electric prin rezisten, cu flacr oxigaz, prin C.I.F., prin frecare, cu energie nmagazinat, etc. Cele mai rspndite procedee de sudare prin presiune se bazeaz pe nclzirea electric prin rezisten a zonei de mbinare. Tehnologia de sudare const n nclzirea local a pieselor n contact, cldura fiind produs la trecerea curentului electric printr-un circuit de conductori, conform legii Joule-Lenz. Dac n timpul nclzirii, intensitatea curentului i rezistena circuitului nu se menin constante, este valabil relaia:t

Q = 0,24

0

. I .R dt2

Q este cantitatea de energie caloric, n [J]; R rezistena ohmic a circuitului, n []; I intensitatea curentului n secundarul transformatorului, n [A]; t timpul, n [s]. Dup poziia reciproc a pieselor de mbinat, sudarea electric prin presiune poate s fie sudare cap la cap, n puncte i n linie. 17.2. Aparatur i utilaje Utilajele folosite pentru sudarea electric prin rezisten, trebuie s asigure regimul electric (curentul i tensiunea la mrimea i caracteristicile prescrise) i regimul mecanic (forele de presare). Alimentarea cu energie electric se realizeaz de obicei de la transformatoare construite special, de puteri uzuale ntre 0,5....500 kVA, putnd furniza cureni foarte mari de 5.000....30.000 A, la tensiuni secundare relativ mici, de 0,3...25 V.92

unde:

n funcie de mrimea i forma custurii, sistemele de realizare a forelor depresare sunt foarte diferite, electrozii putnd fi acionate de dispozitive mecanice,

pneumatice, hidraulice sau electrice, comandate manual, mecanizat sau mixt.Piesele contact (electrozii) utilizate la sudarea electric prin presiune, trebuie

s ndeplineasc trei condiii: - S conduc curentul de sudare n zona mbinrii; - S transmit pieselor fora necesar pentru sudare; - S asigure disiparea rapid a cldurii din zona de sudare. n acest scop, se utilizeaz aliaje pe baz de Cu, aliate cu diferite elemente: Cr, Cd, Be, Zn, Ni, Co, etc. n majoritatea cazurilor, piesele de contact sunt prevzute cu sisteme de rcire cu ap. 17.3. Sudarea cap la cap Sudarea electric prin presiune cap la cap const n realizarea mbinrii n stare plastic sau topit, sub aciunea unei fore. nclzirea se realizeaz prin rezistena de contact a prilor frontale ale pieselor de mbinat, prinse ntre dou dispozitive de strngere prin care se transmite att curentul electric de la secundarul transformatorului de sudare ct i fora necesar pentru realizarea mbinrii (Fig.17.1). n funcie de tehnica de nclzire i presare, se disting dou variante de baz ale procedeului: Sudarea cap la cap n faz solid care se realizeaz n dou faze: a) nclzirea piesele cu prile frontale prelucrate i curate sunt aduse n contact (datorit forei de presare, rezistena de contact ntre cele dou piese are o valoare redus), iar poriunea dintre piesele de contact se nclzete datorit rezistenei ohmice pn la temperatura de2

Fig.17.1. Schema i fazele sudrii cap la cap 1-piesele de mbinat, 2-pese de contact, 3sursa de curent (transformator), 4-contactor a-faza de nclzire, b-faza de refulare (F 2l )1 2 1 2

deformare plastic (900...1200 C la oel); b) Refularea se realizeaz prin mrirea forei de presare (F Fig.17.1.b p =300...500 Mpa). Dup rcire, mbinarea prezint o ngroare i o scurtare de refulare.o 2

Sudarea prin topire intermediar este procedeul la care, pe suprafeele frontale ale pieselor se obine o pelicul de metal lichid care este expulzat din93

interstiiu mpreun cu oxizii i impuritile n timpul unei refulri cu vitez ridicat. mbinarea se realizeaz i n acest caz n dou faze: nclzire i refulare.Topirea intermediar a suprafeelor frontale se poate realiza prin dou

metode:Topirea direct se realizeaz prin topirea capetelor cu vitez redus i la presiuni mici, dup ce sursa de curent este cuplat. Contactele pariale i imperfecte (avnd rezisten de contact ridicat), conduc la nclzirea

rapid a capetelor de mbinat pn la topire.Topire cu prenclzire este asemntoare cu tehnica precedent, cu singura deosebire, c este precedat de o prenclzire prin contactele intermitente realizate n urma unor impulsuri de presiune urmate de

ntreruperea contactelor (prin atingeri repetate ale capetelor pieselor).n urma refulrii, piesa sudat prezint i n acest caz o ngroare i o

scurtare.La sudarea prin topire intermediar, mbinarea este de calitate superioar, deoarece impuritile i oxizii sunt expulzai mpreun cu stropii de metal formai

n timpul nclzirii. Principalele dezavantaje la aceast metod sunt complexitatea procedeului i productivitatea lui redus. 17.4. Sudarea n puncteFig.17.2. Schema sudrii electrice prin puncte 1-transformator, 2-electrozi, 3piese de sudat, 4- contactor R rezistena punctului de contact ntre piesele de sudat Re rezistena de contact dintre electrod i tabl R rezistena metalului de bazc m

n principiu, sudarea electric n puncte se realizeaz prin trecerea unui curent printr-un contact, nclzirea acestuia datoritunei rezistene de contact ridicate, presarea i rcirea sub presiune. Simultan se pot realiza unul sau mai multe puncte de sudur. Sudarea n puncte se poate realiza din

dou pri sau dintr-o singur parte. Sudarea electric prin presiune n puncte din dou pri (Fig.17.2) se realizeaz ntre piesele (3) cu electrozi (2) alimentai de la un transformator (1) sub aciunea celor dou fore F egale i de sens contrar. Conectarea la sursa de curent se face dup realizarea presiunii dintre piesele de mbinat. Datorit rezistenei de contact de valoare ridicat dintre piesele de sudat (R ), zona de contact se va nclzi. La creterea temperaturii, rezistena de contact se micoreaz, n schimb crete rezistivitatea pieselor, astfel ca sursa termic se extinde n jurul zonei de contact, crend un nucleu sudat, format din materialele celor dou elementec

94

asamblate. Dac se menine nclzirea, punctul crete odat cu topirea nucleului.Din aceast cauz, curentul trebuie ntrerupt fiindc n caz contrar punctul topit

crete pn la strpungere. Dup rcirea metalului topit, se obine punctul sudat.Tehnologia sudrii n puncte presupune corelarea parametrilor principali ai procesului: curentul de sudare, durata de conectare, fora de apsare, diametrul

electrozilor i calitatea suprafeelor n contact.Pentru fiecare variant a sudrii n puncte (material, diametrul punctului, fora de strngere) se poate trasa o diagram de sudabilitate (Fig.17.3). Pentru un curent de sudare inferior curentului I , sudarea nu poate avea loc, orict ar crete timpul. De asemenea, punctele cu coordonatele t respectiv I, aflate n zona A, indicmin

imposibilitatea realizrii unui punct de sudur. Pentru realizarea unui punct, parametrii procesului de sudare trebuiesc alei n zona B. Putem opta pentru un Fig.17.3. Diagrama de sudabilitate la regim de sudare dur (I ,t ) sau pentru sudarea electric n puncte un regim moale (I , t ). Dac parametrii sunt alei n zona C, se nregistreaz o supranclzire i o mprocare de metal topit ntre electrozi i piesele de sudat.1 1 2 2

n afar de sudarea electric prin presiune din dou pri, exist

i alte

variante, cum ar fi: sudarea dintr-o singur parte, sudarea n relief, sudarea cu energie nmagazinat, etc. 17.5. Sudarea electric prin presiune n linie Este o metod de sudare care se realizeaz n aceleai condiii ca i sudarea n puncte, ns n unele situaii succesiunea de puncte pot fi parial suprapuse, rezultnd astfel o custur etan.Fig.17.4. Sudarea n linie 1-rol superioar, 2-table de mbinat, 3-rol inferioar, 4-transformator

La acest procedeu, electrozii sunt nlocuii cu role (Fig.17.4.). Cel puin

95

una dintre role este antrenat mecanic. Amndou sunt confecionate din Cu sau aliaj de cupru, sunt rcite cu ap i acioneaz cu o for de presare asupra tablelor ce urmeaz a fi mbinate. Regimul electric este mai dur ca la sudarea n puncte, datorit pierderilor prin cureni disperi. n funcie de parametrii tehnologici (curentul de sudare, fora de presare i viteza periferic a rolelor), sudarea n linie se poate realiza prin mai multe metode: - Prin rotirea continu a rolelor, presiunea constant i deconectarea periodic a curentului; - Prin rotirea continu a rolelor, presiune constant i meninerea constant a curentului de sudare; - Prin rotirea continu a rolelor i modularea curentului prin variaia presiunii; - Sudarea n pai cu presarea constant i micarea rolelor n contratimp cu conectarea curentului. Sudarea n linie se aplic pentru mbinri de rezisten (puncte ndeprtate) i de etaneitate (puncte suprapuse). 17.6.stabili parametrii

Modul de lucru i interpretarea rezultatelorregimurilor de sudare n funcie de dimensiunile

Dup identificarea prilor componente ale instalaiilor de sudare, se vor semifabricatelor. Se vor executa practic urmtoarele mbinri:Sudarea electric prin presiune cap la cap n stare solid i prin topire

parial; - Sudarea prin puncte cu regim dur i regim moale; - Sudarea n linie prin puncte ndeprtate (de rezisten) i prin puncte suprapuse (de etaneitate). Parametrii regimurilor de sudare se vor trece n Tab.17.1. Se va aprecia calitatea mbinrilor obinute folosind diferite regimuri de sudare. Tab.17.1. Proced Material Dimensiu eul de ul de nile sudare sudat epruvetei [mm]Cap la

U I [kA] [V]s

t [s]

F F V [kN] [kN] [m/mi n]s r s

Obs.

cap n puncte n linie

96

Studiind lucrarea, studentul trebuie s gseasc rspuns la urmtoarele noiuni teoretice i practice: - Care este principiul sudrii electrice prin presiune?Care este diferena dintre sudarea electric prin presiune cap la cap n

stare solid i sudarea cap la cap prin topire intermediar?Care este semnificaia unui regim dur i a unui regim moale la sudarea

electric n puncte?Prin ce tehnici (ce parametrii tehnologici) se poate realiza sudarea

electric prin presiune n linie?

97

Lucrarea nr. 18 STABILIREA TEHNOLOGIEI DE SUDARE PRIN PROCEDEUL MIG, DETERMINAREA PARAMETRILOR REGIMULUI DE SUDARE. 18.1. Scopul lucrrii Lucrarea are ca scop stabilirea tehnologiei de sudare a unor plci din oel nealiatcu coninut sczut de carbon, efectuarea sudrii ( aplicnd tehnologia stabilit) i verificarea influenei parametrilor regimului de sudare asupra calitii sudurilor

realizate. 18.2. Instalaia folosit la sudareIn figura 18.1 sunt prezentate elementele componente ale unei unei instalaii de

sudare MIG / MAG.:

Fig.18.1 Elementele componente ale unei instalaii de sudare M.I.G 1-Surs de curent continuu (convertizor, redresor, etc.); 2 - semiautomat de sudare; 3electrosupap de gaz; 4- rola (bobina) cu srm electrod; 5 -pistolet de sudare; 6-butelie cu gaz inert; 7 - reductor de presiune; 8 -cupla pentru alimentarea de la reeaua trifazat; 9 - metal de baz; 10 - ansamblu motor-reductor pentru acionarea rolelor de antrenare a srmei; 11-role de antrenare.

Instalaia pentru sudare MIG/MAG se compune din urmatoarele pri principale: Sursa de curent; Semiautomatul pentru realizarea avansului srmei electrod cu vitez reglabil

v; Pistoletul de sudare i cablurile aferente; Butelia ce conine gazul inert ( sau activ) cu reductor de presiune i manometre.e

18. 3. Elaborarea tehnologiei de sudaren vederea elaborarii tehnologiei de sudare, este necesar s se cunoasc

urmatoarele: Calitatea metalului de baz ce urmeaza s fie sudat; Grosimea metalului de baz; Tipul mbinrii (cap la cap, de col etc. ).98

Aceste informaii se extrag din desenele de execuie ale subansamblului sau ansamblului sudat. Cunoscnd calitatea metalului de baz din SR EN se alege marca srmei astfel nct s fie compatibil cu calitatea metalului de baz. Cunoscnd grosimea i calitatea metalului de baz, din tabele tehnologice, sau din STAS se aleg forma i dimensiunile rostului. Se recomand: Pentru grosimea componentelor = (35) [mm] rost n I; Pentru grosimea componentelor = (520) [mm] rost n V; Pentru grosimea componentelor = (1540) [mm] rost n X; n general pentru grosimi > 20 [mm] rost n U. n funcie de grosimea a componentelor de sudat, se alege diametrul srmei electrod de: Pentru = 1 [mm] de = 0,60,8 [mm]; Pentru = 25 [mm] de = 0,81 [mm]; Pentru = 6 [mm] de = 0,81,2 [mm]; Pentru = 712 [mm] de = 11,6 [mm]; Pentru 12 [mm] de = 1,62,4 [mm]. Debitul gazului de protecie se alege n limitele: D = 810 l/min. pentru = 15 [mm]; D = 912 l/min. pentru = 512 [mm]; D = 1215 l/min. pentru > 12 [mm].G G G

18. 3.1 Calculul parametrilor regimului de sudare Pentru determinarea parametrilor regimului de sudare, se vor parcurge urmatoarele etape:a) Se alege modul de trecere a picturilor de metal topit prin coloana arcului dup

cum urmeaz:- sub form de picturi ce scurtcircuiteaz periodic arcul electric- sudare cu arc

scurt - short arc (sh) pentru grosimi mici de material (sub 3 mm) ;- sub form de picturi foarte fine, pulverizate spre baia de metal topit sudare

spray arc (sp) pentru grosimi de material ce depesc 3 mm.b) n funcie de modul de sudare ales sh, sau sp i de diametrul electrodului, se

calculeaz curentul de sudare Is, folosind relaiile: a. trecere sh: I = 125,5 d - 32,5 [A]; (1) (2) b. trecere sp: I = 370 d - 67d 2 - 78 [A]; relaiile fiind valabile pentru de = 0,82,4 [mm]. c) Tensiunea arcului Ua se determin cu relaia: (3) Ua 13,34 + 0,05 I [V]. d) n funcie de valoarea calculat pentru curentul de sudare folosind informaiile din tabelul 18.1, se stabilete lungimea liber a srmei electrod. Tabel 18.1sp e e s

99

Lungimea liber a srmei electrodViteza de sudare vs, se calculeaz cunoscnd: -produsul KV pentru orice metal, sau aliaj metalic; -produsul KV , valabil pentru oeluri folosite n construciile sudate. n tabelul 8.2 sunt date valorile produselor KV si KVs, n funcie de modul des s s

trecere a picturilor de metal topit prin arcul electric Sh si Sp, fiind considerat

seciunea unei treceri, egal cu seciunea srmei electrod utilizat. Se determin aria rostului Ar. Aria de calcul va fi: A = (1,11,3) A ; ( 8.4) Se determin coeficientul K: (5) K=4A /d Unde A = aria unei treceri; fiind determinat K, folosind datele din tabelul 18.2, se determin viteza de sudare ,V [cm/min.].ti 2 ti s

Tabel 18.2

Valorile produselor KV si K V n funcie de de i modul de trecere Sh sau Sp. Viteza de avans a srmei se determin pornind de la faptul c seciunea unei treceri la naintarea arcului cu viteza V , trebuie s se realizeze cu seciunea srmei de sudur, ce nainteaz n arc cu viteza V :s s s e

(6)

100

18. 4. Desfurarea lucrrii Se elaboreaza tehnologia de sudare MIG a unor plci din oel nealiat cu coninutredus de carbon, cu dimensiunile 250 100 5s s

i respectiv 250 100 10,

mbinrile fiind cap la cap i de col, conform fig.18.2. Se determin prin calcul I , U , V , V ;Valorile calculate se vor compara cu cele existente n tabele tehnologice; se

sudeaz probele utiliznd parametrii determinai. Se preleveaza probe din mbinrile realizate i se cerceteaz vizual aspectul custurii.

Fig.18.2 Forma i dimensiunile probelor

Se completeaz tabelul:

Se interpreteaz datele obinute, fcndu-se aprecieri asupra ratei depunerii, a pierderilor datorate stropirii i a calitii mbinrilor sudate.

101

Lucrarea nr. 20 DETERMINAREA PARAMETRILOR TEHNOLOGICI LA SUDAREA OELURILOR NEALIATE CU PROCEDEUL MAG. 20. 1. Scopul lucrrii Lucrarea are drept scop determinarea parametrilor regimului de sudare MAG a unor probe din S235 (OL37K)si studiul influentei acestora asupra geometriei si calitii custurii. Schema de principiu a instalaiei de sudare este prezentat n figura 20.1

Fig.20.1. Schema instalaiei de sudat in mediu protector de gaz activ 1- material de baza; 2 - baie de metal topit; 3 - perdea de gaz de protecie; 4-custura; 5-arc electric;6 - srma de sudur; 7- pistolet de sudare; 8 - clapeta de actionare rapida; 9 - cablu electric; 10 - dispozitiv de avans al sarmei electrod si distributie a gazului de protectie; 11intrerupator pentru alimentarea dispozitivului 12 - potentiometru pentru reglarea vitezei de avans a sarmei; 13 - ampermetru;14 - sursa de sudare; 15 - potentiometru pentru reglarea curentului de sudare; 16 - intrerupator pentru alimentarea de la retea a sursei de sudare; 17 intrerupator pentru alimentarea circuitului de sudare; 18 - potentiometru pentru reglarea tensiunii arcului;19 -voltmetru; 20 - furtun de gaz; 21 -reductor de presiune; 22 - uscator cu incalzitor de gaz; 23 -robinetul buteliei de gaz; 24-butelie de gaz.

20.2. Calculul parametrilor regimului de sudare Determinarea prin calcule a parametrilor regimului de sudare se va face parcurgnd mai multe etape. Parametrii regimului de sudare sunt : I = intensitatea curentului de sudare: [A]; U = tensiunea arcului: [V]; U = tensiunea de mers in gol: [V]; v = viteza de sudare: [cm/min]; v = viteza de avans in arc a srmei electrod: [cm/min]. Parametrii tehnologici sunt: Tipul si diametrul srmei electrod; Felul gazului de protecie;s o s

107

Lungimea libera a srmei : h ; Distanta duz - piesa; Modul operator; Debitul gazului de protecie; Numrul de treceri i ordinea de sudare. Pentru stabilirea parametrilor regimului de sudare, se va proceda astfel: Etapa 1. Se alege modul de transfer al picturilor de metal topit prin coloana arcului. Transferul picturilor de metal topit prin coloana arcului se poate face in mai multe moduri, doua dintre modurile posibile fiind cele mai utilizate: Trecerea in arc scurt Sh (short arc) - caracteristica sudarii in cureni mici a grosimilor de material mici de 34 [mm]; transferul se face prin scurtcircuitri repetate ale arcului electric(100200 scurtcircuite/secunda), baia fiind mai puin calda si mai uor de controlat. Trecerea in forma de jet fin a picturilor Sp (spray arc) folosita la sudarea grosimilor mai mari de 5 [mm], caracteristica sudarii cu cureni mari. Modul de transfer depinde in principal de curentul de sudare, de lungimea arcului, tensiunea arcului si poziia pistoletului fata de piesa. Valorile limita pentru curentul de sudare, in funcie de modul de transfer si diametrul srmei electrod, sunt redate in tabelul 7.1: Intre valoarea maxima a curentului Short arc si valoarea minima a curentului Spray arc, transferul picturilor este mixt. Etapa 2. In etapa a doua, stabilirea parametrilor tehnologici se face astfel: Diametrul srmei electrod - d se alege in funcie de natura si grosimea MB; Natura gazului de protecie in funcie de natura MB si condiiile de stabilitate ale arcului; Lungimea libera a srmei electrod se stabilete in funcie de diametrul srmei si modul de transfer conform datelor din tabelul 20.2. Tabel 20.1 Modul de transfer al picturilor de metal topit prin coloana arcului n funcie de diametrul srmei i curentul de sudare

Distanta duza - piesa se alege intre 10 20 [mm]. Lungimea libera a srmei electrod se alege din tabelul 20.2; nclinarea pistoletului este de 65 80 fata de orizontala; Debitul de gaz D = 10 - 20 [l/min].0

108

Tabelul 20.2 Lungimea liber n funcie de diametrul srmei electrod picturilor de metal topit

i modul de trecere a

Curentul de sudare: I = 125,5d 32,5e

2e

I = -67d + 370d e 78 Tensiunea arcului se calculeaz cu relaia: U = 13,34 + 0,0505 I [V]; Tensiunea de mers in gol:s

(1) (2) (3)

(4) U = U + 4 10 I [V]; Viteza de sudare se determina folosind nomograma 20.1 sau, cunoscnd valorile produsului k prezentate n tabelul 7.3. Se calculeaz valorile coeficienilor k. Calculnd raportul k / k vor rezulta vitezele de sudare v . Se calculeaz aria rostului A . Aria custurii va fi: A = (1,11,3)A ; (5) Se alege numarul de treceri n ;o s vs vs s t

-2

Fig.20.2 Nomograma pentru determinarea parametrilor regimului de sudare MAG.

Se determina coeficientul K: K = 4 A / d (7.6) unde A = aria unei treceri; fiind calculat coeficientul K, cu ajutorul valorilor din tabelul 20.3, se determin Vs [cm/min.]. Viteza de avans se determina cu relaia: V = 4 v A / d 2 (7)ti 2 i ae s e

unde: A=seciunea provenit din topirea materialului de adaos [mm ]; A = 0,5 A pentru rostul in I; A = 0,7 A pentru rost in [V]; A = (0,8-0,9) A pentru rostul in [U];109

2

Tabel 20.3

A = seciunea cordonului de sudur [mm ].2

Valorile produsului k n funcie de modul de transfer al picturilor i diametrul srmei electrodvs

3) Modul de lucru Folosind metodologia prezentat se stabilete tehnologia de

sudare prin procedeul MAG a unor plci din S235 (OL37K) cu dimensiunile: 300 125 5 i 300 125 10 (mm) Cu parametrii stabilii se execut suduri n plan orizontal; Variind curentul de sudare i pstrnd toi ceilali parametrii neschimbai, se va

urmri modul de transfer al picturii; Se controleaz vizual cu lupa i dimensional cordonul de sudur. Se va completa tabelul 20.4 Se vor ridica graficele: p = f(Is), p = f Vs); b = f(Ua), p = f (Vs); h = f(Is), p = f (Ua), p = f (Vs). Se va determina influena variaiei curentului de sudare Is i a unghiului de nclinare a pistoletului [ ] asupra geometriei cordonului, pstrnd constani parametrii regimului de sudare i variind parametrii tehnologici. Se vor trece mrimile determinate n tabelul 20.4. Tabel 20.4o

11