of 71 /71
Investeşte în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013 Axa prioritară 1 „Educaţie şi formare profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societăţii bazate pe cunoaştere” Domeniul major de intervenţie 1.5 „Programe doctorale şi post-doctorale în sprijinul cercetării” Titlul proiectului: „Investiţie în dezvoltare durabilă prin burse doctorale (INED)Numărul de identificare al contractului: POSDRU/88/1.5/S/59321 Beneficiar: Universitatea Transilvania din Braşov Universitatea Transilvania din Brasov Scoala Doctorala Interdisciplinara Centrul de cercetare: Eco-Tehnologii Avansate de Sudare Ing. Adrian N. IORDACHE Cercetãri privind imbunãtãţirea suprafeţelor active prin încãrcare a matriţelor de turnare sub presiune Improving research on active surfaces by cladding die casting molds Conducător ştiinţific Prof.dr.ing. Teodor MACHEDON PISU BRASOV, 2012

Scoala Doctorala Interdisciplinara Centrul de cercetare ... · Matritele de turnare sub presiune sunt utilizate la turnarea pieselor mici, cu pereti subtiri, complexe, unde marimea

  • Author
    others

  • View
    9

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Scoala Doctorala Interdisciplinara Centrul de cercetare ... · Matritele de turnare sub presiune...

  • Investete n oameni!

    FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 2013 Axa prioritar 1 Educaie i formare profesional n sprijinul creterii economice i dezvoltrii societii bazate pe cunoatere Domeniul major de intervenie 1.5 Programe doctorale i post-doctorale n sprijinul cercetrii Titlul proiectului: Investiie n dezvoltare durabil prin burse doctorale (INED) Numrul de identificare al contractului: POSDRU/88/1.5/S/59321 Beneficiar: Universitatea Transilvania din Braov

    Universitatea Transilvania din Brasov Scoala Doctorala Interdisciplinara

    Centrul de cercetare: Eco-Tehnologii Avansate de Sudare

    Ing. Adrian N. IORDACHE

    Cercetri privind imbuntirea suprafeelor active prin ncrcare a matrielor de turnare sub presiune

    Improving research on active surfaces by cladding die casting molds

    Conductor tiinific

    Prof.dr.ing. Teodor MACHEDON PISU

    BRASOV, 2012

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 2 -

    MINISTERUL EDUCAIEI, CERCETARII, TINERETULUI I SPORTULUI UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAOV

    BRAOV, B-DUL EROILOR NR. 29, 500036, TEL. 0040-268-413000, FAX 0040-268-410525 RECTORAT

    D-lui (D-nei) ..............................................................................................................

    COMPONENA

    Comisiei de doctorat Numit prin ordinul Rectorului Universitii Transilvania din Braov

    Nr.5550 din 12.11.2012

    PREEDINTE: - Prof. univ. dr. ing. Mircea Horia IEREAN Facultatea de tiina i Ingineria Materialelor Universitatea Transilvania din Braov

    CONDUCTOR TIINIFIC: - Prof. univ. dr. ing. Teodor MACHEDON PISU Universitatea Transilvania din Braov

    REFERENI: - Prof. univ. dr. ing. Nicolae GHIBAN Universitatea Politehnica din Bucureti -Prof. univ. dr. ing. Dnu MIHILESCU Universitatea Dunrea de Jos din Galai -Prof. univ. dr. ing. Radu IOVANA Universitatea Transilvania din Braov

    Data, ora i locul susinerii publice a tezei de doctorat: 14 Decembrie 2012, ora 12 , sala I16 Eventualele aprecieri sau observaii asupra coninutului lucrrii v rugm s le transmitei n timp util, pe adresa [email protected] Totodat v invitm s luai parte la edina public de susinere a tezei de doctorat. V mulumim.

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 3 -

    CUPRINS (lb. romana) Pg.

    teza Pg. rezumat

    1. CAPITOL 1 Stadiu actual 9 9 1 Alcatuirea matritelor 9 9 1.1 Construcia i funcionarea 11 11 1.2 Centrarea i conducerea exterioar a matrielor de injectat................................... 11 11 1.3 Centrarea i conducerea interioar a matrielor ................................................... 11 11 1.4 Rcirea matritelor ................................................................................................. 12 12 1.5 Sistemul de aruncare............................................................................................ 14 13 1.6 Aruncarea mecanic.............................................................................................. 16 13 1.7. Centrarea i conducerea exterioar a matrielor de injectat................................. 18 13 1.8. Centrarea i conducerea interioar a matrielor .................................................. 20 13 1.9 Rcirea matritelor ................................................................................................ 22 13 1.10. Sistemul de aruncare......................................................................................... 23 14 1.11. Aruncarea mecanic........................................................................................... 24 14 2.Materialele pentru confectionarea matritelor ................................................. 25 14 2.1. Oteluri pentru scule ce lucreaza la rece ............................................................. 26 15 2.2. Oeluri pentru scule ce lucreaza la cald .............................................................. 27 16 2.3.Oeluri pentru matrie de injecie ........................................................................ 29 16 2.4. Oeluri rapide ( 1.3343, 1.3243, 1.3207 ) .......................................................... 30 17 2.5. Oeluri pentru matrie sticl ( 1.2787 ESR, 1.2782, 1.4841 ) ............................. 31 17 2.6. Oeluri pentru nitrurare ( 1.8550, 1.8519).......................................................... 32 18 2.7. Oeluri inoxidabile i rezistente la temperaturi nalte (1.4841, 1.2316, 1.4401, 1.4301). ..................................................................................................................... 33 18

    2.8. Oeluri produse prin metalurgia pulberilor cu patent Drrenberg ................. 34 18 2.9. Cupru i aliaje dure de cupru : ........................................................................ 35 18 2.10. Bronzuri cu aluminiu , cu staniu ..................................................................... 36 18 2.11.Alame de inalt rezisten : CuZn40Al12, CuZn35Ni .................................... 37 18 3.Stabilirea cauzelor principale care scot din uz matritele:.................................. 38 18 3.1.Tipuri de frecare................................................................................................... 38 19 1.2.1. Frecarea uscat................................................................................................ 39 19 3.2. Tipuri de uzare...................................................................................................... 40 21 3.3.1. Uzarea de adeziune............................................................................................ 42 23 3.3.2. Uzarea de abraziune......................................................................................... 43 23 3.3.3. Uzarea de oboseal........................................................................................... 44 24 3.3.5. Alte tipuri de uzare............................................................................................ 45 25 3.4. Metode de reducere a uzurii abrasive................................................................... 46 27 3.5.Concluzii................................................................................................................ 47 28 4.Procedee de incarcare prin sudare ........................................................................... 48 29 4.1 Procedeul de incarcare MIG................................................................................. 50 29 4.2 Procedeul de incarcare WIG................................................................................. 51 31 4.3 Procedeul de incarcare CMT (Cold Metal Transfer)............................................. 52 32 4.4.Concluzii . ............................................................................................................ 53 33

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 4 -

    Capitolul 2. Obiectivele si logistica cercetarii ........................................................ 55 35 2.1.Obiectivele cercetarii : ..................................................................................... 51 35 2.2. Logistica cercetarii:............................................................................................ 52 36 Capitolul 3. Cercetari experimentale privind campul termic la sudarea matritelor de sudare sub presiune .......................................................................... 54 39

    3.1.Conductibilitatea termic. ................................................................................. 55 41 3.2.Determinarea experimental a cmpului termic la operaiile de ncrcare prin sudare a suprafeelor active ale piesei......................................................................... 56 41

    3.3 Diseminarea rezultatelor :.................................................................................. 57 44 3.4 Concluzii privind cercetarile experimentale privind campul termic:.................. 58 48 Capitolul 4. Cercetari experimentale privind incarcarea prin sudare a matritelor de turnare sub presiune......................................................................... 59 49

    4.1. Aprecierea incarcarii prin sudare.. 59 49 4.2 Aprecierea structurii materialului incarcat....................................................... 60 51 4.3.Influenta energiei liniare si a procedeului utilizat la incarcarea prin sudare a matritelor asupra geometriei straturilor incarcate...................................................... 62 51

    4.4.Cercetari experimentale privind incarcarea cu procedeul Mig manual ........... 63 53

    4.4.1.Pregatire esantioanelor .................................................................................... 64 54 4.4.2.Determinarile microduritati ............................................................................ 66 54 4.4.3.Microstructuri ............................................................................................... 68 57 4.4.4. Determinarea rezistentei la uzura ................................................................... 69 - 4.5.Cercetari experimentale privind incarcarea cu procedeul WIG manual........ 70 -

    4.5.1.Pregatire esantioanelor ................................................................................. 70 - 4.5.2.Determinarile microduritati ........................................................................... 71 - 4.5.3.Microstructuri .............................................................................................. 71 - 4.5.4. Determinarea rezistentei la uzura ................................................................. 82 - 4.6. Cercetari experimentale privind incarcarea cu procedeul MIG CMT....... 83 - 4.6.1. Realizare probe cu preincalzire......................................................................... 84 - 4.6.2.Determinarile microduritati .............................................................................. 85 - 4.6.3.Microstructuri.................................................................................................... 86 - 4.6.4. Determinarea rezistentei la uzura..................................................................... 94 - 4.6.5. Realizare probe fara preincalzire...................................................................... 95 - 4.6.6.Determinarile microduritati ........................................................................ 96 - 4.6.7.Microstructuri ............................................................................................... 97 - 4.6.8. Determinarea rezistentei la uzura.................................................................... 104 - 4.7.Cercetari experimentale privind incarcarea cu procedeul WIG mecanizat cu arc pulsatoriu........................................................................................................ 105 -

    4.7.1. Realizare probe cu preincalzire......................................................................... 106 - 4.7.2.Determinarile microduritati ........................................................................ 107 - 4.7.3.Microstructuri ................................................................................................ 108 - 4.7.4. Determinarea rezistentei la uzura..................................................................... 116 - 4.7.5 Realizare probe fara preincalzire...................................................................... 117 - 4.7.6Determinarile microduritati ............................................................................... 118 - 4.7.7.Microstructuri ................................................................................................ 119 - 4.7.8. Determinarea rezistentei la uzura...................................................................... 126 - 4.8.Cercetari experimentale privind incarcarea cu procedeul WIG manual cu arc pulsatoriu........................................................................................................... 127 -

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 5 -

    4.8.1. Realizare probe cu preincalzire........................................................................ 128 - 4.8.2.Determinarile microduritati ......................................................................... 130 - 4.8.3.Microstructuri ................................................................................................ 132 - 4.8.4. Determinarea rezistentei la uzura...................................................................... 140 - 4.8.5. Realizare probe fara preincalzire....................................................................... 142 - 4.8.6.Determinarile microduritati .............................................................................. 143 - 4.8.7.Microstructuri ................................................................................................ 145 - 4.8.8. Determinarea rezistentei la uzura..................................................................... 153 - Capitolul 5. Concluzii finale, contributii originale. Directii viitoare.................... 160 66 Bibliografie ........................................................................................................ 165 69 Rezumat ...................................................................................................................... 166 71 CV................................................................................................................................. 167 72

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 6 -

    CONTENT (lb. engleza) Pg.

    teza Pg. rezumat

    Chapter 1. Current state............................................................................................... 9 9 1. Composition of molds................................................................................................ 9 9 1.1 Construction and operation ...................................................................................... 11 11 1.2 Centering and external management injection molds............................................. 11 11 1.3 Centering and inner leadership molds...................................................................... 11 11 1.4 Cooling molds .......................................................................................................... 12 12 1.5 Disposal System ..................................................................................................... 14 13 1.6 Disposal mechanical ................................................................................................ 16 13 1.7. Center and outer lead injection molds .................................................................... 18 13 1.8. Center and lead inner mold..................................................................................... 20 13 1.9 Cooling molds ........................................................................................................ 22 13 1.10. Disposal System................................................................................................ 23 14 1.11. Mechanical throwing .......................................................................................... 24 14 2. Materials for manufacturing molds 25 14 2.1. Steels for cold working tools ................................................................................. 26 15 2.2 Steels for hot working tools...................................................................................... 27 16 2.3. Steels for Mold....................................................................................................... 29 16 2.4. High speed steel (1.3343, 1.3243, 1.3207).............................................................. 30 17 2.5. Glass mold steels (1.2787 ESR, 1.2782, 1.4841) .................................................... 31 17 2.6. Nitriding steels (1.8550, 1.8519) ............................................................................ 32 18 2.7. Stainless steel and resistant to high temperatures (1.4841, 1.2316, 1.4401, 1.4301)............................................................................................................................ 33 18

    2.8. Produced by powder metallurgy steels with patent Drrenberg ............................. 34 18 2.9. Copper and copper alloys harsh:............................................................................. 35 18 2.10. Aluminum bronze, tin .......................................................................................... 36 18 2.11. Brass high strength: CuZn40Al12, CuZn35Ni...................................................... 37 18 3. Setting Main Causes mold out of use:.................................................................... 38 18 3.1. Friction types ...................................................................................................... 38 19 3.2. Dry friction ................................................................................................... 39 19 3.2. Types to wear .................................................................................................. 40 21 3.3.1. Adhesion wear.................................................................................................... 42 23 3.3.2. Abrasion wear .................................................................................................... 43 23 3.3.3. Fatigue wear ....................................................................................................... 44 24 3.3.5. Other types of wear ............................................................................................ 45 25 3.4. Methods to reduce abrasive wear ......................................................................... 46 27 3.5. Conclusions.............................................................................................................. 47 28 4. Load welding procedures ........................................................................................ 48 29 4.1 The process of loading MIG. .................................................................................... 50 29 4.2 The process of loading WIG.................................................................................... 51 31 4.3 The process of loading CMT (Cold Metal Transfer). ............................................. 52 32 4.4. Conclusions. ........................................................................................................... 53 33 Chapter 2. Logistics research goals and ..................................................................... 55 35 2.1. Research objectives: ............................................................................................. 51 35 2.2. Logistics research: ................................................................................................ 52 36 Chapter 3. Experimental research on thermal field welding pressure welding 54 39

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 7 -

    dies ...... 3.1. Thermal conductivity. .......................................................................................... 55 41 3.2. Experimental Determination of thermal field in welding Operations load the active surfaces of the piece. .. 56 41

    3.3. Dissemination of results: ................................................................................... 57 44 3.4. Conclusions on experimental research on thermal field ................................... 58 48 Chapter 4. Experimental research on load by welding die casting molds .............. 59 49 4.1. Appreciation welding load ................................................................................ 59 49 4.2 Assessment of loaded material structure ........................................................ 60 51 4.3. Influence of linear energy process used to load welding mold geometry on layers loaded .............................................................................................................. 62 51

    4.4. Experimental research on load with manual MIG.............................................. 63 53 4.4.1. Sample preparation .............................................................................................. 64 54 4.4.2. Microhardness determinations .............................................................................. 66 54 4.4.3. Microstructures ................................................................................................... 68 57 4.4.4. Determination of wear resistance ......................................................................... 69 - 4.5. Experimental research on load with manual TIG process................................. 70 - 4.5.1. Sample preparation ......................................................................................... 70 - 4.5.2. Microhardness determinations............................................................................ 71 - 4.5.3. Microstructures..................................................................................................... 71 - 4.5.4. Determination of wear resistance.......................................................................... 82 - 4.6. Experimental research on load with MIG CMT..................................................... 83 - 4.6.1. Output evidence preheating.................................................................................. 84 - 4.6.2. Microhardness determinations.............................................................................. 85 - 4.6.3. Microstructures..................................................................................................... 86 - 4.6.4. Determination of wear resistance......................................................................... 94 - 4.6.5. Output samples without preheating...................................................................... 95 - 4.6.6. Microhardness determinations ............................................................................ 96 - 4.6.7. Microstructures...................................................................................................... 97 - 4.6.8. Determination of wear resistance....................................................................... 104 - 4.7. Experimental research on mechanical loading of the arc pulsed TIG process. 105 - 4.7.1. Output evidence preheating................................................................................. 106 - 4.7.2. Microhardness determinations.............................................................................. 107 - 4.7.3. Microstructures..................................................................................................... 108 - 4.7.4. Determination of wear resistance......................................................................... 116 - 4.7.5. Output samples without preheating...................................................................... 117 - 4.7.6. Microhardness determinations .............................................................................. 118 - 4.7.7. Microstructures...................................................................................................... 119 - 4.7.8. Determination of wear resistance......................................................................... 126 - 4.8. Experimental research on load with manual TIG arc process. 127 - 4.8.1. Output evidence preheating................................................................................. 128 - 4.8.2. Microhardness determinations............................................................................. 130 - 4.8.3. Microstructures..................................................................................................... 132 - 4.8.4. Determination of wear resistance.......................................................................... 140 - 4.8.5. Output samples without preheating....................................................................... 142 - 4.8.6. Microhardness determinations .............................................................................. 143 - 4.8.7. Microstructures...................................................................................................... 145 - 4.8.8. Determination of wear resistance.......................................................................... 153 -

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 8 -

    Chapter 5. Conclusions, original contributions. Future Directions.......................... 160 66 REFERENCES .............................................................................................................. 165 69 Abstract ......................................................................................................................... 166 71 CV.................................................................................................................................... 167 72

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 9 -

    Capitolul 1. Stadiul actual

    1.Alcatuirea matritelor :

    Turnarea la presiune ridicat se caracterizeaz prin faptul c aliajul ptrunde n locasul formei sub aciunea unei suprapresiuni mari de ordinul zecilor de atmosfere, obtinute cu ajutorul unui piston care este acionat mecanic ntr-un cilindru de presare. Matritele de turnare sub presiune sunt utilizate la turnarea pieselor mici, cu pereti subtiri, complexe, unde marimea seriei si cerintele de calitate ale piesei turnate sunt ridicate.

    Se foloseste pentru obtinerea de piese din industria auto, electrica, si de uz casnic. Turnarea la presiune ridicata reprezinta un procedeu de turnare neconventional, special, care

    se caracterizeaza prin particularitatea ca aliajul lichid este introdus in amprenta piesei din forma de turnare prin injectare sub actiunea unei suprapresiuni mari, realizate mecanic. Aliajul lichid este dozat volumetric si este introdus intr-un cilindru (camera) de presare, de unde este injectat in forma de turnare cu ajutorul unui piston actionat mecanic. Este posibil ca injectarea sa se realizeze si prin intermediul unui gaz sub presiune ridicata.

    Pentru a evita inghetarea materialului topit in forma, racirea materialului injectat cu o viteza foarte mare, se recurge la presarea acestuia sub actiunea unei forte exterioare.

    Pentru invingerea rezistentei opuse curgerii metalului lichid in reteaua de turnare se aplica presiuni de pana la 5 000 atmosfere. Viteza de alimentare a matritei cu metal lichid variaza de la 0,5 m/s la 150 m/s. Una dintre problemele tehnologice ale procedeului consta in eliminarea porilor.

    Dozarea materialului se face prin cantitatea de metal lichid cu care se alimenteaza matrita. Dezbaterea se face automat cu aruncatori care sunt prevazuti pe poansonul matritei pe partea mobila a acesteia .

    Forma este o matrita metalica si are o constructie speciala, de cele mai multe ori fiind racita fortat. Datorita presiunii ridicate aliajul intra in amprenta piesei din forma cu viteza foarte mare, iar timpul de umplere este foarte scurt. Forma metalica determina o solidificare foarte rapida a piesei. Dupa solidificare matrita se deschide, iar piesa si aliajul solidificat in reteaua de turnare sunt extrase.

    Calitatea pieselor turnate sub presiune este superioar celor turnate n forme temporare sau n forme metalice prin turnare liber (gravitaional).

    Formele folosite la turnarea sub presiune sunt metalice i ca atare asigur o mare vitez de rcire deci se obin piese cu structur fin i proprieti mecanice superioare; n plus presiunea ridicat din timpul turnrii asigur o mai mare compactare a aliajului i reduce posibilitatea de apariie a suflurilor n piesele turnate.

    n cazul turnrii la presiune atmosferic, se formeaz un numr mic de germeni de cristalizare, n schimb viteza liniar de cretere a acestor germeni este mare, ceea ce evident duce la obinerea unor cristale mari. Mrirea presiunii la turnare, peste cea atmosferic, determin mrirea numrului de germeni de cristalizare i micoreaz viteza liniar de cretere a acestora ceea ce duce la obinerea unei structuri granulare fine.

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 10 -

    In tabelul 1.1 este prezentata o schema a clasificarii masinilor si procedeelor de turnare la presiune ridicata.

    Tabelul 1.1. Clasificarea procedeelor si a masinilor de turnare la presiune ridicata.

    Nr.crt. Dupa temperatura

    camerei de presare

    Dupa modul in care se realizeaza

    presarea

    Dupa directia de

    presare

    Dupa pozitia camerei de

    presare

    Dupa tipul camerei de compresie

    1 Cu camera de presare calda

    Cu piston Verticala In creuzetul cu aliaj lichid

    Orizontala In creuzetul cu aliaj lichid Cu gaz sub

    presiune (pneumatice)

    Cu baie inchisa

    Cu baie deschisa

    2 Cu camera de presare rece Cu piston Verticala

    In matrita In afara matritei

    Orizontala In afara matritei Cercetarea este axat pe procedeul de turnare sub presiune ridicata cu camera de presare rece

    cu piston. In Figura 1.1 sunt prezentate doua dintre principiile de turnare sub presiune ridicata cu

    camera de presare rece:

    Figura 1.1. Principiul turnatii la presiune ridicata cu camera de presare rece orizontala 1-Piesa; 2- Parte fixa;3- Contrapastila ;4- Difuzor;5- Parte mobila; 6- Camera de turnare

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 11 -

    Principalele defecte ale pieselor turnate pot fi : de forma ,dimensiuni si mase necorespunzatoare ,defecte de suparafata , crapaturi , goluri incluziuni metalice sau nemetalice ,defecte de structura ,defecte privind compozitia chimica sau caracteristice mecanice si fizice, defecte cauzate de fenomenul de contractie, formarea retasurilor si microretasurilor, goluri de contractie care formeaza pori in piesa turnata, defecte cauzate de fenomenul de segregare, eroziunea peretilor retelelor de turnare si a cavitati formei de catre metalul lichid aflat in miscare, reactiile chimice produse intre peretii formei si metalul turnat,sau cauze accidentale.

    Avnd n vedere importana durabilitii matrielor care influeneaz calitatea i costul pieselor produse se recomand ca materialul din care se execut matriele s asigure anumite proprieti, printre care cele mai importante sunt :

    - tenacitate ridicat la cald, deformabilitate ct mai sczut i rezisten ridicat la uzur i oxidare pentru pstrarea stabilitii dimensionale a cavitilor matriei.

    - rezisten crescut la oboseal i la ocuri termice, pentru evitarea fisurrilor superficiale sau chiar a ruperilor de material n timpul exploatrii.

    - valorile punctelor critice ale transformrilor de faz ct mai mari pentru microstructura suprafeei matriei, n contact cu piesa cald sau s nu fie influenat termic.

    - prelucrabilitate prin achiere i clibilitate bun iar materialul s fie ct mai ieftin, pentru ca preul de cost al unei matrie s fie minim.

    1.1 Construcia i funcionarea

    Turnarea sub presiune reprezinta procesul tehnologic prin care materialul pe baza de compusi macromoleculari, adus in stare de curgere, este introdus, sub presiune, intr-o matrita de formare. Dupa umplerea matritei, materialul este mentinut sub presiune si intarit prin racire a semiformelor.

    Avantajele formarii prin turnare sub presiune consta in posibilitatea obtinerii unor obiecte cu forme complicate si marimi diferite, dintr-o gama foarte larga. Operatiile sunt automate, iar aceste masini au randament ridicat.

    1.2 Centrarea i conducerea exterioar a matrielor de injectat

    n vederea asigurrii poziiei corecte ale celor dou jumti n aa fel nct, la montarea lor pe platourile de prindere ale mainii de injectat, duza matriei s fie perfect centric cu duza capului de injectare a mainii, respectiv tija de aruncare cu tamponul opritor al mainii, matriele se prevd cu flane sau inele de centrare fixate n plcile de prindere ale matriei de injectat.

    n unele cazuri, astfel de flane sau inele de centrare se practic numai n placa de prindere din partea duzei. n alte cazuri, acestea se aplic n ambele plci de prindere (i din partea mobil). n acest ultim caz, inelul de centrare din placa de prindere a prii mobile formeaz un ajustaj cu joc cu platoul de prindere al mainii de injectat, ntruct centrarea matriei este asigurat de inelul de centrare montat n placa de prindere din partea duzei.

    1.3 Centrarea i conducerea interioar a matrielor

    Centrarea i conducerea interioar a matrielor de injectat asigur obinerea pieselor cu o precizie corespunztoare, realizndu-se, cu ajutorul coloanelor montate de regul n partea fix i a bucelor de ghidare, fixate n partea mobil a matriei .

    n raport cu mrimea (greutatea) i forma geometric a matrielor de injectat, se practic dou, trei sau patru coloane, respectiv buce de ghidare. n toate cazurile, una dintre coloane se execut cu un diametru diferit de al celorlalte, astfel nct cele dou pri ale matriei s poat fi

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 12 -

    montate numai ntr-o singur poziie evitndu-se deteriorarea lor din cauza montrii greite pe platourile de prindere ale mainii de injectat.

    Conducerea interioar a celor dou jumti de matri trebuie s fie n perfect concordan cu centrarea tuturor plcilor matriei. Centrarea n poziie reciproc corect a plcilor matriei de injectat se realizeaz fie cu tifturi cilindrice de centrare, fie cu buce de centrare. Fixarea plcilor n poziia centrat se face cu ajutorul unor uruburi. Gurile pentru montarea tifturilor, respectiv a bucelor de centrare se realizeaz cu ajutorul unei maini de gurit n coordonate ntr-o singur prindere, pentru toate plcile. [Balazs P.,Haragas S.-Proiectarea matritelor de injectat]

    1.4 Rcirea matritelor

    Calitatea pieselor depinde de o serie de parametri tehnologici, printre care temperatura matriei este unul dintre cei mai importani. Practica a dovedit c procesul de injectare poate s se desfoare n condiii optime numai atunci cnd temperatura matriei este staionar i controlat. Aceasta resupune existena n matri a unei reele prin care s circule un mediu de nclzire-rcire destinat reglrii temperaturii matriei.Curgerea acestor materiale depinde, n mare msur, de temperatura matriei.

    Se pot stabili principii generale de care trebuie s se in cont la proiectarea sistemelor de rcire a matrielor :

    seciunea canalelor de circulaie a mediului de rcire trebuie s fie proporional cu grosimea pereilor piesei injectate; canalele de circulaie trebuie plasate ct mai aproape de pies (de cuibul matriei); n cazul pieselor cu grosimea pereilor constant, canalele de circulaie trebuie amplasate la distane egale fa de suprafeele piesei injectate iar n cazul pieselor cu grosime de perete variabil, distanele dintre canalele de circulaie i suprafeele respective ale piesei trebuie s fie n raport invers cu grosimile pereilor piesei; distana dintre canalele de circulaie trebuie stabilit n aa fel nct s se realizeze o temperatur uniform pe toate suprafeele active ale matriei; lungimea circuitului de rcire a matriei trebuie s fie ct mai mic pentru ca diferena de temperatur ntre ieirea i intrarea apei de rcire s nu depeasc 3 . . . 5C; numrul schimbrilor de direcie ale circuitului de rcire trebuie s fie ct mai mic posibil pentru a asigura curgerea ct mai uoar a lichidului de rcire; soluiile constructive adoptate la proiectarea sistemelor de rcire ale matrielor Principalele dimensiuni ale canalelor de racire ; de injectare trebuie s asigure etanarea perfect a circuitului de rcire.

    Tabel 1. Dimensionarea sistemului de rcire al matriei Tabel 1

    A

    grosimea de perete a piesei

    [mm]

    B

    distana dintre cuib i canal

    [mm]

    C

    distana dintre canale [mm]

    D

    diametrul canalului

    [mm] Pana la 1

    1 - 2 2 - 4 4 - 6 6 - 8

    11.3 - 15

    15 - 21 21 - 27 27 - 35 35 - 50

    10 - 13

    13 - 19 19 - 23

    23 - 30.5 30.5 - 40

    4.5 - 6

    6 - 8.5 8.5 - 11 11 - 14 14 - 18

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 13 -

    1.5 Sistemul de aruncare

    Dup rcire, respectiv solidificarea piesei injectate, aceasta trebuie eliminat din matri, o dat cu deschiderea acesteia. Faza de scoatere, respectiv de aruncare a piesei din matria de injectat face parte din ciclul de injectare. Modul de rezolvare constructiv, precum i durata n timp a acestei operaii au o important influen asupra calitii i economicitii procesului de injectare.

    Soluia optim pentru aruncarea piesei injectate, presupune scoaterea automat a acesteia din matria de injectat deschis, cu ajutorul unui sistem de aruncare adecvat. Pe msura dezvoltrii i perfecionrii tehnologiei de injectare i a modernizrii construciei matrielor, s-au inventat o multitudine de sisteme de aruncare.

    n principal, sistemele de aruncare utilizate pentru scoaterea pieselor injectate din matri, pot fi clasificate n trei mari grupe aruncarea mecanic, aruncarea pneumatic si aruncarea hidraulic.

    1.6 Aruncarea mecanic Aruncarea mecanic este cel mai utilizat sistem de aruncare a pieselor din matria de

    injectat. Mecanismul de aruncare mecanic este acionat de ctre maina de injectat, n timpul deschiderii matriei.

    Exist mai multe metode de aruncare mecanic a pieselor injectate din matri, cele mai ntrebuinate fiind aruncarea cu tifturi de aruncare, aruncarea tubular i aruncarea cu plci dezbrctoare. De asemenea, mai exist o serie de sisteme complexe de aruncare care necesit ns construcii speciale. Alegerea uneia sau alteia dintre metodele de aruncare este determinat de: forma constructiv i cerinele estetice ale piesei injectate.

    1.7 Centrarea i conducerea exterioar a matrielor de injectat

    n vederea asigurrii poziiei corecte ale celor dou jumti n aa fel nct, la montarea lor pe platourile de prindere ale mainii de injectat, duza matriei s fie perfect centric cu duza capului de injectare a mainii, respectiv tija de aruncare cu tamponul opritor al mainii, matriele se prevd cu flane sau inele de centrare fixate n plcile de prindere ale matriei de injectat.

    1.8 Centrarea i conducerea interioar a matrielor

    Centrarea i conducerea interioar a matrielor de injectat asigur obinerea pieselor cu o precizie corespunztoare, realizndu-se, cu ajutorul coloanelor montate de regul n partea fix i a bucelor de ghidare, fixate n partea mobil a matriei .

    n raport cu mrimea (greutatea) i forma geometric a matrielor de injectat, se practic dou, trei sau patru coloane, respectiv buce de ghidare. n toate cazurile, una dintre coloane se execut cu un diametru diferit de al celorlalte, astfel nct cele dou pri ale matriei s poat fi montate numai ntr-o singur poziie evitndu-se deteriorarea lor din cauza montrii greite pe platourile de prindere ale mainii de injectat.

    Pentru meninerea timpului ct mai ndelungat a preciziei centrrii i conducerii interioare a matrielor de injectat, i pentru micorarea uzurii coloanelor i bucelor de ghidare, acestea se prevd cu canale pentru ungere. Ungerea periodic a coloanelor de ghidare trebuie s se fac cu unsoare consistent avnd adaos de bisulfur de Mo. [5]

    1.9 Rcirea matritelor

    Calitatea pieselor depinde de o serie de parametri tehnologici, printre care temperatura matriei este unul dintre cei mai importani. Practica a dovedit c procesul de injectare poate

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 14 -

    s se desfoare n condiii optime numai atunci cnd temperatura matriei este staionar i controlat. Aceasta resupune existena n matri a unei reele prin care s circule un mediu de nclzire-rcire destinat reglrii temperaturii matriei.Curgerea acestor materiale depinde, n mare msur, de temperatura matriei.

    Principalele dimensiuni ale canalelor de racire ; de injectare trebuie s asigure etanarea perfect a circuitului de rcire.

    Tabel 2. Dimensionarea sistemului de rcire al matriei Tabel 2

    1.10. Sistemul de aruncare

    Dup rcire, respectiv solidificarea piesei injectate, aceasta trebuie eliminat din matri, o dat cu deschiderea acesteia. Faza de scoatere, respectiv de aruncare a piesei din matria de injectat face parte din ciclul de injectare. Modul de rezolvare constructiv, precum i durata n timp a acestei operaii au o important influen asupra calitii i economicitii procesului de injectare.

    Soluia optim pentru aruncarea piesei injectate, presupune scoaterea automat a acesteia din matria de injectat deschis, cu ajutorul unui sistem de aruncare adecvat. Pe msura dezvoltrii i perfecionrii tehnologiei de injectare i a modernizrii construciei matrielor, s-au inventat o multitudine de sisteme de aruncare.

    n principal, sistemele de aruncare utilizate pentru scoaterea pieselor injectate din matri, pot fi clasificate n trei mari grupe aruncarea mecanic, aruncarea pneumatic si aruncarea hidraulic.

    1.11. Aruncarea mecanic Aruncarea mecanic este cel mai utilizat sistem de aruncare a pieselor din matria de

    injectat. Mecanismul de aruncare mecanic este acionat de ctre maina de injectat, n timpul deschiderii matriei.

    Aruncarea mecanic se rezolv cel mai simplu atunci cnd piesa injectat rmne n partea mobil a matriei. Aceasta se poate realiza prin mai multe metode, ca de exemplu: poansonul amplasat n partea mobil, poriuni umbrite (coniciti inverse) care rein piesa pe partea mobil etc.

    2.Materialele pentru confectionarea matritelor

    Un oel pentru construcia matrielor de injectat trebuie s ndeplineasc, din punct de vedere al fabricaiei, urmtoarele condiii: prelucrabilitate bun, calitate bun a suprafeei, tratamente termice simple, deformaii reduse, posibilitatea de deformare la rece (n cazuri speciale).

    A

    grosimea de perete a piesei

    [mm]

    B

    distana dintre cuib i canal

    [mm]

    C

    distana dintre canale [mm]

    D

    diametrul canalului

    [mm] Pana la 1

    1 - 2 2 - 4 4 - 6 6 - 8

    11.3 - 15

    15 - 21 21 - 27 27 - 35 35 - 50

    10 - 13

    13 - 19 19 - 23

    23 - 30.5 30.5 - 40

    4.5 - 6

    6 - 8.5 8.5 - 11 11 - 14 14 - 18

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 15 -

    Oelurile folosite la fabricarea matrielor pot fi mprite n urmtoarele grupe: de uz general; oeluri de cementare; oeluri de nitrurare; oeluri pentru clire; oeluri de mbuntire si oeluri anticorozive. Materialele pentru confectionarea matritelor sunt urmatoarele:

    Oeluri de scule pentru lucru la rece( 1.1730, 1.2379, 1.2436, 1.2550, 1.2767, 1.2080) Oeluri pentru scule la cald ( 1.2344, 1.2343, EFS, ESR, 1.2365, 1.2885, 1.2581, 1.2714 ) Oeluri pentru matrie injecie ( 1.2738, 1.2312, 1.2316, 1.2083, 1.855 ) Oeluri rapide ( 1.3343, 1.3243, 1.3207 ) Oeluri inoxidabile i rezistente la temperaturi nalte : 1.4841, 1.2316, 1.4401, 1.4301

    1.2787 ESR, 1.2782, ) Oeluri pentru nitrurare( 1.8550, 1.8519) Cupru i aliaje dure de cupru ( Pure Cu, CuCrZr, CuCoBe, CuBe2, CuNiSi,CuNiBe, WCu,

    W) Aliaje dure de aluminiu pentru matrie i dispozitive ( 2XXX, 5XXX, 6XXX, 7XXX series

    ) Bronzuri cu aluminiu , cu staniu ( Aluminium bronzes, Tin Bronzes ) Alame de inalt rezisten : CuZn40Al12, CuZn35Ni

    2.1. Oteluri pentru scule ce lucreaza la rece W 1.1730 /STAS: OLC 45/ Poate fii achizitionat in stare recoapta, max 207 HB

    Aplicaii: Otel nealiat, cu clire n ap. Supori de matrie pentru plastic i pentru injecie, dispozitive de etalonare. n general se utilizeaz cu duritatea de livrare.

    W 1.2379 (X 155 CrVMo 12 1) /STAS:155 MoVCr 115 Similar cu C120 Poate fii achizitionat recopt, max.255 HB.

    Aplicaii: Oel de scule pentru lucru la rece, cu coninut ridicat de Carbon (ledeburitic) i de Crom. Tenacitate mare i rezisten ridicat la uzur. Foarte potrivit pentru debitare i deformare. Poate fi nitrurat.

    W 1.2436 (X 210 CrW 12). Similar cu C120. Poate fii achizitionat in stare recoapta, maxim 250 HB.

    Aplicaii: Oel de scule pentru lucru la rece, cu 12% Cr. Foarte mare rezisten la uzur. Clibilitate mai bun dect otelul W 1.2080.

    W 1.2080. Similar cu C120. Matrie de ambutisare pentru tole de transformator grose pn la 2 mm, cuite pentru hrtie sau plastic, scule pentru ambutisare adnc, tane, matrie pentru presarea pulberilor abrazive, cilindrii laminor.

    W 1.2550 ( 60 WCrV 7 ). Poate fii achizitionat in stare recoapta, max 229 HB. Aplicaii: Oel rezistent la impact, cu o tenacitate foarte mare. Matrie de ambutisare pentru table groase pn la 12 mm, cuite de debitat, cuite de mrunit pentru industria hrtiei, poansoane de perforare la rece, scule de tanat.

    W 1.2767 ( X 45 NiCrMo 4 ). Poate fii achizitionat in stare recoapta, max 285 HB Aplicaii: Oel cunoscut pentru o clibilitate foarte bun i o tenacitate ridicat. Matrie de debitare, matrie de tanare, matrie de formare la rece, matrie de ambutisare, cuite pentru debitare table groase pn la 12 mm, matrie pentru plastice abrazive, scule pentru deformare grea la rece.

    W 1.2842 ( 90 MnCrV 8 ). Poate fii achizitionat in stare recoapta, max 229 HB.

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 16 -

    Aplicaii: Oel de scule pentru lucru la rece, cu clire n ulei, cu aplicaii diverse. Matrie de ambutisare i de formare pentru table cu grosimi de pn la 6 mm, freze, broe, scule de msurat, matrie pentru plastice abrazive, cuite de debitat, scule de filetat.

    2.2 Oeluri pentru scule ce lucreaza la cald W 1.2343 (X 38 CrMoV 5 1) /STAS: 39 VSiMoCr 52/ Poate fii achizitionat in stare

    recoapta, max 229 HB. Aplicaii: Oel de scule pentru lucru la cald cu utilizare universal. Rezisten mecanic

    nalt la temperaturi ridicate i tenacitate. Se utilizeaz pentru matrie de turnare sub presiune, matrie pentru extruziune, matrie de forjare la cald, cuite de debitare la cald. Deoarece are o bun conductivitate termic, fisureaz foarte greu la lucru la cald. n stare REZ (rafinat electric sub zgur) prezint proprieti mult mbuntite.

    W 1.2344 (X 40 CrMoV 5 1) / STAS: 40 VSiMoCr 52/ Poate fii achizitionat in stare recoapta, max 229 HB. Aplicaii: Datorit rezistenei mecanice mari la temperaturi ridicate, poate fi utilizat la matrie de turnare sub presiune, matrie de extruziune, matrie de forjare, cuite de debitare la cald, matrie cu nalt rezisten la uzur pentru plastic. Poate fi rcit n ap n limite restrnse. n stare REZ (rafinat electric sub zgur) prezint proprieti mult mbuntite.

    W 1.2365 (X 32 CrMoV 3 3 ) /STAS: 31 VMoCr 29/ Poate fii achizitionat in stare recoapta, max 229 HB. Aplicaii:Oel cu rezisten mare la traciune la cald. Conductivitate termic mare. Poate fi rcit n ap. Matrie, dornuri de perforare, calibre interioare pentru extruziune, matrie pentru forjare la cald, matrie pentru turnare sub presiune, cuite de debitare la cald, scule pentru producerea uruburilor i piulielor.

    W 1.2885 ( X 32 CrMoCoV 3 3 3 ). Poate fii achizitionat in stare recoapta, max 230 HB. Aplicaii: Matrie pentru turnare sub presiune, matrie de forjare la cald, scule de extruziune. Datorit coninutului de 3%Co are o foarte bun rezisten la uzur i o rezisten la traciune ridicat la temperaturi mari. W 1.2714 (56 NiCrMoV 7) / STAS: 55 VMoCrNi 17/ Poate fii achizitionat fie recopt, max.248 HB, fie calit+ revenit, cu 350-400 HB. Aplicaii: Oel de scule cu tenacitate foarte mare, recomandat pentru matrie de forjare medii i mari, livrat n mod uzual n stare clit+revenit. Se mai utilizeaz la cuite de debitare la cald, poansoane de extruziune, supori matrie, supori scule.

    2.3.Oeluri pentru matrie de injecie W 1.2738 ( 40 CrMnNiMo 8 6 4 ). Poate fii achizitionat clit+ revenit cu 280 325 HB (

    950 1100 N/mm 2 ) Aplicaii: O clibilitate foarte bun n comparaie cu W 1.2311 datorit coninutului de 1,0 % Ni. Poate fi lustruit cu suprafa oglind, nitrurat, supus atacului foto-chimic. Se utilizeaz la toate matriele pentru plastic, supori pentru matrie i matrie pentru turnare sub presiune, matrie mari de forjare.

    W 1.2312 ( 40 CrMnMo S 8 6 ). Poate fii achizitionat clit i revenit, cu 280 325 HB. Aplicaii: Datorit coninutului de Sulf prezint o prelucrabilitate mult mai bun dect W 1.2311 i dect W 1.2738.

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 17 -

    Matrie pentru plastic, supori de matrie pentru plastic i pentru turnare sub presiune. Dac este necesar o suprafa oglind se recomand W 1.2738. Pentru o rezisten mai mare la uzur poate fi nitrurat

    W 1.2316 (X 36 CrMo 17 ) STAS: ~ 35 MoCr 165. Poate fii achizitionat clit+ revenit, aproximativ 300 HB. Aplicaii: Livrat n stare clit+ revenit. Rezisten la coroziune mai bun dect W 1.2083. Bun lustruire. Matrie rezistente la aciunea plasticelor corozive ( ex.: PVC). Supori de matrie.

    W 1.2083 (X 42 Cr 13); STAS: 40 Cr 130. Poate fii achizitionat in stare recoapta, max. 241 HB Aplicaii: Oel pentru matrie plastic, cu foarte bun rezisten la coroziune i foarte bun lustruire. Utilizabil pentru matrie pentru plastice corozive (PVC).

    W 1.8550 ( 34 CrAlNi 7 ). Poate fii achizitionat in stare recoapt, max.248 HB sau calit+revenit. Aplicaii: Oel de nitrurare, aliat cu aluminiu. Canale, cilindri, recipieni pentru mainile de extrudat plastic, componente de maini, calibre, inele

    2.4. Oeluri rapide ( 1.3343, 1.3243, 1.3207 ) W 1.3343 ( S 652 ). Poate fii achizitionat in stare recoapt, max.262 HB.

    Aplicaii: Oel rapid de scule tipic, cu coninut de wolfram, molibden i vanadiu, cu rezisten mare la uzur. Are tenacitate i duritate mare. Poate fi utilizat pentru toate tipurile de scule de tiat ca: burghie, freze, broe, scule de tanat, scule de formare, scule pentru prelucrat lemn, scule pentru extruziune la rece.

    W 1.3243 ( S 6 525 ). Poate fii achizitionat in stare recoapt, max.269 HB. Aplicaii: Datorit coninutului de 5% Co este foarte bun pentru scule de achiere cu vitez mare ca: laminoare de filetare, filiere, broe, burghie, foarfece, cuite profilate.

    W 1.3207 (S 10-4-3-10 ). Poate fii achizitionat in stare recoapt, ax.302HB. Aplicaii: Oel rapid cu 10 % Co, cu mare duritate la cald. Scule de achiat pentru degrori, burghie, filiere, laminoare de filetare, scule de tiat, broe. Prezint performane mai bune dect M2 sau M35.

    2.5. Oeluri pentru matrie sticl ( 1.2787 ESR, 1.2782, 1.4841 ) W 1.2787 ( X 22 CrNi 17 ). Poate fii achizitionat clit i revenit la 250 280 HB (800

    950 N/mm 2) Aplicaii: Rezisten la coroziune mai bun dect W 1.2083, foarte bun lustruire, bun rezisten la formarea underului n matrie pentru sticl. Utilizat la matrie pentru plastice cu aciune coroziv, fr cromare sau nichelare.

    W 1.4841 ( X 15 CrNiSi 25 20 ). Starea in care poate fii achizitionat este de recoacere de punere in soluie, max.223HB. Aplicaii: Oel inoxidabil austenitic, rezistent la temperaturi nalte. Poate fi utilizat pentru matrie pentru sticl datorit microstructurii foarte pure. Poate fi utilizat pn la 1400 C fr apariia underului. Rezisten mare la traciune. Alte aplicaii: couri pentru cuptoare de tratament, grile pentru emailare.

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 18 -

    2.6. Oeluri pentru nitrurare ( 1.8550, 1.8519) W 1.8550 ( 34 CrAlNi 7 ). Poate fii achizitionat in stare recoapt (max.248 HB), sau clit-

    revernit. Aplicaii: Oel de nitrurare, aliat cu aluminiu. Canale, cilindri, recipieni pentru mainile de extrudat plastic, componente de maini, calibre, inele

    2.7. Oeluri inoxidabile i rezistente la temperaturi nalte (1.4841, 1.2316, 1.4401, 1.4301).

    2.8. Oeluri produse prin metalurgia pulberilor cu patent Drrenberg

    PMD M 4 ,PMD 9, 10, 23, 30, 60. Aceste oteluri prezinta atat tenacitate foarte buna cat si rezistenta mare la uzura si pot ajunge la duritai de 55-70 HRC. Aplicatii : Scule aschietoare (freze, burghie , cutite ), matrite de ambutisare, stantare, debavurare , cutite ghilotina, matrite injectie mase plastice .

    2.8. Cupru i aliaje dure de cupru : Cu pur, CuCrZr, CuCoBe, CuBe2, CuNiBe, CuNiSi, WCu Aplicatii : sudura in puncte, electroeroziune si elemente matrite injectie plastic.

    2.9. Bronzuri cu aluminiu , cu staniu Aplicatii: lagare, bucse, suruburi, roti reductor, ghidaje, scule de ambutisare adanca, componente pompe.

    2.10Alame de inalt rezisten : CuZn40Al12, CuZn35Ni Aplicatii: pinioane , ghidaje, bucse de frictiune. Injectarea pieselor din materiale termoplastice n matri presupune folosirea mai multor

    tipuri de materiale: oeluri, aliaje neferoase, materiale nemetalice. La serii de fabricaie mari, de la aproximativ 5 mii pn la cteva milioane de buci; se utilizeaz de obicei oelul.

    3.Stabilirea cauzelor principale care scot din uz matritele:

    Procesul de frecare present intre suprafeele de contact in separatia pieselor metalice are ca efect pierderea de energie care este manifestat prin pierderea de cldur i uzura fizic ce este manifestat prin desprinderi de material i modificri ale strii iniiale a acestor suprafee.

    Pierderile de material duc la modificarea dimensiunilor i formei geometrice a suprafeei de contact. Pentru anumite condiii de temperatur pot interveni simultan i modificri structurale ale straturilor superficiale.Toate acestea influeneaz direct, sau indirect, capacitatea portant a organelor de maini, precizia de lucru a mainilor i utilajelor, cinematica funcional, regimurile de lucru,ducnd astfel la o funcionare necorespunztoare a mainilor i utilajelor i n ultim instan la scoatereadin uz a acestora.

    Cauzele principale ale avariilor matrielor pot fi urmtoarele: grad sczut de puritate a oelului (oelul conine incluziuni de oxizi, silicai, sulfuri, etc., sau

    prezint segregaii); deformare plastic necorespunztoare a blocului de matri (nclzire necorespunztoare i

    forjare cu grade mari de deformare); tratament termic necorespunztor;

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 19 -

    proiectare necorespunztoare, sau prelucrare mecanic incorect (gradul de prelucrare a suprafeei active insuficient);

    prenclzire insuficient i neuniform a matriei nainte de utilizare; suprasolicitare termic a matriei printr-un ritm de lucru prea intens, fr a se asigura

    rcirea uniform i lubrifierea corect a prilor active; utilizarea unor semifabricate nclzite insuficient, oxidate puternic, preforjate incomplete,

    sau debitate la cote prea mari; starea utilajului necorespunztoare (jocuri mari n ghidaje), sau montarea incorect a

    matrielor. Uzura suprafeelor metalice este un fenomen complex determinat de un numr mare

    defactori i condiii. Intervenia concomitent a compoziiei sau naturii materialelor n contact, a proprietilor mecanice, a calitii suprafeelor, a parametrilor funcionali (sarcin ,vitez, temperatur), a calitii ungerii i lubrifiantului fac ca uzura suprafeelor metalice s apar ca o consecin a unor mecanisme diferite a cror aciune se suprapun.

    Matrita este subansamblul cel mai supus uzurii datorita vitezelor mari a curgerii topiturii prin canalele de alimentare in cuiburi, a regimurilor ciclice de incalzire-racire, a presiunilor foarte mari (de ordinul zecilor de bari), si a socurilor mecanice si termice repetate. In timpul functionarii unei matrite, partile active sau placile de formare a piesei finite, poansonul si matrita pot fi inlocuite sau remaniate pe masura uzurii lor si a iesirii din tolerantele dimensionale impuse.

    Matritele sunt piese costisitoare ( in functie de dimensiuni si complexitate). In practica se urmareste realizarea unui numar cat mai mare de cicluri de functionare pentru seriile mari pe aceiasi matrita. Astfel, se creeaza conditia amortizarii investitiei in costurile de material si fabricare ale matritei si repartizarea unei cote de amortizare cat mai mici pe piesa injectata.

    Uzarea suprafeelor metalice este un fenomen complex determinat de un numr mare de factori i condiii. Intervenia concomitent a compoziiei sau naturii materialelor n contact, a proprietilor mecanice, a calitii suprafeelor, a parametrilor funcionali (sarcin, vitez, temperatur), a calitii ungerii i lubrifiantului fac ca uzarea suprafeelor metalice s apar ca o consecin a unor mecanisme diferite a cror aciune se suprapun.

    1.1 Tipuri de frecare

    Apariia fenomenului de frecare dintre dou suprafee metalice aflate n micare relativ, reprezint o component important a pierderilor suplimentare de energie.

    Frecarea reprezint procesul de interaciune molecular, mecanic i energetic, care are loc ntre suprafeele de contact aflate n micare relativ, n prezena sau absena unui lubrifiant sub aciunea unei fore normale de apsare. Fora de frecare apare ca o for tangenial la nivelul suprafeei de contact dintre cele dou corpuri n micare relativ care acioneaz n sensul opus micrii i este concretizat prin creterea rezistenei la micarea relativ, genernd astfel nclzirea i uzarea suprafeelor. n funcie de prezena sau absena lubrifiantului dintre suprafeele n micare relativ, frecarea poate fi de dou feluri: uscat i n prezena lubrifiantului.

    1.2.1. Frecarea uscat Frecarea uscat este caracterizat prin contactul direct al suprafeelor metalice n micare

    relativ n absena oricrui fel de lubrifiant ntre aceste suprafee. Aceast frecare se caracterizeaz prin valori mari ale coeficienilor de frecare. Frecarea uscat este considerat ca fiind duntoare datorit efectelor ei principale (nclzire i uzare) care conduc la apariia i meninerea unor vibraii (micri sacadate) sau scoaterea din uz a utilajelor. n ciuda acestor efecte negative, exist situaii n care frecarea este cunoscut ca un fenomen util, cum este n cazul: ambreiajelor, frnelor, transmisiilor cu roi cu friciune.

    Datorit influenelor directe ale forei de frecare asupra randamentului mainilor i utilajelor este necesar s se acioneze n sensul reducerii coeficientului de frecare la alunecare,

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 20 -

    rostogolire sau pivotare. n situaiile n care fenomenul de frecare este utilizat pentru transmiterea micrii i puterii mecanice, valoarea coeficienilor de frecare trebuie s fie ct mai mare. Molecular Molecular-mecanic Deformri elastice Deformri plastice Figura 1.2 Sinteza principalelor teorii privind explicarea fenomenului complex de frecare uscat

    1.2.2. Frecarea n prezena lubrifiantului n construcia i funcionarea n exploatare a mainilor i utilajelor frecarea uscat nu este

    singurul mijloc productor de uzare, deoarece n anumite condiii chiar i n prezena lubrifiantului poate avea loc contactul dintre microasperitile suprafeelor n contact.

    Uzarea poate fi provocat n prezenta lubrifiantului n cazul urmtoarelor tipuri de frecare: limita(onctuas prin aderen sau semiuscat); semifluid(mixt); elasto hidrodinamic (EHD) i fluid (hidrodinamic, gazodinamic, magnetohidrodinamic). Folosirea regimului de frecare fluid produce cel mai mic coeficient de frecare i deci o intensitate de uzare redus.[70]

    Frecarea limit este caracterizat prin interpunerea unuia sau mai multor straturi subiri moleculare de lubrifiant care mpiedic contactul direct. Importana practic a acestui tip de uzare este reducerea considerabil a uzrii suprafeelor n contact chiar dac coeficientul de frecare este numai de cteva ori mai mic. Regimul de frecare limit reprezint un fel de barier mpotriva uzrii. Frecarea limit se ntlnete la asamblri care funcioneaz la temperaturi ridicate, ca de exemplu ansamblri piston - bol, segment - cilindru.

    Frecarea semifluid (mixt) apare la limita frecrii fluide atunci cnd suprafeele conjugate ale suprafeelor de frecare prezint un anumit grad de rugozitate. Dei pelicula de lubrifiant are o grosime corespunztoare lubrifierii fluide, aceasta se ntrerupe temporar datorit atingerii vrfurilor proeminente ale microasperitilor, realizndu-se astfel pentru scurt timp contactul direct ntre suprafee.

    Frecarea fluid asigur o separare teoretic perfect a suprafeelor solide printr-o pelicul continu i portant de lubrifiant a crui grosime minim este mai mare dect suma nlimilor maxime ale microasperitilor suprafeelor. n cazul frecrii fluide hidrodinamice, crearea filmului autoportant se datoreaz micrii relative a suprafeelor, vscozitii i cantitii de lubrifiant.

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 21 -

    1.3. Tipuri de uzare

    Pentru nelegerea fenomenelor care intervin n timpul uzrii suprafeelor metalice au fost

    propuse diferite scheme de clasificare a tipurilor de uzare. Una din aceste scheme este reprezentat de Normele Germane DIN 50 320 care prezint un model cu ajutorul cruia se pot caracteriza diferitele tipuri de uzare n funcie de factorii care determin iniierea i desfurarea procesului de uzare.(Tabelul 1.2)

    Tabelul 2

    Cupl de frecare

    Solicitare tribologic

    Exemple practice

    Tipul uzrii

    Tipuri de uzuri x-predominant;

    0 - mai puin important Adezi -une

    Abrazi-une

    Cu smul- gere

    Reactii triboch imice

    Dou solide *Rupere film

    lubrifiant (uscat)

    Alunecare rulare

    rostogolire mpingere

    Lagr uns hidrodinamic

    x

    0

    *Doua solide (semifluid)

    Alunecare

    Ci de ghidare, lagre de

    alunecare, buce, arbori

    Frecare de alunecare

    x

    0

    0

    x

    Rulare

    Rulmeni, roi dinate, flancurile arborilor cu came

    Uzur de rostogolire

    i rulare

    0

    0

    x

    0

    Micare

    oscilatorie

    Arcuri pentru amortizoare,

    telescoape, supori pentru arcuri

    Uzur datorat miscrii

    oscilatorii

    x

    x

    x

    x

    mpingere

    Supape, limitator de curs

    Uzur de apsare

    0

    0

    x

    0

    *Corp solid Particule

    mpingere

    Plci preluare impact

    Uzur abraziv

    de apsare,

    x

    x

    0

    Alunecare

    Cup excavator, burghie pentru

    piatr,snecuri de transport

    Uzur abraziv

    de alunecare

    x

    0

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 22 -

    *Corp solid *Particule

    Alunecare

    Lagre alunecare

    murdare(sub influena

    temperaturii apar procese nedorite n

    lagre)

    Uzur de abraziune ntre trei corpuri

    0

    x

    x

    0

    Rostogolire

    Mori de mcinat, extrudare melcat

    0

    x

    x

    0

    Apsare

    Mori de mcinat

    0

    0

    x

    0

    *Corp solid *Suspensie de particule

    n lichid

    Curgere

    Pompe, conducte

    Uzur de eroziune

    (hidroabraziv)

    x

    x

    0

    *Corp solid *Gaz care

    conine particule

    Curgere

    Instalaii pneumatice de

    transport

    Uzur (alunecare)

    eroziune pneumatic

    0

    x

    X

    0

    Apsare Curgere

    Instalaii transport

    ciment, cereale, praf de crbune

    Uzur prin lovire de particule

    0

    x

    x

    0

    *Corp solid *Lichid

    Curgere (turbionare) ondulatorie

    Pompe, ventilatoare,

    elice navale

    Coroziune de cavitatie

    x

    0

    Apsare

    Palete de turbine.

    Turbine cu aburi

    Eroziune prin lovire particule lichide.

    x

    0

    Curgere

    Pompe, supape, conducte

    Eroziune prin

    deplasarea lichidului

    0

    x

    * Corp solid * Gaz

    Curgere

    Scuturi termice, turbine de gaz

    Eroziune gazoas

    x

    900

    900

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 23 -

    n funcie de natura lor, fenomenele care intervin n procesele de uzare se pot ncadra n trei clase fundamentale; mecanice, chimice si termofizice, ale cror tipuri fundamentale de uzare sunt: de adeziune, de abraziune, de oboseala i de coroziune .

    1.3.1. Uzarea de adeziune Uzarea de adeziune (contact) apare n toate formele de frecare atunci cnd suprafeele

    conjugate nu mai sunt complet separate de filmul de lubrifiant. Acest tip de uzare se produce prin sudarea i ruperea punilor de sudare ntre microzonele de contact, caracterzandu-se printr-un coeficient de frecare ridicat i o intensitate mare de uzur. Aceste microzone de contact apar ca urmare a faptului c suprafeele metalice, chiar i cele mai fin prelucrate, prezint numeroase asperiti care la contactul direct dintre suprafee, suport, pe vrful lor, sarcini foarte mari. Datorit acestor fore excesive, asperitile sufer o deformare plastic care nceteaz n momentul cnd suprafaa real de contact devine suficient de mare ca s suporte sarcina respectiv.[17]

    Deformarea plastic este nsoit de cele mai multe ori de formarea microsudrilor punctiforme ntre vrfurile asperitilor opuse (figura 1.3.a), unde f1 si f2 fiind eforturile de forfecare ale materialelor celor dou suprafee, iar s al microsudurilor.

    Figura 1.3.Uzarea de adeziune

    a) jonciuni b) micro suduri c) forfecare

    n conformitate cu teoria punilor de sudur pot avea loc urmtoarele situaii: - dac s < f1 i f2 atunci ruperea se va produce chiar la nivelul sudrii (figura 1.3.b); - daca s > f1 i f2 atunci ruperea se va produce fie la suprafaa mai moale cu transfer de material de pe o suprafa pe cealalt, fie n ambele suprafee cu eliberarea particulelor de uzare (figura1.3.c), care pot provoca rizuri pe suprafaa mai moale.

    O consecin a uzrii de adeziune este griparea, care apare la sarcini mari, n lipsa

    lubrifiantului sau la strpungerea peliculei de lubrifiant n urma unor nclziri ridicate pn la temperatura de topire a materialului.

    Fenomenul de gripare poate lua dou forme n funcie de temperatura la care acesta se produce:

    1. Griparea la temperaturi joase (griparea atermic), este caracteristic unor viteze reduse de deplasare ale suprafeelor de frecare (apar deformaii plastice ale stratului superficial de forfecare) i se caracterizeaz prin valori mari ale coeficientului de frecare i o evoluie rapid a fenomenului.

    2. Griparea la temperaturi nalte (griparea termic), este caracteristic unor viteze mari de deplasare i apare ca urmare a energiei termice acumulate n zona de contact i se caracterizeaz prin valori mai mici ale coeficientului de frecare i o evoluie mai redus a vitezei de uzare. Apariia fenomenului de gripare este favorizat de un rodaj necorespunztor; jocuri prea mici intre suprafee; utilizarea unui lubrifiant necorespunztor calitativ; depirea unor parametri funcionali.

    1.3.2. Uzarea de abraziune Acest tip de uzare este de natur pur mecanic i poate fi recunoscut prin urmele lsate

    prin microachiere de ctre prile ascuite ale particulei dure sau asperitilor pe direcia de micare, sau prin deformare plastic n cazul asperitilor rotunjite i sarcin mare. Fenomenul de uzare de abraziune este strns legat de prezena mediului abraziv n zonele de frecare, fiind facilitat

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 24 -

    n domeniul cel mai larg al vitezelor de alunecare i al presiunilor specifice. Rezultatele uzrii abrazive sunt dependente de:

    natura cuplului de material, n sensul c o duritate mai mare a suprafeei opune o rezisten sporit aciunii de uzare, iar materialele plastice permit implantarea particulelor dure n ele;

    natura, forma i mrimea abrazivului; presiunea specific i viteza de alunecare; condiiile de funcionare (sarcina i viteza);

    Natura materialelor joac un rol important n procesul de uzare de abraziune fiind n strns legatur cu proprietile de duritate i plasticitate. n funcie de condiiile de funcionare, uzarea de abraziune poate fi clasificat n urmatoarele tipuri principale: abraziune prin impact, abraziune sub presiuni reduse, abraziune sub presiuni ridicate i abraziune prin eroziune.

    Figura 1.4. Fazele uzrii prin abraziune la o cupl de frecare

    Abraziunea prin impact se manifest prin pierdere de material de pe suprafeele metalice datorit aciunii intense a materialelor minerale dure. (figura 1.5.a) Presiunile locale ridicate i ocurile puternice fac ca mineralele abrazive s taie, s zgrie suprafaa metalic i s produc canale vizibile cu ochiul liber.

    Acest proces de uzare este caracteristic transportrii materialelor minerale abrazive sau n cazul reducerii, prin sfrmare, a dimensiunilor blocurilor mari de material. Pentru a se rezista la abraziunea de impact, suprafeele metalice necesit o rezilien bun pentru a rezista mpotriva fisurrii i o duritate ridicat pentru a rezista la abraziune.

    Abraziunea sub presiuni de contact ridicate este provocat de contactul intens dintre materialul abraziv i suprafaa metalic. (figura 1.5.c)

    Aceast situaie apare n cazul echipamentelor de mcinare i sfrmare (mori cu bile, concasoare), instalaii de foraj. Presiunile de contact sunt ridicate i cauzeaz ptrunderea particulelor minerale dure n suprafaa metalic, fisurarea fazelor fragile prezente n matricea metalic de baz, i deformarea plastic a acesteia.

    Abraziunea sub presiune sczut, fr ocuri este provocat de aciunea de alunecare a particulelor care se mic liber la suprafaa unei suprafee metalice.

    Presiunile implicate sunt n general reduse i nu depesc rezistena la strivire a materialului abraziv. Cu toate acestea, particulele abrazive dure, coluroase produc o polizare a suprafeei i deci o pierdere de material.

    1.3.3. Uzarea de oboseal este rezultatul unor solicitri ciclice a suprafeelor n contact, urmat de deformaii plastice n reeaua atomic a stratului superficial, de fisuri, ciupituri sau exfolieri. Factorii care influeneaz uzarea de oboseal sunt: structura materialelor pieselor n frecare, temperatura, tipul solicitrii, concentrarea eforturilor, frecvena solicitrilor variabile, dimensiunile pieselor.

    Uzarea prin ciupire (pitting) este o form a uzrii de oboseal a suprafeelor cu contacte punctiforme sau liniare i se poate recunoate sub forma caracteristic de cratere sau ciupituri (diferite de cele de adeziune provocate prin smulgeri). Acest tip de uzare are loc n cazul materialelor cu duriti mai mari de 350 HB. n acest caz, modul de funcionare d natere unor

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 25 -

    eforturi unitare n punctele de contact, avnd un caracter pulsator. Uzarea prin exfoliere (cojire) este caracterizat prin desprinderea de mici particule

    metalice, de ordinul a 1 m, sau de oxizi de ordinul a 0.01 m, care se produc la materialele metalice cu un grad nalt de plasticitate n momentul n care este depit rezistena la forfecare n zonele de contact cu frecri concentrate.

    Uzarea prin cavitaie poate fi definit ca un proces de distrugere a suprafeei, i deplasare de material sub form de mici particule, produs de mediul lichid sau gazos n contact cu metalul fr prezena celei de a doua suprafee de frecare. Acest tip de uzare mai poart i denumirea de eroziune de cavitaie sau coroziune de cavitaie i n mod normal se produce pe suprafaa paletelor, rotoarelor de pomp, cilindrii de motoare Diesel care vin n contact cu fluide aflate la viteze mari. Uzarea prin cavitaie poate fi explicat prin micarile relative mari sau schimbrile de vitez dintre un lichid i metal

    Uzarea prin coroziune se manifest prin deteriorarea suprafeei de contact, i deci pierdere de material, datorit aciunii simultane sau succesive a factorilor chimici agresivi din componena mediului de lucru i a solicitrilor mecanice.

    Uzarea de coroziune se produce prin nlturarea produilor de coroziune care au luat natere pe suprafaa de frecare, att n perioada de repaus ct i n cea de funcionare. Astfel procesul uzrii de coroziune se desfoar n doua faze distincte:

    - formarea produilor de reacie pe cale chimic, electrochimic i mecanochimic; - nlturarea acestor produi de pe suprafaa de frecare prin intermediul lubrifianilor; Coroziunea chimic este o aciune chimic continu a mediului ambiant asupra

    suprafeelor elementelor componente ale mainilor i utilajelor. Fenomenul de coroziune chimic poate evolua diferit, n funcie de parametrii fizicochimici ai materialului respectiv. n perioada de repaus fenomenul de coroziune acioneaz din punct de vedere chimic numai asupra suprafeelor deschise care nu trec prin zona de contact.

    n cazul pieselor din oel, nclzite n cuptoare, pentru a fi prelucrate sau recondiionate prin deformare plastic sau tratamente termice, fenomenul de coroziune este nsoit de o decarburare a cementitei, cu formare de straturi de oxizi, care n cazul prelucrrilor se desprind ducnd la pierderi mari de metal. Decarburarea i formarea hidrurilor este favorizat de temperatura ridicat din cuptoare, de peste 973 K.

    1.3.5. Alte tipuri de uzare Institutul Internaional de Sudur (I.I.S.) propune n documentul II 1326/97 o alt

    clasificare a tipurilor fundamentale de uzare, n care se regsesc i cele patru tipuri de uzare prezentate anterior:

    Figura 1.5 Clasificarea tipurilor fundamentale de uzare

    UZAREA

    UZAREA METAL PE METAL UZAREA METAL CU MINEREUL

    Alu

    neca

    re

    Sfar

    amar

    e

    Asc

    hier

    e

    Eroz

    iune

    Cav

    itatie

    Frec

    area

    de

    adez

    iune

    Obo

    seal

    a te

    rmom

    ecan

    ica

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 26 -

    Principlii factori implicai n procesul de uzare, caracteristicile fenomenului,exemple

    privind uzarea prin frecare-adeziune i prin oboseal termomecanic sunt prezentate n tabel.

    Tabelul 3 Nr. Crt Factori/

    Caracteristici/Exemple

    Frecare-adeziune Oboseala termomecanic

    1 Factori implicai

    -presiune de contact -viteza de translaie-rotaie -domenii de temperturi staionare sau tranzitorii -lubrifierea

    -presiune de contact -presiuni mecanice alternative -cicluri de temperatur -rcire forat cu ap (coroziune); -oxidrile intercalate;

    2 Caracteristici -transfer de material de la corpul mai moale la corpul mai dur -apariia fisurilor perpendicular pe direcia de dislocare

    -reea de fisuri -microachiere -oxidare -abraziune

    3 Exemple Suprafee de ghidare, ghidaje, lagre

    -scule de forare, scule de trefilare srm i de extruziune la cald

    Principalii factori implicai n procesul de uzare, caracteristicile fenomenului i exemple privind cele cinci tipuri de uzare prin abraziune sunt prezentate n tabelul 1.4.

    Tabelul 1.4 Nr.crt Tipul de uzare Factori Exemple

    1 Abraziune prin alunecare -presiune sczut

    -vitez relativ redus -jgheaburi -conveioare gravitaionale -canale de ncrcare furnale

    2 Abraziune prin sfrmare -presiune ridicat -vitez relativ redus

    -transportor elicoidal -echipamente de extruziune -palete de amestectoare

    3 Abraziune prin achiere -presiune nalt combinat cu impact

    -flci de concasor -conuri de furnal -lame i ciocane

    4 Eroziune -particule minerale fine n cureni de gaz -vitez nalt -curgeri laminare sau turbulente

    -scaune de ventile -scaune de clopote de furnal -palete de ventilator

    5 Cavitaie -particule minerale fine n cureni de lichid -vitez nalt -curgeri turbulente

    -elice de nave -injectoare pentru turbine hidro -roi hidraulice

    1.6. Metode de reducere a uzurii abrazive Uzarea suprafeelor de contact a pieselor componente ale mainilor i utilajelor apare n

    toate ramurileeconomiei: industrie, transporturi i agricultur i aduce mari pierderi economiei naionale.

    Preocuprile actuale sunt ndreptate spre gsirea i aplicarea unor metode moderne de protecie la uzarea de abraziune i de prelungire a vieii pieselor prin recondiionare.

    Alegerea materialelor trebuie s se bazeze pe studii i ncercri experimentale, iar criteriile

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 27 -

    de alegere a acestora trebuie analizate n contextul comportrii lor la condiiile reale de lucru i a factorilor ce guvernez fenomenul de uzare.

    Soluiile constructive trebuie s aib n vedere posibilitile tehnico-economice existente n ar i pe plan mondial i nivelul performanelor ce se obin cu piesele ncrcate, n funcie de condiiile de exploatare a acestora.

    Elaborarea i fabricarea unor noi materiale de adaos implic studii i cercetri experimentale riguroase, o baz tehnico-material adecvat i experien tehnologic n fabricarea materialelor pentru sudare i ncrcare.

    Avantajele obinute i unanim apreciate la ncrcarea prin sudare sunt legate de: Creterea durabilitii n exploatare a pieselor ncrcate prin sudare, comparative cu

    piesele nencrcate, n mod curent, de 6-25 de ori i n unele cazuri chiar de 100 de ori;

    Reducerea consumului de oeluri slab aliate i aliate cu aproximativ 40% prin reintroducerea n circuit a pieselor recondiionateprin sudare;

    Cauzele scoaterii din funciune a mainilor i utilajelor sunt prezentate n figura 1.6. Figura 1.6 Cauzele scoaterii din funciune a matritelor de turnare sub presiune Se constat c 59% sunt cauze generate de exploatarea incorect cum ar fi:

    ritm de lucru neadecvat 9%, (b) deservire incorect, 9%, (c) utilizare necorespunztoare, 12%, (i) initiere incorect 16%, (h) personal neinstruit 6%, (g) alte motive 7%, (a)

    Deficienele tehnice se ridic la un procent de 41% compus din: uzare, 11%, (f) suprasolicitri 21%, (e) alte cauze 9%, (d)

    Pentru detectarea defectelor pieselor turnate au fost dezvoltate o serie de metode distructive i nedistructive.Dintre metodele distructive enumerm:-secionarea pieselor turnate, care se aplic la producia de serie mare i de mas. Ea se aplicla un numr restrns de piese turnate. Pe baza rezultatelor obinute se pot trage concluzii asupra compactitii unui lot de piese turnate;-ruperea i prelucrarea mecanic , se aplic de asemenea la un numr restrns de piese dintr-un lot.Metodele

    7% 9% 9% 9%

    21%

    11%

    6%

    16%

    12%

    a b c d e f g h i

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 28 -

    distructive de verificare a calitii pieselor turnate au un caracter limitat deoarece piesele turnate se distrug, majorndu-se astfel i costul produciei.[2]

    1.7 Concluzii In acest capitol au fost abordate fenomenele de uzare care apar la matritele folosite in

    deformarea palstica la cald a materialelor, fiind subliniate: uzarea de abraziune, uzarea de impact, uzarea de adeziune si de oxidare la cald, intalnite cel mai frecvent la matritele de prelucrat la cald.

    Pierderea de material datorit procesului de uzare conduce la modificarea dimensiunilor i a formei geometrice a locasurilor de matrite, ceea ce poate conduce la consumuri suplimentare de material si rebutatea pieselor matritate.

    Preocuprile actuale ale cercetatorilor sunt ndreptate spre gsirea i aplicarea unor metode moderne de diminuarea uzarii de abraziune si impact pentru prelungirea duratei de viata a locasurilor de matrita.

    Cele mai cunoscute dintre aceste metode sunt; placarea electrolitic, anodizarea, difuziunea, pulverizarea termic, clirea superficial, si ncrcarea prin sudare cu aliaje dure care este abordata si dezvoltata in aceasta lucrare.

    Avantajele obinute i unanim apreciate la ncrcarea prin sudare sunt legate de: Creterea durabilitii n exploatare a pieselor ncrcate prin sudare, comparative cu piesele

    nencrcate, n mod curent, de 6-25 de ori i n unele cazuri chiar de 100 de ori; Reducerea consumului de oeluri slab aliate i aliate cu aproximativ 40% prin

    reintroducerea n circuit a pieselor recondiionate prin sudare; Reducerea consumului de oeluri aliate prin execuia pieselor noi din oeluri crbon sau slab

    aliate prin sudare i ncrcare cu straturi dure; Reducerea consumurilor energetice cu pn la 65% prin eliminarea opreraiilor specifice

    procesului classic de fabricaie; Posibilitatea obinerii unor straturi de uzur suple.

    Matriele utilizate pentru turnare sub presiune, sunt scule intens solicitate mecanic i termic, avand parametri severi de exploatare, dintre care pot fi amintii urmtorii:

    sarcini dinamice repetate, care pot produce n materialul matriei, tensiuni avnd valori pn la 200 daN/mm2;

    variaii alternative de temperatur la suprafaa activ a matriei, care pot atinge valori egale cu 0,5 - 0,6 din temperatura de matriare;

    o intes frecare abraziv la cald, ntre suprafaa matriei i semifabricat, care crete n decursul exploatrii, datorit mririi rugozitii superficiale a matriei;

    Avnd n vedere importana durabilitii matrielor care influeneaz calitatea i costul pieselor produse, se recomand ca materialele din care se execut matriele, s asigure anumite proprieti, printre care cele mai importante sunt:

    tenacitatea ridicat la cald, deformabilitate ct mai redus i rezisten mare la uzur i la oxidare, pentru pstrarea stabilitii dimensionale a cavitilor matriei;

    rezisten ridicat la oboseal i la ocuri termice, pentru evitarea fisurrilor superficiale, sau chiar a ruperilor de material n timpul exploatrii;

    valorile punctelor critice de transformare ct mai mari, pentru ca microstructura suprafeei matriei, n contact cu piesa cald, s nu fie influenat termic;

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 29 -

    prelucrabilitate prin achiere i clibilitate bun, iar materialul s fie ct mai ieftin, pentru ca preul de cost al unei matrie s fie minim.

    3.Procedee de incarcare prin sudare

    Procedeele folosite la realizarea cercetarii experimentale sunt urmatoarele: 1. MIG manual; P1 26 2.MIG CMT; - Cu preincalzire P3 28

    - Fara preincalzire P2 28 3.WIG manual; P2 26 4.WIGmanual pulsatoriu.

    - Cu preincalzire P4 28 - Fara preincalzire P1 28

    5. WIG mecanizat pulsatoriu. - Cu preincalzire P6 28 - Fara preincalzire P5 28

    3.1 Procedeul de incarcare MIG.

    Procedeul de sudare MIG/MAG face parte din grupa procedeelor de sudare prin topire cu

    arcul electric n mediu de gaze protectoare. n funcie de caracterul electrodului aceast grup cuprinde dou subgrupe mari:

    - procedee de sudare cu electrod fuzibil; - procedee de sudare cu electrod nefuzibil.

    Figura 1.7. Schema de principiu a procedeului MIG-MAG

    Arcul electric (2) se formeaza ntre piesa de sudat (8) si srma electrod (fara nvelis) (1).

    Srma avanseaza mecanizat si continuu, antrenata de un mecanism (6), desfasurndu-se de pe tamburul (7). Gazul protector (3) se scurge printr-un ajutaj al arzatorului (5) si are misiunea de a

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 30 -

    proteja srma electrod, arcul electric si baia topita (9), de actiunea aerului nconjurator. Sursa de alimentare (redresor sau generator de curent continuu, surse de sudare sinergica - invertoare si surse pentru sudare MIG/MAG n curent pulsat) cu caracteristica rigida, se racordeaza n majo-ritatea cazurilor cu polul minus la piesa si polul plus la duza de contact (4).[2]

    Avantajele procedeului. Principalele avantaje ale procedeului MIG/MAG sunt productivitatea ridicat i facilitatea mecanizrii, automatizrii sau robotizrii. Productivitatea ridicat este asigurat de puterea ridicat de topire a arcului, ptrunderea mare la sudare, posibilitatea sudrii cu viteze de sudare mari, respectiv eliminarea unor operaii auxiliare. Aceste aspecte sunt determinate de densitile mari de curent ce pot fi utilizate: 150-250 A/mm2 la sudarea MIG/MAG clasic, respectiv 300-350 A/mm2 la sudarea cu srm tubular.

    Domeniul mult mai extins al puterii de topire n cazul sudrii MIG/MAG fa de sudarea SE datorit posibilitilor mari de variaie a parametrilor tehnologici principali de sudare curentul Is i tensiunea arcului Ua pentru acelai diametru de electrod. De exemplu n cazul srmei electrod cu diametru de 1,2 mm (cea mai frecvent ntlnit n prezent n practica sudrii MIG/MAG) valorile parametrilor Is - Ua este cuprins n domeniul 90300 (350) A, respectiv 17...30 V. Acest aspect constitui un avantaj deloc de neglijat dac ne gndim la faptul c utiliznd un singur diametru de electrod se poate acoperi o gam mare de grosimi de materiale de baz la sudare (de la 1 mm la zeci de mm), respectiv este posibil sudarea cu acelai diametru de srm electrod n orice poziie prin corelarea corespunztoare a parametrilor tehnologici de sudare, ceea ce n cazul sudrii SE evident nu este posibil. Flexibilitatea n direcia mecanizrii i robotizrii este asigurat n principal de posibilitatea antrenrii mecanizate a srmei electrod (srme subiri), de modul de realizare a proteciei la sudare (cu gaz), de uurina reglrii i controlului parametrilor tehnologici de sudare, de gabaritul relativ mic al capului de sudare, etc. La aceste avantaje principale, se pot aduga:

    grad nalt de universalitate a procedeului; posibilitatea sudrii n orice poziie; eliminarea operaiei de curire a zgurii; grad nalt de utilizare a materialului de adaos ( 90-95%); cantitate redus de fum; conducerea i supravegherea uoar a procesului de sudare (arcul este vizibil); factor operator superior sudrii SE, 60-65%, ca efect a eliminrii operaiei de schimbare

    a electrodului i de curire a zgurii de pe custura sudat; tensiuni i deformaii mici la sudare (energie liniar mic). Dezavantajele procedeului. Se pot sintetiza astfel: echipamente de sudare mai scumpe i mai complicate; flexibilitatea mai redus dect la sudarea SE: pistoletul de sudare mai greu i cu

    manevrabilitate mai sczut, cu raz de aciune limitat n cazul echipamentelor clasice la 3...5m fa de sursa de sudare, uneori necesit spaiu de acces mai mare;

    pierderi de material de adaos (n anumite condiii) prin stropi (5-10%); sensibil la cureni de aer (evitarea sudrii n locuri deschise, cu vnt, etc.); limitat la grosimi, n general, mai mari de 1 mm; riscul unei protecii necorespunztoare a arcului electric i a bii de metal; probabilitatea relativ mare de apariie a defectelor n mbinarea sudat, n principal pori i

    lips de topire. Performanele procedeului. n tabelul 1 se indic domeniile de valori ale parametrilor

    tehnologici de sudare MIG/MAG.[2]

  • Rezumat teza doctorat

    Ing. Adrian IORDACHE - 31 -

    Tabelul 4. Performanele procedeului de sudare MIG/MAG

    Tabelul 4 Nr.crt. Parametrul tehnologic Simbolul U.M. Domeniul de valori

    1 Diametrul srmei ds mm 0,6...2,4 2 Curentul de sudare Is A 60...500 3 Tensiunea arcului Ua V 15...35 4 Viteza de sudare vs Cm/min 15150 5 Debitul gazului de protecie Q l/min 8...20

    3.2 Procedeul de incarcare WIG. Principiul procedeului: arcul electric amorsat intre electrodul nefuzibil i piesa de sudat

    produce topirea local a pieselor ce se sudeaz. In zona de sudare se poate introduce material de adaos sub form de srma care se va topi in arcul electric si va cdea in baia metalic. n timpul solidificrii metalului lichid, zona sudat este protejat prin gazul inert suflat in aceast zon.

    Sudarea WIG este un procedeu de sudare manual, sau poate fi mecaniat mai ales la operaii de ncrcare.

    Arcul electric se amorseaz ntre un electrod nefuzibil (1) din W aliat cu Th, Zr, Ce, La i piesa de ncrcat, ambele fiind conectate la un transformator (surs) de sudare. Contactul electric la electrodul de W se face printr-o pies de contact din cupru montat n corpul pistoletului de sudare dnd posibilitatea s se deplaseze electrodul pe msura consumrii acestuia n timp. Concentric cu electrodul gazul de protecie (Ar, He) este adus da la butelie la duza (2) care asigur un debit constant de gaz protector necesar pentru protecia arcului de sudare i zona de sudare.

    Fig. 1.8 Schema de principiu a ncrcrii prin procedeul de sudare W.I.G: 1-electrod de wolfram;2-duz insuflare argon; 3-vergea material de adaos; 4-arc electric; 5-depunere.

    Se formeaz astfel o baie metalic provenit din topirea superficial a suprafeei de ncrcat i care se completeaz cu materialul de adaos provenit din vergeaua (3) introdus n baia metalic (4) i meninut permanent n jetul de gaz protector de ctre operator. Acesta urmrete (prin masca de sudur) i regleaz n permanen volumul de material de adaos necesar mai ales la operaii de ncrcare, precum i adncimea de ptrundere, implicit diluia. [2]

    P