Surub Special

Tehnologia materialelorTema de casa

Sa se proiecteze procesul tehnologic optim de realizare a piesei “Surub special“ in conditiile unui numar necesar de bucati n= 15000 buc/an.

Pentru aceasta se vor parcurge urmatoarele etape:

1.Stabilirea rolului functional al piesei folosind analiza morfofunctionala a suprafetelor

2.Alegerea materialului optim pentru confectionarea piesei

3.Stabilirea procedeelor posibile de realizare a piesei-semifabricat

4.Obtinerea piesei-semifabricat printr-un procedeu tehnologic de turnare 5.Obtinerea piesei-semifabricat printr-un procedeu de deformare plastica

6.Analiza tehnico-economica a doua variante de proces tehnologic si determinarea variantei optime de obtinere a piesei-semifabricat

7.Succesiunea logica a tuturor operatiilor necesare obtinerii piesei-semifabricat prin procedeul optim

8.Succesiunea logica a tuturor operatiilor si fazelor necesare obtinerii piesei finite

Etapa 1.Stabilirea rolului functional al piesei folosind analiza morfofunctionala a

suprafetelor

Cunoaşterea rolului funcţional al piesei este prima etapă în proiectarea oricărui proces tehnologic de realizare a sa. Acesta depinde de rolul funcţional al fiecărei suprafeţe care delimitează piesa. Din acest motiv în primul rând se stabileşte rolul funcţional al fiecărei suprafeţe. Metoda folosită pentru stabilirea rolului funcţional posibil sau pentru proiectarea unei piese poartă numele de analiză morfofuncţională a suprafeţelor. Aceasta presupune parcurgerea succesivă a următoarelor etape:

- descompunerea piesei în suprafeţe cât mai simple (plane, cilindrice, conice, elicoidale etc.);

- notarea tuturor suprafeţelor ce delimitează piesa în spaţiu folosind sensul trigonometric sau o altă ordine;

- analiza fiecărei suprafeţe în parte din următoarele puncte de vedere: forma geometrică a suprafeţei, dimensiuni de gabarit, precizie dimensională, precizie de formă, precizie de poziţie, rugozitate şi duritate;

- întocmirea unui graf “suprafeţe-caracteristici”;- stabilirea rolului funcţional al piesei care se face în urma

analizei de corelaţie a diferitelor tipuri de suprafeţe obţinute în graful “suprafeţe-caracteristici”. Rolul funcţional impus unei piese se obţine presupunând pentru suprafeţele ce delimitează piesa în spaţiu caracteristicile corespunzătoare tipurilor de suprafeţe (de asamblare, funcţionale, tehnologice sau auxiliare).

Având aceste informaţii primare se pot deduce procedeele tehnologice posibile de realizare a fiecărei suprafeţe în parte pentru a se proiecta apoi procedeul tehnologic optim de realizare a piesei ca un tot unitar.

Impartirea piesei in suprafete simple

Din analiza morfofuncţională a piesei s-a stabilit cu precizie care suprafeţe trebuie prelucrate ulterior prin aşchiere, precum şi necesitatea aplicării unei turnări de precizie care presupune adaosuri de prelucrare mici. În această situaţie consumul de material pentru piesa considerată este mic, iar productivitatea prelucrării este crescută. S-a ţinut cont ca suprafeţele să asigure o bună aşezare sau prindere a piesei la prelucrarea ei prin aşchiere.

Nr.

crt.

Nr. supraf

aţă

Configuraţia

geometrică a

suprafeţei

Caracteristici Rolul funcţional posibil alsuprafeţei

Procedee tehnologice posibile de realizare a suprafeţei

Obs.

Precizia dimensională

Precizia de formă

Precizia de poziţie

RugazitateaRa

DuritateaHB

0 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11

1 S1 Plana - - - 3,2 În funcţie de material

Tehnologica

Turnare Aşchiere

Deformare plastică

2 S2 Tronconica - - - 3,2 În funcţie de material

Auxiliara Aşchiere

3 S3 Cilindrica 3,2 În funcţie de material

Tehnologica

Turnare Aşchiere

Deformare plastică

4 S4 Cilindrica - - - 3,2 În funcţie de material

Auxiliara Aşchiere


Auxiliara Turnare Aşchiere

Deformare plastică


Tehnologica

Turnare Aşchiere

Deformare plastică


Auxiliara Aşchiere


Tehnologica

Turnare Aşchiere

Deformare plastică


Auxiliara Aşchiere


Asmblare Turnare Aşchiere

Deformare plastică

11 S11 Cilindrică - - - 1,6 În funcţie de material

Functionala.

Aşchiere

Etapa2.Alegerea materialului optim pentru confectionarea piesei

Calitatea materialelor folosite la realizarea unei piese sau a unei maşini, utilaj sau aparat, împreună cu concepţia de proiectare şi tehnologia de fabricaţie determină nivelul performanţelor tehnico - economice pe care piesa (produsul) le poate atinge. De aceea, în prezent, se constată pe plan mondial o sporire continuă a preocupărilor pentru o utilizare cât mai raţională a materialelor, având ca obiect principal creşterea eficienţei şi competitivităţii maşinilor, utilajelor şi aparatelor. Alegerea optimă a unui material pentru o anumită destinaţie, este o problemă deosebit de complexă ce trebuie rezolvată de proiectant, în principiu, aceasta însemnând alegerea acelui material care îndeplineşte cerinţele minime de rezistenţă şi duritate ale piesei în condiţiile unui preţ de cost minim şi a unei fiabilităţi sporite. Tendinţa de a alege materialele superioare cerinţelor minime de rezistenţă şi duritate ale piesei este inadecvată din punct de vedere economic şi nu contribuie la creşterea performanţelor tehnice ale produsului în care este înglobată piesa respectivă. Deci rolul proiectantului nu este doar de a stabili concepţia de bază a proiectării procesului tehnologic ci şi de a determina cât mai corect cerinţele minime inpuse materialului şi alegerea acestuia. Având în vedere diversitatea foarte mare de piese şi produse şi respectiv de materiale din care acestea pot fi confecţionate este practic imposibil a stabili o metodă riguros ştiinţifică şi general valabilă care să permită optimizarea alegerii materialului. De obicei, se mizează pe experienţa proiectantului şi pentru alegerea rapidă a materialului, se pleacă de la câteva date referitoare la: solicitările în timpul exploatării, condiţiile de exploatare (temperatură, presiune, viteză, mediu de lucru), clasa din care face parte piesa şi condiţiile de execuţie. Abordarea problemei în acest mod este

neeconomică deoarece nu valorifică în mod corespunzător toate caracteristicile materialului. De aceea, în continuare se va prezenta o metodă de alegere a materialului optim numită metoda de analiză a valorilor optime. Această metodă are la bază valorificarea la maximum a întregului ansamblu de proprietăţi funcţionale, tehnologice şi economice ale materialului în condiţiile actuale ale dezvoltării metodelor de calcul rapid şi al existenţei de soft-uri specializate şi presupune rezolvarea următoarelor etape:- stabilirea rolului funcţional al piesei, a tehnologiei

construcţiei şi a condiţiilor economice de funcţionare ale acesteia: aceasta se rezolvă folosind metoda de analiză morfofuncţională a suprafeţelor;

- determinarea şi stabilirea factorilor analitici ai problemei alegerii materialului optim: se ia în considerare întregul ansamblu de proprietăţi funcţionale (fizice, chimice, mecanice, electrice, magnetice, optice, nucleare şi estetice), proprietăţi tehnologice (turnabilitatea, deformabilitatea, uzinabilitatea, sudabilitatea şi călibilitatea) şi proprietăţi economice (preţ de cost, consum de energie, combustibili convenţionali, materie primă, poluare, etc.);

- descompunerea factorilor analitici în elemente primare: se face ţinând cont de condiţiile rezultate din etapele de mai sus, luându-se în continuare cel puţin proprietăţile: conductibilitate termică, temperatură de topire, temperatură de vaporizare, vâscozitate, densitate, rezistenţă la coroziune, refractafitatea, elasticitatea, rigiditatea, plasticitatea, fragilitatea, fluajul, tenacitatea, rezistenţa la rupere, rezistenţa la curgere, rezistenţa la oboseală, conductivitatea electrică, permeabilitatea magnetică, diamagnetismul, paramagnetismul, opacitatea, absorbţia, rezistenţa la pătrundere a radiaţiior etc. Toţi factorii primari sunt prezenţi într-un graf “materiale-proprietăţi”;

- aprecierea cantitativă a factorilor analitici: se face folosind un anumit sistem de notare, în funcţie de valoarea fiecărei proprietăţi k acordându-i-se o notă tk. Se

poate folosi sistemul de notare 1...3 sau 1...10 sau 1...100, în funcţie de precizia ce se vrea obţinută;

- stabilirea ponderii importanţei fiecărui factor primar: se face ţinând cont de datele rezultate din etapele de mai sus acordând fiecărei proprietăţi k o pondere d k. În stabilirea ponderii trebuie îndeplinită condiţia:

d kk

m

1

1

în care m reprezintă numărul de factori primari;- alegerea soluţiilor optime la momentul dat: se face

apicând criteriul:

t dk kk

m

maxim

1

Folosind metoda analizei valorilor optime am parcurs graful “materiale-proprietăţi” în vederea alegerii materialului optim pentru realizarea piesei şi am constatat că materialul optim este OLC 15 OLC15 este utilizat pentru piese tratate termic, de rezistenţă ridicată şi tenacitate medie cum ar fi: discul de turbină, arborii cotiţi, bielele, coroanele dinţate, volantele, roţile cu clichet, penele de ghidaj, melcii, penele, flanşele şi şuruburile.

Proprietati functionaleTurna Defor Uzina Pretul de Fizice Chimi Mecanice

Nr

Material ce bilitatea

mabilitate

bilitatea

cost ∑tk*dk

OBS

Densitatea

Conductibilitate termica

Rezistenta la coroziune

HBRezist.la rupere

(E*10^6)

v t1

v t2 v t3

v t4

v t5

v t6

v t7

v t8

v t9

v t10

1 OL42 7.3 2 0.2 2 <0.5

2 163 3 42 2 2 2 B 2 B 2 FB 3 2000 2 2.15

2 OL50 7.3 2 0.2 2 <0.5

2 164 3 58 2 2 2 B 2 B 2 FB 3 2250 2 2.15

3 OL60 7.3 2 0.2 2 <0.5

2 174 3 66 3 2 2 B 2 B 2 FB 3 2250 2 2.1

4 OLC15 7.7 2 0.2 2 <0.5

2 135 2 48 2 2.1 3 S 1 B 2 FB 3 2375 2 2.2 optim

5 OLC20 7.4 2 0.2 2 <0.5

2 190 3 50 2 2.2 3 S 1 B 2 FB 3 2500 2 2.15

6 OLC45 7.7 2 0.2 2 <0.5

2 207 3 70 3 2.1 3 S 1 B 2 B 2 2375 2 2.15

7 OT400 7.8 2 0.2 2 <0.5

2 110 2 40 2 2.1 3 FB 3 S 1 B 2 2000 2 2.15

8 OT600 7.8 2 0.2 2 <0.5

2 169 3 60 2 2.1 3 FB 3 S 1 B 2 2125 2 2.15

9 CuZn15 8.8 2 0.3 2 <0.5

2 80 1 20 3 1.2 2 B 2 B 2 FB 3 5000 1 1.95

10

CuSn10 8.8 2 0.1 2 <0.5

2 70 1 23 1 1.5 2 FB 3 S 1 FB 3 4500 2 1.95

11

CuZn39Pb2

8.4 2 0.2 2 <0.3

3 40 1 16 1 1.2 2 FB 3 B 2 FB 3 6000 1 1.95

12

41MoCr11

7.5 2 0.2 2 <0.5

2 217 3 105

3 2.1 3 B 2 S 1 B 2 3750 2 2.15

13

12Cr 130

7.5 2 0.3 3 <0.2

3 187 3 60 2 2.1 3 B 2 S 1 B 2 6500 1 1.85

14

18MoCr10

8 2 0.19

1 <0.05

3 211 3 88.8

3 1.9 2 S 1 B 2 FB 3 10500 1 2.15

15

20MoNi35

6.5 2 0.2 2 <0.05

3 213 3 117.8

3 1.8 2 B 2 FB 3 FB 3 10000 1 2.05

16

40Cr10 7.2 2 0.1 1 <0.05

3 217 3 98 3 1.4 2 B 2 FB 3 B 2 7500 1 2.15

17

Fmn320 7.3 2 0.14

1 >0.5

1 160 2 32 1 0.18

1 FB 3 S 1 FB 3 1950 3 1.9

18

Fmp700 7.3 2 0.17

1 >0.5

1 280 3 70 3 0.18

1 FB 3 S 1 FB 3 1950 3 2.2

19

Fgn370-17

7.2 2 0.17

1 <0.5

2 160 2 37 2 0.18

1 FB 3 S 1 FB 3 1500 3 2.15

20

Fgn700-2

7.2 2 0.1 1 <0.5

2 280 3 70 3 0.17

1 FB 3 S 1 B 2 1500 3 2.05

21

FC100 7.4 2 0.13

1 <0.1

3 150 2 10 1 0.18

1 FB 3 S 1 B 2 1500 3 2.1

22

FC150 7.3 2 0.135

1 <0.1

3 170 3 15 1 0.15

2 FB 3 S 1 B 2 1600 3 2.15

23

FC200 7.1 2 0.14

1 <0.1

3 210 3 20 1 1.2 2 FB 3 S 1 B 2 1600 3 2.05

24

FC250 7.2 2 0.15

1 <0.1

3 240 3 25 1 1.25

2 FB 3 S 1 B 2 1600 3 2.15

25

FC300 7.3 2 0.16

1 >0.5

1 260 3 30 1 1.3 2 FB 3 N 0 B 2 1750 3 1.95

26

FC350 7.2 2 0.17

1 <0.1

3 280 3 35 1 1.35

2 FB 3 N 0 B 2 1625 3 2.05

27

FC400 7.3 2 0.19

1 <0.1

3 300 3 40 2 1.45

2 FB 3 N 0 B 2 1625 3 2.15

Tabel 2. Alegerea materialului optim

Etapa 3.Stabilirea procedeelor posibile de realizare a piesei-semifabricat

Crearea oricărui produs este rezultatul unui proces de producţie, definit ca fiind un proces tehnico-economic complex în decursul căruia se efectuează modificările şi transformările materialelor necesare obţinerii produsului. În cadrul procesului tehnologic, materia primă cu proprietăţi neadecvate utilizării directe este supusă unui şir lung de transformări fizico-chimice în vederea obţinerii unui produs cu proprietăţi şi funcţii bine stabilite, conform cu o anumită utilitate socială. Semifabricatul poate fi definit ca fiind o bucată de material mai mult sau mai puţin apropiată ca formă de piesa care urmează a fi obţinută şi care a suferit o serie de prelucrări înainte de a se ajunge la piesa finită. Semifabricatul se poate obţine prin procedee tehnologice diferite, ca de exemplu prin deformare plastică sau prin turnare.

a) Deformarea plastica

Deformarea plastică este metoda de prelucrare fără aşchiere prin care, în scopul obţinerii unor semifabricate sau piese finite, se realizează deformarea permanentă a materialelor, fără fisurare, prin aplicarea unor forţe exterioare.

Avantajele prelucrării metalelor prin deformare sunt:- îmbunătăţirea proprietăţilor din cauza structurii mai

omogene sau mai dense care rezultă în urma acestor prelucrări;

- consum minim de material;- precizie mare de prelucrare, mai ales la rece;- reducerea duratei prelucrării ulterioare prin aşchiere;- posibilităţi de obţinere a unor forme complexe cu un

număr minim de operaţii şi manoperă simplă;- mărirea productivităţii muncii.

Necesitatea aplicării unor forţe mari pentru deformare

face ca investiţiile iniţiale să fie mari, ceea ce poate fi considerat un dezavantaj al acestei metode.

Un exemplu de deformare plastică este forjarea liberă ce trebuie folosită numai în cazul pieselor foarte mari, care pentru matriţare depăşesc puterea utilajului sau a pieselor ce se execută în serie mică sau sunt unicate. Principalele avantaje ale forjării sunt prelucrarea rapidă, costul redus şi manopera simplă, iar ca dezavantaje se pot aminti precizia redusă a dimensiunilor, calitatea slabă a suprafeţei precum şi necesitatea unei forţe mari de deformare.

În comparare cu forjarea liberă, matriţarea este un procedeu modern deoarece prezintă o serie de avantaje dintre care cele mai importante sunt: productivitatea înaltă care depăşeşte de câteva ori productivitatea forjării libere, posibilitatea obţinerii unor piese cu forme foarte complicate care nu se pot realiza prin forjare liberă, fără adaosuri tehnologice, realizarea pieselor cu un consum redus de metal, piesele obţinute au toleranţe de câteva ori mai mici decât piesele obţinute prin forjare liberă. Matriţarea prezintă câteva dezavantaje, dintre care cele mai importante sunt: greutatea limitată a pieselor care pot fi matriţate şi costul ridicat al matriţelor.

b) Turnarea

Turnarea, ca procedeu tehnologic, este una din cele mai vechi metode de obţinere a pieselor prin punere în formă. Turnarea intervine întotdeauna ca metodă tehnologică distinctă la materialele care sunt elaborate în stare lichidă sau vâscoasă.

Procedeele de execuţie a pieselor prin turnare se remarcă prin următoarele avantaje:- permit realiazarea de piese cu configuraţii diverse, în

clasele de precizie 6...16, cu suprafeţe de rugozitate Ra m1 6 20, ... ;

- permit realizarea de piese cu proprietăţi diferite în secţiuni;

- creeaza posibilitatea de adaosuri de prelucrare minime faţă de forjarea liberă sau prelucrările prin aşchiere;

- creează posibilitatea de automatizare complexă a procesului tehnologic, fapt ce permite repetabilitatea preciziei şi a caracteristicilor mecanice la toate loturile de piese de acelaşi tip;

- permit obţinerea unei structuri uniforme a materialului piesei, fapt ce îi conferă acesteia o rezistenţă multidirecţională. În general compactitatea, structura şi rezistenţa mecanică a pieselor turnate sunt inferioare celor ale pieselor similare realizate prin deformare plastică deoarece acestea posedă o rezistenţă unidirecţională după direcţii preferenţiale.

Dintre dezavantajele procedeelor de realizare a pieselor prin turnare se pot enumera:- consum mare de manoperă, îndeosebi la turnarea în

forme temporare;- costuri ridicate pentru materialele auxiliare;- consum mare de energie pentru elaborarea şi menţinerea

materialelor în stare lichidă, la temperatura de turnare;- necesită măsuri eficiente împotriva poluării mediului şi

pentru îmbunătăţirea condiţiilor de muncă.

Un alt procedeu de deformare plastica care poate fi luat in analiza in cazul acestei piese este laminarea, configuratia piesei finite obtinandu-se ulterior prin aschiere. In acest caz adaosurile de prelucrare vor fi mai mari decat in cazul matritarii, consumul de material fiind mult mai mare, iar randamentul de utilizare a materialului foarte scazut.

Etapa 4.Obtinerea piesei-semifabricat printr-un procedeu tehnologic de turnare

Turnarea reprezinta un procedeu clasic de obtinere a semifabricatelor ce pot avea forme de la cele mai simple la cele mai complexe, in productie de unicat, serie sau masa.

Pentru turnarea in forme temporare avantajele constau in costuri in costuri relativ scazute ale materialelor folosite (nisip, argila, apa, modele, samd ) si calitate conforma cu cerintele de productie. In continuare se vor studia conditiile in care piesa “Surub special” se poate prelucra prin turnare :

- planul de separatie la piesei este un plan drept, pozitionatpe axa de simetrie a piesei. Astfel costul cu manopera scade, iar precizia de realizare a piesei creste.

- adaosurile de prelucrare, tehnologice si de inclinare sunt mici si se incadreaza bine in normativele in vigoare de alegere a acestora.

- deoarece piesa nu prezinta diferente mari de volume, avand in general o forma geometrica echilibrata, s-a considerat ca nu este necesar a se prevedea o maselota

- intersectiile dintre pereti se fac la unghiuri drepte- grosimea peretilor este relativ uniforma- piesa nu prezinta la interior nervuri sau acumulari de

material, asa ca nu exista pericolul aparitiei unor goluri de contractie

- deoarece nu exista zone cu bosaje nu exista pericolul de aparitie a nodurilor termice.

Procesul tehnologic de obtinere a pieselor prin turnare in forme temporare poate fi structurat pe urmatoarele etape distincte :

- realizarea modelului si a cutiilor de miez, pe baza desenului piesei turnate sau a desenului de executie a modelului si a cutiilor de miez

- realizarea formei de turnare si a miezurilor, asamblarea formelor

- elaborarea aliajului, transportul si alimentarea formelor- tratamentele aplicate la umplerea formei, solidificarea

piesei

- dezbaterea formelor, extragerea piesei solidificate si scoaterea miezurilor din piesa

- separarea retelei de turnare si a maselotelor - curatirea- tratamentele termice si de suprafata, remedierea

defectelor- controlul final al piesei- marcarea, conservarea, depozitarea, ambalarea si

livrarea catre beneficiar.

Pretul de cost al pieselor turnate depinde de cantitatea de materiale si manopera necesare pentru executia lor. In cazul formarii manuale, manopera pentru confectionarea modelului si a cutiilor de miez depaseste cu mult pe cea pentru confectionarea formei, de aceea piesa trebuie sa fie astfel proiectata incat sa permita confectionarea usoara a modelului si a miezurilor. Modelul si miezurile determina configuratia exterioara, respectiv interioara a viitoarei piese realizata prin turnare.

4.1. Intocmirea desenului piesei brut turnate

In vederea intocmirii desenului piesei brut turnate trebuie parcurse urmatoarele etape :

a)stabilirea pozitiei de fomare: in cazul productiei de unicate si de serie mica se recomanda ca operatia de formare sa se execute manual

b)stabilirea pozitiei de turnare: pozitia piesei in forma de turnare si suprafata de separare a acesteia trebuie sa asigure: calitatea solicitata a piesei turnate, consumuri minime pentru realizare si prelucrare mecanica. La alegerea pozitiei de turnare in forma trebuie sa se tina seama de urmatoarele recomandari: la turnarea pieselor de forma complicata si de mare raspundere, partile cele mai importante trebuie sa fie amplasate in partea inferioara a

formei, cunoscand faptul ca incluziunile de nisip, zgura si gaze au tendinta de ridicare spre partile superioare ale piesei; daca suprafete ale piesei turnate ce urmeaza a fi prelucrate, sunt amplasate in partea superioara a formei se vor lua masuri astfel incat defectele caracteristice de turnare ( retasuri, sufluri, incluziuni ) sa se produca in maselote, rasuflatori sau in adaosurile de prelucrare prevazute pe suprafetele superioare ale piesei turnate; la turnarea pieselor din aliaje cu contractie mare in timpul solidificarii, pozitia piesei in forma va fi aleasa astfel incat sa se asigure solidificarea dirijata a metalului de la partile subtiri spre cele groase si de la acestea spre maselote; pozitia piesei in forma de turnare trebuie aleasa astfel incat sa se asigure consum de metal minim si un cost cat mai mic.

c)alegerea planului de separatie: pentru extragerea modelului din forma, acesta se sectioneaza in doua sau chiar mai multe bucati. In general, la alegerea planului de separatie sunt posibile mai multe solutii, in functie de simetria piesei turnate, de prezenta suprafetelor care urmeaza sa fie prelucrate prin aschiere, de utilajul existent pentru formare si turnare. Dintre solutiile posibile se alege cea care permite: simplificarea la minimum a constructiei modelului care urmeaza sa fie executat din cat mai putine parti componente; extragerea usoara a piesei din forma; suprafata de separatie a formei trebuie sa fie pe cat posibil plana si una singura; obtinerea formei cu cele mai putine miezuri, deoarece miezurile necesita manopera suplimentara; montarea usoara si sigura a miezurilor in forma; umplerea usoara si completa a formei.

d)stabilirea adaosurilor de prelucrare: adaosurile de prelucrare se prevad pe toate suprafetele piesei ale caror precizii dimensionale si rugozitati nu pot fi obtinute prin turnare. Factorii principali de care depinde marimea adaosului de prelucrare sunt: natura aliajului care se toarna; pozitia suprafetei; metoda de formare; dimensiunea piesei si a suprafetei care se prelucreaza; clasa de precizie a piesei turnate.

e)stabilirea adaosurilor de inclinare: deoarece modelul trebuie extras din forma, se admite ca peretii perpendiculari pe planul de separatie sa fie construiti cu inclinari, asa-numite inclinari constructive, chiar daca nu sunt prevazute pe desenul piesei finite. Daca suprafetele respective se prelucreaza prin aschiere, inclinarile constructive trebuie sa fie cat mai mici posibil, pentru a nu se mari manopera la prelucrare si pierderile de metal prin aschii.

f)stabilirea racordarilor constructive: racordarile constructive sunt rotunjiri ale unghiurilor interioare sau exterioare intre doi pereti ai piesei turnate. Scopul racordarilor constructive este multiplu: de a preveni efectul daunator al transcristalizarii, de a preveni formarea nodurilor termice; de a preveni ruperea formei la extragerea modelului. Marimea razei de racordare interioara r se alege intre 1/5 si 1/3 din media aritmetica a grosimii peretilor de racordat, iar raza exterioara R se ia egala cu raza mica r, plus media aritmetica a grosimii peretilor care se racordeaza.

4.2. Intocmirea desenului modelului

Constructia desenului modelului se face pornind de la desenul piesei brut turnate, care se completeaza cu adaosurile de contractie si cu marcile pentru sustinerea miezurilor, daca piesa prezinta goluri interioare. Modificarea volumului si, implicit, a dimensiunilor, care are loc la incalzirea sau racirea aliajelor metalice, nu poate fi eliminate, ea avand loc ca urmare a proprietatilor fizice, specifice fiecarui aliaj. Aceasta modificare de volum poate si trebuie sa fie compensate sau diminuata in cadrul proiectarii tehnologiei de turnare prin aplicarea adaosului de contractie. Modelele nu se pot construi absolute exacte, conform cotelor de pe desen, oricata atentie s-ar acorda la confectionarea lor. In plus, urmarirea construirii unui model deosebit de precis mareste pretul de cost in mod nejustificat. De aceea, se admite in practica constructia de modele cu anumite tolerante.

4.3. Executia formei de turnare

De corecta executie a formei de turnare depinde in cea mai mare proportie calitatea piesei turnate deoarece prin metoda de formare folosita se influenteaza nemijlocit: calitatea suprafetei piesei turnate; precizia dimensionala; compactitatea masei metalice; structura de cristalizare a aliajului turnat; pretul de cost al piesei fabricate. Dupa solidificarea si racirea piesei turnate sub o anumita temperatura, formele se dezbat ( se distrug ) in vederea extragerii piesei. Este de dorit ca timpul de mentinere a pieselor in forma dupa turnare sa fie cat mai scurt pentru a realiza o productivitate ridicata. Dupa dezbaterea formelor, piesa se supune operatiei de indepartare a retelei de turnare.

Etapa 5.Obtinerea piesei-semifabricat printr-un procedeu de deformare plastica

Tehnologiile de deformare plastica constituie metode importante de obtinere a pieselor, ce prezinta avantaje fata de alte procedee de semifabricare sau fabricare. Avantajele metodei de prelucrare a metalelor prin deformare sunt:

- consumul minim de material- imbunatatirea proprietatilor din cauza structurii mai

omogene sau mai dense care rezulta in urma acestor prelucrari

- precizia mare de prelucrare mai ale la rece- reducerea duratei prelucrarii ulterioare prin aschiere- posibilitatile de obtinere a unor forme complexe cu un

numar minim de operatii si manopera simpla- marirea productivitatii muncii.

Necesitatea aplicarii unor forte mari pentru deformare, face ca investitiile initiale sa fie mari, ceea ce poate fi considerat ca un dezavantaj al acestei metode. Procedeul de deformare plastica acceptabil pentru piesa studiata este forjarea libera. Forjarea permite realizarea celor mai variate forme de piese, de la cele mai simple pana la unele complexe, cu mase variind de la cateva sute de grame pana la sute de tone. Pe langa faptul ca permite obtinerea unor piese cu forme si dimensiuni variate, asigura si imbunatatirea substantiala a proprietatilor mecanice ale materialului, fapt ce face ca procedeul sa se utilizeze si pentru obtinerea unor piese care in exploatare vor fi supuse la solicitari deosebit de mari: arbori in trepte, axe, biele, arbori cotiti, supape, etc. Pentru realizarea piesei studiate prin forjare libera trebuie parcurse urmatoarele etape:

5.1. Intocmirea desenului piesei brut forjate

Constructia desenului piesei brut forjate se realizeaza pornind de la desenul de executie al piesei finite, pe care se trec :

- adaosurile de prelucrare Ap : se prevad pe toate suprafetele a caror precizie dimensionala si rugozitate nu poate fi obtinuta direct din forjare libera. Marimea adaosurilor de prelucrare si abaterile limita la semifabricatele forjate liber se stabilesc in functie de lungimea maxima a piesei finite, precum si de tipul piesei.

Pentru piesa”Surub special “ adaosul de prelucrare este de18+/-6. - adaosurile tehnologice At : se amplaseaza pe toate suprafetele ce nu pot rezulta din forjarea libera sau in vederea cresterii tehnologicitatii la forjare.

- adaosurile de debitare Ad : se prevad la capetele piulitei si au maxim 15 °- racordarile constructive Rc : sunt rotunjiri ale unghiurilor interioare sau exterioare intre doi pereti ai piesei forjate, deoarece prin procedeul tehnologic de forjare libera nu se pot obtine unghiuri ascutite.

Modul de amplasare pe piesa “ Surub special “ este prezentat in figura urmatoare.

Etapa 6.Analiza tehnico-economica a doua variante de proces tehnologic si determinarea

variantei optime de obtinere a piesei-semifabricat

Alegerea variantei optime de proces tehnologic de obtinere a piesei-semifabricat se face luand in considerare principiul eficientei si principalii indicatori de eficienta: costul, productivitatea, fiabilitatea, protectia muncii, protectia mediului, consumul de materiale si energie, etc. Deoarece costul este un indicator de baza al eficientei, se va face o analiza comparativa a celor doua procese tehnologice de realizare a piesei-semifabricat: turnarea in forme temporare din amestec de formare obisnuit si forjarea libera, si se va determina procedeul optim. In industrie, la nivel de sectie, costul C este dat de relatia: C = CM + Cm + CR + CS

unde : o CM sunt cheltuielile cu materialele folositeo Cm sunt cheltuielile cu manoperao CR sunt cheltuielile cu regia (utilaje, cladiri, salarii

personal auxiliare, etc.)

o CS sunt cheltuielile de stocare

O astfel de varianta de analiza a costului nu este veridica deoarece ascunde cheltuielile cu pregatirea fabricatiei si nu permite o analiza comparativa a mai multor procedee tehnologice. Se poate efectua si o alta analiza a costului care sa include si cheltuielile cu pregatirea fabricatiei folosind relatia:

C1 = F + n∙V [u.m./ lot de produse]

unde: o C1 este costul unui lot de piese

o F sunt cheltuielile fixe (cu utilajele, cu SDV-urile cu cladirile)

o V sunt cheltuielile variabile (salarii, materiale)o n este numarul de bucati din lot

Costul pe produs se poate determina cu ajutorul relatiei de mai jos:

Cp = F/ n + V [u.m./ buc]

Utilizand aceasta metoda, costul unui lot in varianta turnata va fi: C1 = 253780000 + 15000∙689541 = 10596895000 u.m.

Costul pe piesa va fi: Cp = C1/ n = 10596895000/ 15000 = 706459 u.m.

Utilizand aceeasi metoda, costul unui lot de piese in varianta forjata va fi:

C2 = 1881000000 + n∙565987 C2 = 1881000000 + 15000∙565987 = 10370805000u.m.

Costul unei piese forjate va fi :

Cp = C2/ n = 10370805000/ 15000 = 691387 u.m.

Reprezentarea grafica a relatiilor de mai sus permite determinarea numarului critic de piese si alegerea procedeului optim de semifabricare, asa cum se poate vedea in figura 6.1. ncr = (1881000000 – 253780000) / (689541- 565987) = 15170 buc

Din figura 6.1. se observa ca pentru un lot de piese de 15000 buc/an, procedeul optim de semifabricare este turnarea.

7.Succesiunea logica a tuturor operatiilor necesare obtinerii piesei-semifabricat

prin procedeul optim

Procedeul tehnologic optim de obtinere a semifabricatului a rezultat turnarea in forme temporare din amestec de formare obisnuit. Procesul tehnologic de obtinere prin turnare in forme temporare a piesei “ Surub special “ cuprinde urmatoarele etape:

7.1. Intocmirea desenului piesei brut turnate

In vederea intocmirii desenului piesei brut turnate au fost parcurse urmatoarele etape:

o stabilirea metodei de formareo stabilirea pozitiei de turnareo alegerea planului de separatieo stabilirea adaosurilor de prelucrareo stabilirea adaosurilor de inclinareo stabilirea racordarilor constructive

Din rezolvarea fiecarei etape obtinandu-se desenul piesei brut turnate, prezentat in capitolul 4.1.

7.2. Intocmirea desenului modelului

Constructia desenului modelului se face pornind de la desenul piesei brut turnate, care se completeaza cu adaosurile de contractie si cu marcile pentru sustinerea miezurilor, daca piesa prezinta goluri interioare. Pentru piesa studiata, modelul rezultat , prezentat in capitolul 4.2., este realizat din doua semimodele, asamblate de-a lungul planului de separatie.

7.3. Prepararea amestecului de formare

Prepararea amestecurilor de formare se realizeaza din nisipuri noi, lianti si materiale de adaos, dar mai ales din amestec folosit.

Participarea procentuala a acestor materii prime se alege in functie de proprietatile cerute amestecului de formare, corespunzator aliajului si dimensiunilor piesei care se toarna. In timpul operatiei de preparare trebuie sa se realizeze un amestec omogen, cu apa si liantii. Calitatea pieselor turnate depinde in mare masura de modul cum se realizeaza aceasta preparare.

7.4. Metoda de turnare

Metoda de turnare se refera la modul de introducere a materialului sau aliajului lichid in cavitatea generatoare a piesei. Cele mai des intalnite metode sunt : turnarea directa, turnarea cu retea in ploaie, turnarea indirecta, turnarea in planul de separatie, turnarea prin retea etajata si turnarea prin retea in fanta. Deoarece piesa este din fonta si are o configuratie relativ simpla se va alege metoda de turnare directa.

7.5. Asamblarea formelor

Dupa ce au fost executate cavitatile de turnare in cele doua semiforme, acestea se asambleaza de-a lungul suprafetei de separatie, cu ajutorul unor tije de centrare.

7.6. Dezbaterea piesei din forma

Dupa solidificarea si racirea pieselor turnate sub o anumita temperature, formele se dezbat ( se sparg ) in vederea extragerii pieselor.

7.7 Curatirea pieselor turnate

Dupa dezbatere se face racirea pieselor, pentru ca piesele sa ajunga la o temperatura de 30-35°C si sa poata fi manipulate de muncitori. Inlaturarea retelelor de turnare se face prin rupere cu ciocanul, prin taiere cu disc abraziv, cu flacara oxiacetilenica, etc. Inlaturarea nisipului de pe piese se efectueaza in tobe rotative sau in instalatii de sablare.

7.8 Controlul final al pieselor turnate

Se realizeaza controlul dimensional al piesei turnate si controlul nedistructiv cu ultrasunete sau cu radiatii penetrante pentru a determina existenta eventualelor defecte de turnare : aderente, crapaturi, sufluri, incluziuni de zgura sau de amestec de formare.

7.9. Ambalarea, conservarea si trimiterea la sectiile de prelucrari mecanice

8. Succesiunea logica a tuturor operatiilor si fazelor necesare obtinerii piesei finite

Aceasta etapa vine in completarea precedentei fata de care se mai adauga prelucrarile prin aschiere la care sunt supuse piesa semifabricat forjata in vederea obtinerii preciziei dimensionale dorite si a rugozitatii necesare.

Aceste etape sunt prezentate in continuare, in urmatorul tabel:

Nr

Denumireaoperatiei

Succesiuneafazelor

Schita operatiei Sculefolosite

Masinaunealta

1 Control semifabricat

-control cu ultrasunete sau Rx-se controleaza toate dimesiunile

2 Strunjire de degrosare

a)orientare si fixare piesa

-strunjire frontala de degrosare la cota L=85-strunjire cilindrica exterioara la cota Φ20, Φ36-strunjire cilindrica interioara la cota Φ5, Φ17, Φ33

b)desprins piesa

Cutit 20x20

Subler

Strung normal

3 Strunjire de semifinisare


-strunjire frontala de semifinisare la cota L=85-strunjire cilindrica de semifinisare la cota Φ20, Φ36, Φ5, Φ17, Φ33

b)desprins piesa

Cutit 20x20

Subler

Strung normal

4 Strunjire de finisare


Cutit

-strunjire frontala de finisare-strunjire de finisare suprafete cilindrice exterioare si interioare

b)desprins piesa

20x20

Subler

Strung normal

5 Gaurirea)orientare si fixare piesa

-gaurireΦ5

b)desprins piesa

Burghiu elicoidal

Subler

6 Filetare M8a)orientare si fixare piesa

-filetare M20x1.5

b)desprins piesa

Tarod de masina

7 Tesire 1x45°a)orientare si fixare piesa

-tesire 0.5x45° b)desprins piesa

Cutit P 30

Subler

Strung normal

8 Rectificarea)orientare si fixare piesa

-rectificare exterioara de degrosare-rectificare interioara de degrosare-rectificare interioara de finisare

b)desprins piesa

Piatra de rectificat

Subler

Masina de rectificat

9 Control final -se controleaza toate dimensiunile-se masoara rugozitatile pe fusuri si maneton

Subler micrometru

Rugozimetru

Documents

Surub Special