Tehnologii de Fabricare a Autovehiculelor

UNIVERSITATEA DIN PITETI FACULTATEA DE MECANIC I TEHNOLOGIE

CATEDRA AUTOMOBILE

Dr . ing. GHEORGHE

CRIVAC

Dr. ing. V IOREL

NICOLAE

Drd. ing. SORIN

IL IE

Dr . ing. ILARION

BANU

Dr. ing. BEBE TIC

Dr. ing. MONICA PREDA

TEHNOLOGII DE FABRICARE

A AUTOVEHICULELOR

EDITURA UNIVERSIT I I DIN PITETI 2002

T EHNOL OG II DE FAB RI CARE A AUT OV EHI CUL EL OR

5

CUPRINS

1. Optimizarea constructiv-tehnologic a pieselor de autovehicul..11

1.1. Optimizarea prin unificarea diverselor elemente i a suprafeelor pieselor.12

1.1.1. Aprecierea cantitativ a tehnologicitii unui produs, gradul de unificare al subansamblurilor, pieselor i al altor elemente constructive ale pieselor..12

1.2. Optimizarea prin unificarea elementelor suprafeelor pieselor.13 1.3. Optimizarea masei produselor....16 1.4. Asigurarea interschimbabilitii subansamblelor i a pieselor prin prescrierea corect a toleranelor17 1.5. Formele optime ale pieselor18

1.5.1. Formele tehnologice optime a pieselor din clasa carcaselor....18 1.5.2. Formele tehnologice optime ale pieselor din clasa tijelor rotunde i nerotunde i ale pieselor de form complex20 1.5.3. Formele tehnologice optime ale pieselor de tipul cilindrilor cavi i discurilor..23

1.6. Programul de producie23 1.7. Condiiile reale de desfurare a procesului tehnologic de fabricare..24 1.8. Etapele de baz care trebuie parcurse la ntocmirea unui proces tehnologic.24

2. Tehnologia de fabricare a blocului motor..26

2.1. Condiii tehnice, materiale i semifabricate......26 2.2. Structura procesului tehnologic de prelucrri mecanice.28

3. Tehnologia de fabricare a arborelui cotit...31

3.1. Condiii tehnice impuse31

CUPR I NS

6

3.2. Structura procesului tehnologic de prelucrri mecanice i control...33

4. Tehnologia de fabricare a cmii de cilindru..36

4.1. Materiale i semifabricate....36 4.2. Etapele procesului tehnologic de prelucrare....37 4.3. Operaii de prelucrare specifice cmilor de cilindri..39

4.3.1. Alezarea suprafeei de lucru...39 4.3.2. Honuirea suprafeei de lucru...39 4.3.3. Netezirea i durificarea cilindrilor prin procedee fizice...41 4.3.4. Tehnologia de pulverizare n jet de plasm a depunerilor metalice i nemetalice pe suprafaa alezajului cilindrilor.....42 5. Tehnologia de fabricare a pistonului...44

5.1. Condiii tehnice, materiale, semifabricate.44 5.2. Tehnologia de prelucrare a pistonului47

6. Tehnologia de fabricare a bielei57

6.1. Condiii tehnice, materiale, semifabricate.57 6.2. Structura procesului tehnologic de prelucrri mecanice i control...58

7. Tehnologia de fabricare a supapelor prin vibroachiere ultrasonic.62

7.1. Generaliti....62 7.2. Bazele teoretice ale procesului de prelucrare prin vibroachiere.63

7.2.1. Mecanismul prelucrrii prin vibroachiere.63 7.3. Procese tehnologice tip de prelucrare prin vibroachiere a arborilor netezi i n trepte...69 7.4. Tehnologia de prelucrare mecanic a supapelor motoarelor cu ardere intern....72


7

8. Tehnologia de fabricare a roilor dinate din construcia autovehiculelor...75

8.1. Condiii tehnice..75 8.2. Materiale utilizate la fabricarea roilor dinate...76 8.3. Procedee de obinere a semifabricatelor pentru roi dinate..77 8.4. Metode de prelucrare a danturilor roilor dinate..77

8.4.1. Prelucrarea danturilor prin metoda copierii...77 8.4.2. Prelucrarea roilor dinate prin metoda rostogolirii...82

8.5. Tehnologia de fabricare a roilor dinate conice cu dantur nclinat..87

8.5.1. Condiii tehnice..87 8.5.2. Structura procesului tehnologic de prelucrri mecanice.88 9. Tehnologia de fabricare a arborilor canelai prin deformare plastic la rece ..91

9.1. Cinematica procesului de rulare.91 9.2. Procesul deformrii plastice94 9.3. Scule pentru prelucrare95 9.4. Parametrii procesului de lucru97 9.5. Calculul dimensiunilor iniiale ale semifabricatului..98

10. Tehnologia de fabricare a fuzetei roii spate...101

10.1. Condiii tehnice, materiale, semifabricate.101 10.2. Structura procesului tehnologic de prelucrri mecanice.102

11. Tehnologia de fabricare a arcurilor suspensiei..108

11.1. Clasificarea arcurilor pentru suspensii, ambreiaje, supape108 11.2. Condiii tehnice impuse arcurilor elicoidale...108 11.3. Materiale i semifabricate pentru arcuri.109 11.4. Structura procesului tehnologic de fabricare a arcului elicoidal al suspensiilor.110 11.5. Tehnologia fabricrii barelor de torsiune din suspensia autovehiculelor..112

11.5.1. Condiii tehnice, materiale, semifabricate...112

CUPR I NS

8

11.5.2. Procesul tehnologic de fabricare..113 12. Tehnologia de fabricare a reperelor auto prin deformare plastic la rece..115

12.1. Etapele fabricrii reperelor de tabl ambutisat..115 12.2. Condiii tehnice de caliatate impuse matriei de ambutisare..115 12.3. Analiza procesului tehnologic de fabricare a unei aripi fa...118

12.3.1. Alegerea utilajelor pentru deformarea plastic la rece i tanare.118 12.3.2. Structura procesului tehnologic119 13. Tehnologia de fabricare a jantelor auto prin deformare plastic la rece..120

13.1. Condiii tehnice impuse jantelor autorulate la rece..120 13.2. Structura procesului tehnologic de fabricare122

13.2.1. Structura procesului tehnologic de fabricare a obezii...122 13.2.2. Fabricarea discului jantei...124 13.2.3. Operaii de asamblare a jenii...125 13.2.4. Controlul tehnic de calitate al fabricaiei jantei auto rulate la rece.125 14. Tehnologii de elaborare a pieselor pentru automobile din materiale compozite stratificate poliester fibre de sticl128

14.1. Aplicaii i tendine actuale de dezvoltare a pieselor din materiale compozite pentru automobile128 14.2. Structura unui compozit polimeric stratificat utilizat n construcia elementelor de caroserie.130

14.2.1. Materialul de armare din fibre de sticl..131 14.2.2. Sistemul de impregnare poliesteric132

14.3. Formarea pieselor stratificate compozite, poliesterfibr de sticl.134 14.4. Procedee de formare a reperelor din material compozit stratificat poliesterfibre de sticl..138

14.4.1. Formarea prin contact.138


9

14.4.2. Formarea prin proiecie simultan..139 14.4.3. Formarea prin injecia rinii140 14.4.4. Tehnica formrii cu sac140 14.4.5. Formarea prin presare..142 15. Tehnologia de fabricare a aripii fa din materiale compozite..145

15.1. Proiectarea elementului de arip145 15.2. Realizarea matrielor.147 15.3. Formarea piesei din material stratificat..150

16. Asamblarea motoarelor de autovehicul157

16.1. Particulariti ale asamblrii setului motor.157 16.1.1. Asamblarea grupului piston-bol-biel.157 16.1.2. Asamblarea segmenilor pe piston i a grupului n cma158 16.1.3. Poziionarea cmilor de cilindru n blocul motor Controlul i reglarea supranlrii159

16.2. Particulariti ale asamblrii arborelui cotit160 16.2.1. Asamblarea arborelui cotit cu volantul160 16.2.2. Asamblarea arborelui cotit cu lagrele paliere i manetoane..161 16.2.3. Verificarea supranlrii semicuzineilor lagrelor paliere i manetoane..162 16.2.4. Asamblarea chiulasei pe blocul motor.162 16.2.5. Montarea mecanismului de distribuie.162 16.2.6. Montarea pompei de ulei, a conductelor i a bii de ulei.163

16.3. Rodajul motoarelor de autovehicul.163 16.3.1. Metoda rodajului pe stand, la rece, fr sarcin164 16.3.2. Metoda rodajului pe stand, la cald, fr sarcin165 16.3.3. Metoda rodajului pe stand, la cald, n sarcin165 17. Tratamentul de suprafa n industria de automobile...166

17.1. Durificarea pe cale termic..167 17.2. Durificarea pe cale chimic..167 17.3. Protecie mpotriva coroziunii..168

CUPR I NS

10

17.4. mbuntirea aspectului i protejarea caroseriei la contactul cu pietriul..168 17.5. Protecia anticoroziv prin aplicarea vopselelor i lacurilor169

17.5.1. Generaliti..169 17.5.2. Comparaie ntre anaforez i cataforez..170 17.5.3. Principul cataforezei...171 17.5.4. Avantajele cataforezei172 18. Vopsirea caroseriilor i cabinelor de autovehicule prin pulverizare pneumatic i hidraulic..174

18.1. Clasificarea principalelor metode tehnologice de vopsire a caroseriilor174 18.2. Vopsirea intermediar, emailarea i grunduirea prin pulverizare pneumatic sau hidraulic174

18.2.1. Particulariti ale tehnologiei de vopsire prin pulverizare pneumatic ECCO-500..174 18.2.2. Vopsirea prin pulverizare hidraulic (fr aer) Hidro-Spray Airless.177

18.3. Grunduirea electroforetic i prin imersiune a caroseriilor i cabinelor..179

18.3.1. Grunduirea electroforetic (anaforeza i cataforeza)179 18.3.2. Grunduirea prin imersiune.182

18.4. Structura procesului tehnologic de vopsire i protecie suplimentar a unei caroserii de autovehicul183

18.4.1. Niveluri de finisare ale caroseriilor, cabinelor i agregatelor de autovehicule...183 18.4.2. Criteriile care stau la baza alegerii unei structuri tip de proces tehnologic de vopsire i protecie anticoroziv183 18.4.3. Procesul tehnologic de vopsire aplicat unei caroserii de autoturism cu sistemul Drysys184 Bibliografie..186

T EHNOL OG II D E FAB RI CARE A AUT OVE HI CUL EL OR

11

1. OPTIMIZAREA CONSTRUCTIV-TEHNOLOGIC

A PIESELOR DE AUTOVEHICUL

Dup cum se tie din practica constructiv, produsul este proiectat de ctre biroul de concepie i proiectare al produsului (B.P). Produsul trebuie s ndeplineasc funciile impuse pentru un beneficiar cunoscut sau anumite funcii pentru un beneficiar necunoscut.

De exemplu, pentru un beneficiar cunoscut trebuie s executm un automobil care s ndeplineasc condiiile impuse de acesta (form exterioar i interioar, regimuri de viteze de rulat, materiale utilizate la caroserie, etc.) Automobilele fabricate n producia de serie se adreseaz unui beneficiar necunoscut. Totui, funciile pe care trebuie s le ndeplineasc produsul (eficacitate maxim, siguran n funcionare, fiabilitate, etc.) trebuie ndeplinite. Valoarea produsului depinde de materiale, tehnologiile de fabricare folosite, tehnologiile de asamblare, volumul de munc pn la livrare. n procesul de proiectare trebuie s se foloseasc munca n echip pentru a evita eventualele greuti n execuia produsului (obinerea prin tehnologii costisitoare a semifabricatelor, imposibilitatea prelucrrii prin achiere a unor suprafee, montarea greoaie a unor piese, etc). De aceea, n birourile de proiectare actuale munca n echip este obligatorie; astfel, exist o colaborare continu ntre proiectantul de produs, tehnologii din seciile de prelucrare la cald i tehnologii din seciile de prelucrare la rece. Pentru o apreciere obiectiv a construciei unui produs trebuie luate n considerare condiiile generale care caracterizeaz tehnologicitatea optim a unui produs:

Formele optime ale pieselor componente ale produsului sunt acelea care asigur realizarea unor semifabricate cu adaosuri de prelucrare minime, cu un numr minim de suprafee de prelucrat, pe ct posibil s se reduc prelucrrile de degroare pentru unele suprafee, cu posibilitatea folosirii celor mai perfecionate metode de producie.

Unificarea prin standardizare i normalizare a subansamblurilor i pieselor, a suprafeelor pieselor, precum i a diverselor elemente constructive ale acestora, n special a filetelor, modulelor roilor dinate, etc. asigur:

-greutatea minim a produsului, subansamblurilor i pieselor; -numrul minim de caliti de materiale folosite; -interschimbabilitatea subansamblurilor i pieselor, ca o consecin a

dimensiunilor i toleranelor corect prescrise.

O PT I MI ZA REA CONS T RUC T I V- TEH NOLOGI C A P I ES ELO R DE AUT OVEH I CUL

12

Dac se vor respecta aceste condiii, construcia produsului va fi tehnologic deoarece volumul de munc i preul de cost al fabricrii vor fi minime. n cele ce urmeaz se vor prezenta aceste condiii mai pe larg.

1.1. Optimizarea prin unificarea diverselor elemente i a suprafeelor pieselor

n general, la fabricarea unui produs, pe lng subansamblurile unificate (motoare electrice, pompe, rulmeni, etc), intr i o serie de repere originale. Fiind deosebite din punct de vedere al formei, acestea pot avea anumite suprafee prelucrate, comune cu suprafeele similare ale altor piese de la acelai produs. Numrul total al diametrelor gurilor i arborilor, al mbinrilor cu pan i caneluri, al filetelor, al modulelor roilor dinate, al diametrelor i lungimilor uruburilor, al diferitelor dimensiuni ale arborilor i gurilor, etc. pot fi reduse la minim. n aceast situaie, numrul de tipuri de scule achietoare, instrumentele de control sunt considerabil reduse.

Prin reducerea nomenclatorului de scule se mbuntesc condiiile de fabricare, se simplific aprovizionarea cu scule a seciilor, sectoarelor, liniilor i locurilor de munc.

Construcia unui produs cu numr mare de elemente constructive unificate ale pieselor va fi mai tehnologic, n comparaie cu un produs la care unificarea se realizeaz ntr-un grad mai sczut.

1.1.1. Aprecierea cantitativ a tehnologicitii unui produs,

gradul de unificare al subansamblurilor, pieselor i al altor elemente constructive ale pieselor

Aprecierea cantitativ a tehnologicitii unui produs are o importan foarte mare pentru fabricaia acestuia. O metod simpl i sigur pentru a aprecia ntr-o prim etap tehnologicitatea produsului const n deducerea gradului total de unificare, cu relaia:

( )1G;Nn1

NnNG 0ntt ==

unde:

-N reprezint numrul total de piese ale produsului; -n este numrul de repere originale.

Dac piesele din produs sunt mprite pe clase de piese, se poate stabili pentru fiecare un grad de unificare. Astfel, se poate determina un grad mediu de unificare Gtm ca fiind media aritmetic din suma diverselor valori ale lui Gt.


13

=

=

q

1i

qtm N

n1

q1G

unde q reprezint numrul de clase n care a fost mprit numrul total de piese.

Exemplul 1.1. S se stabileasc gradul de unificare mediu pentru un motor cu aprindere prin scnteie.

Datele i calculele sunt date n Tabelul 1.1. Tabelul 1.1.

Denumirea claselor de

piese

Numrul total de piese N

Numrul de repere

originale n

Gradul de unificare a

pieselor Piese din clasa

carcaselor 27 23 0,15

Tije i arbori 68 30 0,56 Cilindri cavi i

buce 58 15 0,74

Discuri 29 27 0,07 Prghii 23 17 0,26

Piese mici de form complex 26 24 0,08

Piese de fixare 396 56 0,86

- = 627N = 192n = =

7

1i39,0

Nn1

71

Din analiza gradului de unificare se constat c acesta este destul de sczut. De aici rezult c proiectantul mai are multe posibiliti de mbuntire a soluiei alese.

1.2. Optimizarea prin unificarea

elementelor suprafeelor pieselor Studiul unificrii suprafeelor, dimensiunilor, calitii suprafeelor poate

aduce schimbri mari n procesul de fabricare. Numrul total de elemente constructive diverse ale produsului (guri, diametre filetate, module, etc) se vor nota cu F, iar numrul de diverse dimensiuni cu f. n aceast situaie, gradul de unificare al formelor suprafeelor va fi:

( )1G;Ff1

FfFG 0fufuf ==


14

Se poate exprima gradul de unificare al unui produs sau subansamblu, cu relaia:

( )1G;Ff1

'q1G 0fufm

'q

1iufm

=

=

Exemplul 1.2. S se stabileasc gradul de unificare a pieselor unui motor cu aprindere prin scnteie.

Tabelul 1.2 Din numrul total de elemente de diverse

elemente cu tolerane

Den

umire

a el

emen

telo

r

Num

rul

tota

l de

elem

ente

F

Num

rul

de

dim

ensi

uni,

f

Gra

dul d

e un

ifica

re

Din

trep

tele

IT

6- IT

7 f

Gra

dul d

e un

ifica

re a

to

lera

nel

or

din

trep

tele

IT

6-IT

7

1. 2. 3. 4. 5. 6. Diametrele

fusurilor arborilor

375 127 0,66 86 0,15

Diametrul gurilor 1074 102 0,905 77 0,929

mbinri filetate 298 21 0,93 298 0,00

mbinri cu pan 19 9 0,53 - -

mbinri cu dantur

(unificate n funcie de modul)

28 7 0,75 - -

11 7 0,37 - -

1805F

==

=f273=

6

1 Ft1

61

69,0= = 'f

461= =

3

1 F'f1

31

6,0=

La construcia motorului se observ c avem cele mai nalte grade de unificare la diametrele gurilor i filete (Guf=0,905, respectiv Guf=0,93); n schimb, la diametrele fusurilor arborilor avem un grad de unificare mai sczut.


15

La mbinrile cu caneluri unificarea este cea mai sczut. Se poate constata cu uurin c procedeul se poate extinde pn la nivelul unei piese. (vezi Tabelul 1.2).

Figura 1.1

Analiznd elementele piesei luate n considerare, se constat c piesa are o tehnologicitate sczut n ceea ce privete diametrele treptelor (Guf=0,08). Gradul de unificare poate crete ntr-o prim etap prin scderea numrului de trepte, cum ar fi diametrele fusurilor de la capete, diametrele canelurilor i chiar al diametrelor exterioare ale roilor dinate. O tehnologicitate ridicat apare n cazul toleranelor (Guf1=0,85) i al rugozitilor (Guf2=0,95). O tehnologicitate foarte slab o ntlnim n cazul canelurilor i al danturilor (Guf=0,00). Acest lucru se explic printr-o proiectare neadecvat, folosind dou diametre foarte apropiate pentru caneluri i mai multe tipuri de caneluri. Dac cele dou tipodimensiuni de caneluri ar fi fost identice, atunci s-ar fi putut folosi aceleai tipuri de scule achietoare i aceeai main - unealt, aceleai regimuri de achiere. Gradul de unificare ar fi fost Gu=0,5, care este satisfctor, avnd n vedere c se compar dou elemente foarte importante din punct de vedere tehnologic. Cele dou danturi au i ele un grad de unificare nul n ceea ce privete modulul. Acest lucru ar fi fost uor evitat, dac, de exemplu, s-ar fi luat modulele egale, obinndu-se diferenele de diametre prin deplasare de profil a celei de a doua danturi sau folosind danturi nclinate. n aceast situaie s-ar fi folosit aceleai scule i aceleai maini-unelte.

Dac s-ar fi inut cont de mrimea gradelor de unificare, forma piesei s-ar fi schimbat mult, scurtnd i ieftinind procesul tehnologic de fabricare.


16

Este de remarcat faptul c lucrul n echip prezint un avantaj foarte mare n scurtarea timpului de la proiectare la livrare.

Tehnologul, n colaborare cu proiectantul, poate s estimeze nc din faza de proiectare necesarul de scule i verificatoare. El poate interveni nc de la nceput la proiectant pentru unele modificri, n scopul ridicrii gradului de unificare al elementelor pieselor.

1.3. Optimizarea masei produselor Asigurarea masei minime se realizeaz prin alegerea corect a formelor constructive ale pieselor i folosirea unor materiale cu rezisten mecanic sporit. La ora actual, tensiunile i deformaiile care iau natere n piese n timpul funcionrii pot fi determinate cu precizie mare. Cunoaterea proprietii materialelor, coroborat cu starea de tensiune i deformaie din timpul funcionrii produsului, permite alegerea corect a formei i masei pieselor fr folosirea unor coeficieni de sigura de prisos. Masa optim a produsului determin un volum de munc mai mare sau

mai mic pentru fabricare. Este cunoscut faptul c ntre volumul de munc depus i masa piesei este o dependen bine determinat. Astfel, din practica productiv, s-a constatat c la fabricarea a dou autovehicule de mrimi diferite, n cazul aceluiai program de producie, se poate considera c volumul de munc proporional cu masa autoturismului.

Din figura 1.2 se observ, la o producie de serie mijlocie, o variaie de 29 ore produs la un salt de mas de 900 kg.

Construcia produsului

este mai tehnologic dac la proiectare se prevd un numr

minim de materiale (de exemplu oeluri) care trebuie nlocuite, n anumite situaii, cu materiale mai ieftine (mase plastice, fibr de sticl, fibr de carbon etc.), care nu presupun prelucrri prin achiere sau acestea se reduc la prelucrri simple, de gurire eventual.

Figura 1.2. Variaia volumului de munc

pentru prelucrarea mecanic a unei garnituri de piese de automobil n funcie de masa

acestuia


17

O varietate foarte mare de caliti de materiale complic procesul de fabricare, n primul rnd procesul tehnologic de obinere a semifabricatelor, predeterminnd un numr mare de regimuri termice la deformri plastice i turnare, fiind necesar un numr mare de agregate de nclzire. Se complic foarte mult procesul de achiere prin folosirea unui numr mare de tipuri de scule care s fac fa prelucrrii fiecrui material n parte. Pe de alt parte, un nomenclator mare de materiale metalice sau nemetalice mresc probabilitatea opririi utilajelor din cauza epuizrii vreunei calitii de material.

1.4. Asigurarea interschimbabilitii subansamblelor i a pieselor prin prescrierea corect a toleranelor

Dac interschimbabilitatea subansamblurilor i pieselor nu este asigurat, se mrete considerabil volumul de munc, mai ales la producia de serie i mas. n aceast a situaie, se mrete numrul de operaii de prelucrare prin achiere, ajustri manuale, prelucrri dup trasaj, rzuiri etc. Din aceste considerente, interschimbabilitatea este un factor determinant al tehnologicitii produselor.

O construcie pentru care nu exist interschimbabilitatea pieselor i subansamblurilor este netehnologic. Interschimbabilitatea pieselor i subansamblurilor unui produs presupune uzinarea lor dup dimensiuni corect stabilite.

Trebuie avut n vedere c, cu ct dimensiunile au o precizie mai mare, cu att crete volumul de munc, iar tehnologicitatea scade prin introducerea de operaiilor sau fazelor de prelucrare suplimentare. Precizia de execuie trebuie s fie cuprins ntre limitele unui minim necesar care s garanteze interschimbabilitatea pieselor, calitatea i sigurana n funcionare a produsului n condiii de fiabilitate impuse.

Nelund n considerare un criteriu obiectiv pentru asigurarea unei precizii minime necesare pentru fabricarea pieselor, uneori proiectanii nu in cont de acest obiectiv, ajungndu-se la fabricarea unor produse scumpe.

Pentru prelucrarea pieselor n serie trebuie s se aib n vedere, n permanen, reducerea preciziei de fabricare a unor piese fr a influena fiabilitatea produsului n funcionare.

1.5. Formele optime ale pieselor Un criteriu de baz n aprecierea tehnologicitii construciei pieselor l

constituie forma constructiv a lor. Forma constructiv impune tehnologicitatea pieselor i, implicit, costul acestora. Se vor analiza formele optime ale pieselor n funcie de clasa tehnologic n care se ncadreaz acestea.


18

1.5.1. Formele tehnologice optime a pieselor din clasa carcaselor Piesele din aceast clas se fabric de obicei prin turnare sau sudare.

Construcia pieselor de tipul carcaselor din font sau oel trebuie s corespund formrii mecanice; grosimea pereilor nu trebuie s varieze foarte mult i nu trebuie s aib treceri brute de seciuni. Trebuie s se asigure racordarea pereilor pentru reducerea concentratorilor de tensiuni, evitarea nodurilor termice n punctele n care direcia pereilor se schimb sau n punctele de intersecie a acestora. Trebuie avute n vedere alegerea corect a formei nervurilor n scopul mbuntirii rezistenei mecanice, asigurarea corect a nclinrii pereilor pentru evitarea formrii retasurilor interioare, asigurarea curirii uoare i economice a piesei prin accesul uor la toate suprafeele semifabricatului i asigurarea prelucrrii prin achiere uoare i economice. n cazul pieselor din aliaje neferoase trebuie s se asigure turnarea n forme permanente, att la turnarea normal ct i la turnarea sub presiune.

Prelucrarea pieselor de tipul carcaselor se rezum la prelucrarea suprafeelor plane i a alezajelor, pentru asigurarea unui volum de munc minim la prelucrarea prin achiere. n aceste condiii trebuie satisfcute urmtoarele:

1. Piesele din aceast clas trebuie s aib forma ct mai apropiat de o form geometric regulat (paralelipiped sau cub). De exemplu, n seciune transversal este mai raional ca suprafeele s fie dispuse dup un patrulater regulat n locul unui patrulater neregulat (figura 1.3). Se observ c la prelucrarea simultan a gurilor nclinate, la o eroare de orientare n plan orizontal cu mrimea x, apare o eroare n plan vertical de valoare y n sus sau n jos;

2. Piesa trebuie s fie prelucrat fr asamblarea ei prealabil cu o alt pies de acelai tip;

3. Forma constructiv trebuie s asigure posibilitatea prelucrrii complete, folosind aceleai baze tehnologice (o suprafa plan i dou guri situate pe aceast suprafa). Construcia piesei trebuie s asigure posibilitatea prelucrrii integrale a suprafeelor frontale ale alezajelor i, de aceea, suprafeele i feele frontale nu trebuie s prezinte proeminene care s mpiedice aceste prelucrri. Feele frontale ale gurilor trebuie s capete o form comod pentru prelucrarea cu freza frontal sau cu lamatorul;

Figura 1.3. Eroarea datorat aezrii imprecise pe dispozitivul de lucru a

piesei cu seciune transversal trapezoidal


19

4. Piesa nu trebuie s prezinte suprafee neperpendiculare pe axele gurilor, att la intrarea, ct i la ieirea burghiului (figura 1.4);

5. Gurile alezate precis nu trebuie s prezinte proeminene interioare care s mpiedice alezarea strpuns. Gurile din pereii interiori nu trebuie s depeasc dimensiunile gurilor coaxiale cu ele din pereii exteriori ai piesei. n figura 1.5 prima soluie este netehnologic, deoarece alezajele 1 i 3 sunt mai mici dect alezajul 2, iar cuitul din bara 4 nu poate fi reglat la cota E. Soluia tehnologic este cea de a doua variant prin care bara 4 poate trece;

6. Trebuie s se evite varietatea dimensiunilor gurilor, filetelor i toleranelor pentru a reduce la maxim numrul i tipodimensiunile de scule;

Figura 1.4. Forme tehnologice i netehnologice la prelucrarea gurilor cu burghiul

Figura 1.5. Soluie tehnologic i

netehnologic de prelucrare a carcaselor


20

7. Desenul de execuie al carcasei nu trebuie s prevad prelucrri manuale de rzuire suplimentar a anumitor suprafee sau alezaje.

1.5.2. Formele tehnologice optime ale pieselor din clasa tijelor rotunde i nerotunde i ale pieselor de form complex

Din aceast categorie de piese fac parte piesele care se obin din semifabricate laminate, forjate, trase, extrudate sau, uneori, turnate.

Condiiile de baz impuse de tehnologicitatea optim a construciei pieselor sunt:

1. Construcia piesei s prevad un numr minim de suprafee de prelucrat prin ahiere care se mbin cu alte piese, restul suprafeelor trebuie s rmn neprelucrate;

2. Formele constructive ale pieselor au o importan foarte mare asupra tehnologicitii. n figurile 1.6, a i b, pentru arbori sunt date cteva forme tehnologice i netehnologice. n figura 1.6, a este reprezentat modul de mbuntire a tehnologicitii prin nlocuirea unui umr care nu este solicitat axial cu dou soluii mai tehnologice care nu necesit eliminarea unui volum mare de material. n figura 1.6, b este indicat soluia tehnologic pentru un cap de arbore conic pentru care este prevzut ieirea uoar a cuitului din achiere. n figurile 1.6, c i d, sunt reprezentate formele tehnologice i netehnologice pentru frezarea canalelor de pan n capetele de arborilor drepte i conice. Realizarea canalului de pan pn la treapta mai mare este dificil de realizat. Canalul de pan nclinat se execut mai greu dect cel drept. n figurile 1.6, e - g sunt reprezentate soluiile tehnologice i netehnologice de la prelucrarea prin rectificare a suprafeelor. n figura 1.6, h se indic faptul c pe desenele de detaliu trebuie s existe, pe ct posibil, o singur valoare a razelor de racordare dintre treptele arborilor.


21

Figura 1.6. Forme tehnologice i netehnologice ale pieselor de automobil

3. Cantitatea de material ndeprtat prin achiere trebuie s fie minim (1,52,5 mm pe fiecare parte la piesele de dimensiuni mijlocii);


22

4. Forma piesei trebuie s asigure matriarea n matrie nchise sau extrudate; de aceea, semifabricatele nu trebuie s prezinte proeminene prelungite, seciuni cu diferene mari de grosimi, caviti adnci etc.

Dac nu sunt respectate aceste reguli, semifabricatele matriate vor avea numai o form aproximativ care va conduce la un numr mare de operaii de prelucrare mecanic. Dac o pies necesit un numr mare de operaii sau faze de prelucrare i pe suprafee inactive, aceste soluii sunt netehnologice. Pentru exemplificare, n figura 1.7 sunt reprezentate dou soluii constructive de arbore cotit: soluia a) care are o construcie mult mai simpl prin eliminarea contragreutilor dect soluia b) cu contragreuti care este complicat, necesitnd un volum mare de munc, datorat n special prelucrrii feelor frontale ale contragreutilor. Inexistena contragreutilor permite matriarea fr rsucirea coturilor, micornd foarte mult volumul de munc. Practica a demonstrat c la arborii cu un numr mare de contragreuti se mrete uzura fusurilor i cuzineilor; de aceea prima variant s-a dovedit ca fiind o soluie funcional mai bun din acest punct de vedere. Un alt exemplu poate fi observat n figura 1.8 pentru dou variante constructive de biel. Soluia constructiv din figura 1.8, a) este mai tehnologic dect soluia b) deoarece pentru prima soluie este necesar prelucrarea a dou alezaje, feele frontale ale acestor guri, gurile pentru buloane i de ungere a capacului superior.

La aprecierea formei tehnologice optime s-a inut cont de volumul de munc, de preul de cost al execuiei arborilor n care intr i consumul de material.

Figura 1.7. Exemple de construcie a doi arbori cotii: a) fr contragreuti

(tehnologic); b) cu contragreuti (netehnologic)


23

1.5.3. Formele tehnologice optime ale pieselor

de tipul cilindrilor cavi i discurilor Aceste tipuri de piese se pot obine prin turnare, laminare, forjare liber i n matrie, extrudate sau trase, band de tabl i apoi prelucrate prin achiere. Pentru a se obine forme tehnologice optime trebuie s se in cont de urmtoarele reguli:

1. Construcia pieselor trebuie astfel conceput pentru a fi prelucrate numai suprafeele de mbinare;

2. Forma piesei trebuie aleas astfel nct s fie posibil asigurarea adaosurilor de prelucrare minime (1,52,5 mm pentru fiecare parte a semifabricatului pentru piese mijlocii);

3. Construcia i materialul piesei care se trateaz termic trebuie s previn deformarea pieselor dup tratament;

4. Dimensiunile tolerate strns trebuie s asigure funcionarea piesei, dar s nu complice procesul tehnologic;

5. Construcia piesei trebuie s asigure prelucrarea uoar pe utilaje de mare productivitate.

1.6. Programul de producie Acesta determin att programul de fabricare, ct i procesul tehnologic de prelucrare. n funcie de mrimea planului de fabricare se alege procesul tehnologic n flux la producia de mas, pe loturi de piese la producia de serie i pe principiul tehnologiei de grup sau bucat cu bucat la producia de unicate.

Figura 1.8. Dou variante constructive de ale bielei: a) soluie tehnologic;

b) soluie mai puin tehnologic


24

1.7. Condiiile reale de desfurare a procesului tehnologic de fabricare

Dintre acestea, cele mai importante sunt: 1. Utilajul tehnologic disponibil la un moment dat determin variantele

de realizare fizic a produselor/produsului cerut de ctre beneficiari/beneficiar. Libertatea de a alege o variant sau alta depinde de dotarea existent la momentul ales. Proiectantul unei anumite tehnologii de fabricare trebuie s cunoasc toate datele cu privire la echipamentele disponibile. Procesele tehnologice se pot realiza n dou situaii distincte: ntreprinderi existente, cnd se dispune de un anumit echipament

tehnologic cunoscut de proiectanii de tehnologii de fabricare; n ntreprinderi noi, care urmeaz a fi dotate cu echipamente mai

performante, care trebuie cunoscute att de proiectantul de tehnologie, dar i de ctre tehnologul din secia sau atelierul de producie. 2. Nivelul de calificare a cadrelor determin nivelul documentaiei

tehnologice elaborate. Cu ct nivelul de calificare este mai sczut, cu att trebuie ca documentaia s fie mai detaliat.

1.8. Etapele de baz care trebuie parcurse la ntocmirea unui proces tehnologic

Analiza desenului de ansamblu al produsului care trebuie s conin: 1. borderoul de desene, care conine informaii cu privire la desenele care aparin proiectului; acest document servete la orientarea tehnologului asupra volumului proiectului; 2. nomenclatorul de piese conine lista de piese ce aparin proiectului, materialul fiecrui reper, greutile nete i brute etc. 3. desenul de ansamblu, care trebuie s conin toate vederile i seciunile necesare definirii complete a produsului; 4. desenele de execuie pentru fiecare pies component nou; pentru fiecare pies trebuie analizat problema realizrii ei n condiii de beneficiu maxim posibil cu dotarea existent la momentul ales fabricrii.

Alegerea semifabricatului n vederea proiectrii tehnologiei de fabricare a acestuia; ntocmirea itinerariului tehnologic n mai multe variante tehnic posibile; Stabilirea utilajelor n care se vor analiza:

1. tipurile i dimensiunile mainilor-unelte; 2. necesarul de maini unelte.

Stabilirea echipamentului tehnologic: 1. alegerea sculelor; 2. alegerea dispozitivelor;


25

3. alegerea verificatoarelor. Stabilirea adaosurilor de prelucrare i a cotelor de fabricare; Stabilirea regimurilor de achiere:

1. alegerea adncimii de achiere; 2. alegerea avansului de lucru; 3. alegerea durabilitii economice a sculelor; 4. determinarea vitezei de achiere economic.

Calculul preciziei de prelucrare i a cotelor de reglare; Calculul normelor de timp i de producie; Calculul ncrcrii mainilor-unelte i amplasarea acestora n atelierul de fabricare; Determinarea variantei economice dintre variantele analizate; ntocmirea documentaiei tehnologice:

1. fia tehnologic la producia individual i de serie mic; 2. plan de operaii pentru producia de serie mijlocie, mare i de mas.

Observaii:

1. La producia de serie mare i mas proiectul de fabricare trebuie s conin toate etapele, calculele sunt amnunite, documentaia tehnologic este detaliat, iar n cazul prelucrrii pe celule cu comand numeric trebuie prezentat programul de prelucrare.

2. Pentru producia de serie mic i unicate unele etape nu sunt

parcurse; calculele sunt nlocuite de obicei cu date din normative; documentaia este reprezentat de fia tehnologic; pentru prelucrrile pe maini unelte cu comand numeric se ntocmete programul de main.

TE HNOL OGI A DE FABRI CA RE A B LOCU L UI MO TO R

26

2. TEHNOLOGIA DE FABRICARE A BLOCULUI MOTOR

2.1. Condiii tehnice, materiale i semifabricate

a) Precizia dimensional:

[ ]6HD plDp

T

l ; lp - lagre paliere; [ ]7HD dlD

d

Tl ; ld - lagre arbore de distribuie;

Dcilcir T%75, - eroare la circularitate (ovalitate) i cilindricitate (conicitate);

perpendicularitatea axelor geometrice ale cmilor de cilindru n raport cu axa geometric a lagrelor paliere trebuie s fie n intervalul

m30...20 pe nlimea cmilor de cilindru (figura 2.1); tolerana la coplanaritate a axelor cmilor cilindrilor cu axa geometric

a arborelui cotit s fie n intervalul m40...30 pe lungimea arborelui cotit;

tolerana la planeitate a bazei tehnologice principale (suprafaa de mbinare cu chiulasa sau cu carterul inferior) s fie n intervalul

m30...20 pe lungimea blocului. b) Rugozitatea: pentru alezajele lagrelor cu cuzinei: m8,0Ra ; pentru bucile lagrelor arborelui de distribuie: m6,1...8,0Ra .

Figura 2.1

T EHNOL OG II DE FAB RI CARE A AUT OV EHI CU LEL OR

27

c) Condiii de etaneitate: semifabricatul i blocul prelucrat mecanic se supun probei de etaneitate

sub presiune; la sfritul ciclului de fabricaie se face o prob separat pentru instalaia

de ungere i alta pentru instalaia de rcire; la o presiune mai mic cu 0,5 MPa, timp de 24 minute, se face o alt

prob, trebuind s nu se constate o scdere a presiunii la manometrul de control, scurgeri prin pori sau crpturi;

cnd se constat defeciuni, blocul este trimis la remedieri. d) Materiale:

Se folosesc dou familii de materiale: fontele: Fc 200, Fc 250, Fc 300 STAS 7945-81 (pentru cmi

amovibile), Fc AX (fonte aliate cu Cr, Vn, Cu) (pentru cmi n bloc); aliajele AlSi, n general hipoeutectice, cu proprieti de turnabilitate i

prelucrabilitate foarte bune: AlSi cu 79 % (aliaje uoare).

Semifabricatele din font cenuie i font aliat se toarn static n forme de pmnt cu formare mecanic i miez metalic. Aliajele AlSi se toarn static sau sub presiune n forme metalice. Pentru fontele cenuii i fontele aliate este specific un tratament termic de recoacere de detensionare, efectuat n urmtoarele etape:

-nclzire lent cu viteza de 80160 C pe or pn la 500550 C (45 ore);

-meninere la aceast temperatur, timp de 28 ore; -rcire lent cu 2050 C pe or pn la 200250 C; -rcire n atmosfera atelierului; -splare i vopsire.

Pentru semifabricatele din AlSi, dup turnare, rcire i scoatere, se aplic un tratament de mbtrnire artificial, n urmtoarele etape:

-nclzire pn la 150200 C n cuptoare cu nclzire controlat (60 C pe or);

-meninere la aceast temperatur timp de 420 ore; -rcire lent cu o vitez comparabil cu cea a procesului de

nclzire. n urma acestui tratament, se obin urmtoarele efecte combinate:

- stabilizare structural; - reducerea tensiunilor interne aprute la turnare; - mbuntirea stabilitii proprietilor fizico-mecanice.


28

2.2. Structura procesului tehnologic de prelucrri mecanice

Particulariti: a) referitor la forma blocului motor, una dintre cele mai complexe piese

ale automobilului, constructorul prevede o form ct mai tehnologic (forma geometric este apropiat de forma paralelipipedic);

b) innd seama de numrul mare de operaii de prelucrri mecanice, este necesar ca acestea s se concentreze pe zone ale piesei, prin prelucrri pe centre de prelucrare i chiar prelucrarea cu mai multe scule;

c) deoarece dimensiunile de gabarit pot fi destul de mari, liniile tehnologice trebuie prevzute cu mijloace automatizate de transport i transfer, cu dispozitive semiautomate i automate de trasare i control al dimensiunilor. Structura i succesiunea operaiilor de prelucrri mecanice vor fi definite de tipul constructiv al motorului i de numrul i poziia cilindrilor (n linie, n V, boxer). 1. Prelucrarea B.T.P. i B.T.S. Exist dou variante de prelucrare: a) corespunde blocurilor motoare uoare i mijlocii din AlSi sau Fc la care prelucrarea B.T.S. (suprafeele plane laterale) se realizeaz prin aezarea piesei pe alezajele brute ale cilindrilor 1 i 4: n alezajul cilindrului 1 se introduce un dorn de centrare prevzut cu ase plunjere dispuse n dou planuri diferite (anulndu-se patru grade de libertate), iar al cincilea grad de libertare se anuleaz prin aezarea piesei pe suprafaa cilindric 4 pe un dorn scurt cu dou plunjere (figura 2.2, b). Prin aceast variant de aezare n consol se asigur rigiditatea pentru prelucrarea suprefaelor laterale. b) pentru blocuri grele aceast aezare nu este posibil, fiind adoptat varianta urmtoare: bazarea se face pe dou dispozitive profilate pe lagrele extreme, avnd forma din figura 2.2, b. Se anuleaz dou grade de libertate, celelalte anulndu-se prin aezarea a dou dornuri cilindrice pe alezajele extreme.

Figura 2.2

T EHNOL OG II DE FAB RI CARE A AUT OV EHI CU LEL OR

29

Pentru varianta a) au fost suplimentate reazemele suplimentare Rs.

2. Prelucrarea B.T.P.1 i B.T.P.2 (suprafeele plane de aezare) Se efectueaz prin frezare plan bilateral cu ajutorul frezelor F1 i F2 pe o main de frezat de tip tambur, n dou etape, degroare i finisare, astfel nct s se asigure HbcT i cotele l1 i l2 (figura 2.3). 3.Prelucrarea gurilor de orientare ale blocului Gurile se realizeaz pe suprafaa plan inferioar a blocului, cu urmtoarele particulariti (figura 2.4): -precizia de prelucrare a gurilor este ]87[T gtd ISO; aceasta se realizeaz prin alezare de finisare; -precizia de poziie pe diagonal este 7T gtD ISO. 4. Prelucrarea lagrelor i alezajelor pentru cilindri

n varianta a) (figura 2.5) se utilizeaz trei freze: dou freze cilindrice (F1 i F3) i una profilat (F2). Frezarea se execut n dou etape: degroare i finisare.

Figura 2.3

Figura 2.4


30

Varianta b) corespounde situaiei n care semilagrele se execut cu trei broe: dou broe cilindrice (Br1 i Br2) i una profilat (Br3). Broa sau blocul motor vor avea o micare alternativ pe orizontal Sl. Prelucrarea alezajelor pentru cilindri se execut la aceeai bazare pentru toi cilindrii, pe maini de alezat. 5. Prelucrarea gurilor pentru asamblarea capacelor lagrelor paliere i filetarea lor. Piesa se bazeaz pe B.T.P.2, fcndu-se apoi prelucrarea capacelor lagrelor, montarea acestora i strngerea la momentul prevzut n documentaie. 6. Prelucrarea prin alezare pe maini orizontale de alezat a liniei arborelui cotit. 7. Prelucrarea prin alezare pe maini orizontale de alezat a liniei arborelui de distribuie. 8. Rectificarea plan a suprefeelor B.T.P.1 i B.T.P.2 i a altor suprafee. 9. Proba de etaneitate i control tehnic final presupune: -verificarea n procent de 100% a conformitii operaiilor; -controlul total al diametrelor alezajelor lagrelor paliere ale arborelui de distribuie, inclusiv ovalitatea i conicitatea; -verificarea total a paralelismului celor dou linii de arbore; -verificarea total a diametrelor alezajelor pentru cmile de cilindri; -verificarea total a planeitii B.T.P.1 i B.T.P.2; -verificarea total a blocurilor la proba de presiune; -verificarea la 1015% din piese a celorlalte cote i a condiiilor de poziionare reciproc.

Figura 2.5


31

3. TEHNOLOGIA DE FABRICARE A ARBORELUI COTIT

3.1. Condiii tehnice impuse

a) Precizia dimensional i rugozitatea Arborele cotit este o pies spaial de maxim complexitate care reprezint 2528 % din masa unui motor cu ardere intern (figura 3.1). Toleranele suprafeei cu precizia dimensional cea mai sever sunt ale fusurilor paliere i manetoane. Td p,m [57]; de regul, clasele 56 se aleg pentru fusurile arborelui cotit pentru motoare turate (45005000 rot/min), iar clasa 7 pentru motoare lente (15002000 rot/min). Toate abaterile la aceste suprafee (cilindricitate, circularitate) trebuie sa fie mai mici de 0,75. Rugozitatea suprafeelor respective: Ra(0,10,4) m, deci fusurile paliere i manetoane vor fi superfinisate (lefuire cu past abraziv fin).

b) Duritatea pentru toate suprafeele fusurilor paliere i manetoane ale tuturor categoriilor de piese din aceast clas se nscrie ntre limitele

Figura 3.1

T EHNOL OGI A DE FABRI CARE A A RBOR E LU I COTI T

32

5262 HRC indiferent de tipul materialului, caracteristic obinut prin operaia de clire.

Grosimea stratului clit hsc trebuie s ia n considerare i rezerva de material clit necesar pentru realizarea cotei de recondiionare (figura 3.2).

hsc=(1,252) mm. Dup efectuarea ultimei operaii de recondiionare trebuie s rmn un strat clit de minim 1 mm. n cazul autovehiculelor cu putere mare grosimea stratului clit este hsc(35) mm, deoarece arborele cotit pentru aceste autovehicule are 56 trepte de recondiionare. c) Condiia de echilibrare conform normei ISO 43/1973, arborii cotii pentru motoare cu ardere intern, trebuie s satisfac condiiile tehnice de calitate privind echilibrarea dinamic corespunztor clasei de precizie a echilibrrii: G 16 e=16 mm rad/s; G 6,3 e=6,3 mm rad/s; G 2,5 e=2,5 mm rad/s unde:

-e este excentricitatea masei concentrate a arborelui cotit n raport cu axa de rotaie;

- este viteza unghiular a arborelui cotit la turaia nominal sau la turaia de putere maxim. Pentru arborii cotii ai motoarelor cu ardere intern care au turaii n domeniul 50007500 rot/min, se impune prin norma ISO G 6,3. Pentru arborii cotii ai motoarelor de performan, cu turaii n domeniul 75008000 rot /min, se impune G 2,5.

Pentru arborii cotii ai motoarelor lente cu turaii sub 2000 rot /min, se impune G 16.

Pentru cazul G 6,3, momentul de dezechilibrare dinamic: Mdd (bra capete) 0,0010,005 mN . Momentul de dezechilibrare dinamic al arborelui cotit n faza de

semifabricat este de 2030 de ori mai mare dect cel al piesei finite.

Figura 3.2


33

3.2. Structura procesului tehnologic

de prelucrri mecanice i control 1. Materiale: arborele cotit se execut din fonte sau oeluri. Ca oeluri se folosesc OLC 45X sau OLC 65X; X indic faptul c sunt n construcie special. Putem avea i oeluri aliate: 33 Mo Cr 11, 15 Si Ni Cr 20. Ca fonte se folosesc cele maleabile (perlitice), fonte aliate cu Cr, Ni, Mb i fonte cu grafit nodular: Fgn-700-3. La arborele cotit din oel, semifabricatul este obinut prin matriare n mai multe etape (se execut matriri de profilare i calibrare).

n cazul fontelor, semifabricatul se obine prin turnare, cel mai folosit procedeu fiind turnarea n forme coji. Ca la majoritatea proceselor tehnologice, primul grup de operaii l constituie prelucrarea bazelor tehnologice. Bazarea se face pe prisme, pe fusurile paliere din capete. Se utilizeaz baze tehnologice unghiulare pe brae i contragreuti pentru a efectua bazarea arborelui cotit la prelucrarea manetoanelor (figura 3.4).

2. Prelucrarea fusurilor i a altor suprafee prin strunjire (degroare i semifinisare).

a. prelucrarea fusurilor paliere se face cu bazarea ntre vrfuri pe strunguri cu cuite multiple cu antrenare i/sau sprijinire pe fusul palier central. Se efectueaz astfel degroarea i semifinisarea, prelucrndu-se fusurile i racordrile.

b. prelucrarea fusului maneton se face n mai multe variante: -cu dispozitiv de antrenare a fusului maneton; -pe maini de strunjit speciale (figura 3.5), unde:

ne1=np=ne2 Esenial n funcionarea mainii este ca poziia iniial a celor 3 arbori cotii s fie aceeai: e1=p=e2.

Figura 3.3

Figura 3.4

T EHNOL OGI A DE FABRI CARE A A RBOR E LU I COTI T

34

Pe arborii etalon sunt montate crucioare cu o micare plan paralel coaxial. Cele dou cuite sunt unul de degroare i unul de semifinisare.

Se poate aplica i prelucrarea prin frezare la care fusul se uzineaz cu nite freze cu dantur interioar care au o micare planetar.

c. guriri, frezri, filetri: - gurirea canalelor de ungere pe maini multiax n dou etape: se

prelucreaz nti zona de intrare a burghiului cu o scul i apoi gaura propriu-zis;

- realizarea alezajului de la captul dinspre volant al arborelui cotit; - realizarea gurilor pentru fixarea volantului pe maini multiax; - filetarea gurilor pentru fixarea volantului; - frezarea canalului de pan cu o frez disc; - realizarea canelurilor pentru montarea dispozitivului de amortizare a

oscilaiilor. d. finisarea fusurilor i a altor suprafee se realizeaz n dou etape: - degroare; - finisare, executat prin rectificarea de finiie a fusului palier prin

prindere ntre vrfuri, iar a fusului maneton prin folosirea dispozitivului de

Figura 3.5. 1, 2, 3-roi dinate identice; 4, 5-roi dinate identice; Ae1-arbore etalon 1; Ap-arbore de prelucrat 1; Ae2-arbore etalon 2.


35

aducere a axei manetoanelor pe axa mainii de rectificat. Rectificarea se face cu un dispozitiv de control automat al cotei de rectificat. Pietrele de rectificat au o micare alternativ lateral, pentru mrirea calitii rectificrii.

e. tratamentul termic, efectuat n cazul n care arborele cotit este executat din oel de cementare sau nitrurare. Tratamentul termic se execut prin clire C.I.F. la 10 kHz ntr-un ciclu de 1015 secunde nclzire, 1015 secunde rcire cu aer, 1015 secunde rcire n ap.

f. durificri suplimentare ale unor suprafee, efectuate n zonele de racordare sau degroare ale fusului, prin roluire la aproximativ 25000 N. Prin aceast operaie se mrete rezistena la oboseal cu aproximativ 40% la arborii cotii din oel i cu pn la 90% la arborii cotii din font.

g. echilibrarea arborelui cotit se face pe maini de echilibrat cu comand manual sau mecanic.

h. superfinisarea fusurilor se realizeaz prin: -vibronetezire: pe suprafaa fusului sunt aplicate pietre cu granulaie

foarte fin, n prezena unui mediu foarte fluid, pietrele fiind micate cu o frecven foarte mare pe suprafaa fusului care are o uoar micare de avans;

-cu benzi abrazive pe suport de pnz sau hrtie; -cu paste abrazive i curele de piele; i. operaii de control: - controlul fisurilor prin feroflux, care const n introducerea arborelui

cotit ntr-o baie de ulei n care se afl n suspensie pilitur de fier; se magnetizeaz arborele cotit i se observ dispunerea piliturilor pe acesta, dup control realizndu-se demagnetizarea arborelui cotit;

-controlul dimensional se face prin mijloace specializate sau pe dispozitive complexe.

T EH NO LO GI A DE FA BRI CARE A CM I I D E CI LI NDRU

36

4. TEHNOLOGIA DE FABRICARE

A CMII DE CILINDRU

Cmaa de cilindru sau cilindrul este organul n interiorul cruia se realizeaz ciclul motor, fiind supus forelor de presiune a gazelor, componentei care aplic pistonul pe cilindru i tensiunilor termice, suprafaa de lucru a acestuia fiind supus i la un intens proces de uzur. Aceste condiii de funcionare impun cilindrului urmtoarele cerine:

- rezisten ridicat la presiunea gazelor; - rezisten la coroziunea chimic i termic; - rezisten mare la uzur a suprafeei de lucru; - sigurana eteneitii la aciunea gazelor din interior i a lichidului de rcire din exterior.

4.1. Materiale i semifabricate

Soluiile constructive care asigur rezisten mecanic i la uzur au promovat cele trei variante: cma integral; cma uscat (de 34 mm grosime); cma umed (de 68 mm grosime).

Cmile de cilindru sunt predispuse la deformare, att la prelucrare, ct i la tratament termic.

Materiale utilizate: a) Fonta cenuie aliat cu Cu, Si (mrete fluidizarea i rezistena

termic), Mn (mrete duritatea), Cr, Ni (mrete rezistena la uzur), Mo (mrete rezistena termic), etc.

b) Fonta cu grafit nodular: Fgn feritic (cu bun plasticitate); Fgn perlitic (cu elemente de aliere Ni, Cu, Mo, cu rezisten mecanic ridicat, cu plasticitate sczut); Fgn ferito-perlitic (asigur o combinare a caracteristicilor). Tratamentul termic de clire-revenire asigur caracteristici care limiteaz nevoia de elemente de aliere.

c) Fonta cu grafit nodular bainitic, o realizare mai recent care presupune realizarea unei mase bainitice prin rcire i meninerea izoterm n acest scop, are caracteristici superioare celorlalte fonte (rezisten mecanic i duritate de valori duble, o bun rezilien i rezisten la uzare, prelucrabilitate bun, sensibilitate redus la deformare, etc.)

d) Oeluri carbon de calitate sau de turnare, din semifabricate turnate sub form de evi groase, pentru cmi uscate.


37

Semifabricatele din font se obin prin centrifugare pentru a realiza o bun densificare i rcire dirijat. Se evit formarea de pori i se obin adaosuri minime de prelucrare.

Duritatea fontelor trebuie s fie de 200300 HB pentru a permite prelucrarea cu scule prevzute cu plcue mineralo-ceramice. Refacerea structurii se obine prin tratamentul de normalizare. Tratamentul termic final de clire-revenire permite prelucrarea ulterioar numai prin honuire sau rectificare cu scule abrazive.

4.2. Etapele procesului tehnologic de prelucrare a cilindrilor

Etapele principale ale procesului tehnologic de prelucrare a cilindrilor sunt:

- alegerea i prelucrarea bazelor de aezare; - prelucrarea suprafeelor exterioare; - prelucrarea de degroare a suprafeelor interioare; - tratament termic (clire+revenire); - honuire sau rectificare exterioar; - proba de presiune; - control final conservare.

1. Alegerea i prelucrarea bazelor de aezare Bazele de aezare difer mult n funcie se soluia constructiv a cilindrului (figura 4.1).

sb1 suprafeele de bazare de tip teituri interioare, pentru prelucrare exterioar;

sb2 suprafa cilindric exterioar ca suprafa de bazare i fixare pentru prelucrarea interioar;

sb3 suprafa cilindric interioar ca suprafa de bazare i fixare pe conturul cilindric, folosind dispozitive cu hidroplast.

Figura 4.1. Realizarea suprafeelor de bazare i fixare


38

2. Condiii tehnice impuse la prelucrarea cilindrului Pentru celelate suprafee 1S , 2S , 3S , execuia este cu una, dou trepte de precizie mai mic dect cea pentru alezaj (figura 4.2).

Condiii tehnice dimensionale: [ ]6...5TD ; gs

DD n

TTT

= , prin sortare.

TDT este tolerana total pentru cmpul de dispersie al tuturor

pieselor prelucrate, iar gsn este numrul grupelor de sortare: 4...3ngs = . Exemplu:

406,0...04,0TD =

Condiii tehnice pentru precizia formei: - erorile de cilindricitate, ovaliatate, conicitate:

D

Figura 4.2


39

cil , ov , c - max. 25 % T (la dimensiunea la care se refer); - eroarea la paralelism: =p lungimemm100/m20...10 .

Condiii de rugozitate: m)4,0...2,0(R D,a . Aceast rugozitate trebuie obinut printr-un

procedeu tehnologic de honuire sau vibronetezire care trebuie s realizeze i direcia urmelor de prelucrare sub unghiul: )75...50( . Condiii tehnice privind adaptarea formei piesei la prelucrrile mecanice:

Grosimea mic a pereilor va determina baze tehnologice pe conturul cilindric pentru a elimina deformarea acestora.

4.3. Operaii de prelucrare specifice cmilor de cilindri 4.3.1 Alezarea suprafeei de lucru se execut pe maini de alezat cu ax vertical pentru cmile monobloc sau prin alezare cu cuit-bar de alezat n producia de serie a cilindrilor demontabili (figura 4.3). Alezarea are ca scop obinerea dimensiunii i eliminarea abaterilor de form i de poziie prin alezare de degroare, urmat de alezare de finisare (cu adaos de prelucrare mic: S=0,100,20 mm). Pe bara port-cuit de alezat se monteaz dou sau mai multe cuite, realiznd o serie de deziderate ce privesc productivitatea i echilibrarea dinamic a forelor de achiere. Prelucrarea se poate face simultan pentru cilindrii uscai, montai presat n blocul motor, precum i pentru cilindrii monobloc.

4.3.2. Honuirea suprafeei de lucru Honuirea este procedeul de netezire a alezajelor cilindrice cu

ajutorul unor bare abrazive cu granulaie foarte fin, montate pe un cap special extensibil, denumit hon (figura 4.4), cruia i se imprim o micare de rotaie combinat cu micarea de avans longitudinal, n prezena unui lichid de rcire-splare (pentru font petrol lampant, iar pentru oel 7590 % petrol lampant i restul ulei).

Figura 4.3. Alezarea succesiv cu dou cuite pentru degroare i finisare


40

Pentru ca granulele abrazive s nu parcurg aceleai traiectorii, trebuie ca numrul de curse duble ale honului (efectuate cu viteza de avans lS ) s fie diferit de numrul de rotaii n unitatea de timp ale acestuia. Se obine astfel o reea de traiectorii elicoidale cu unghiul

= 75...50 , caracteristic procedeului de generare prin honuire (figura 4.4, b). Barele abrazive sunt adopate pentru degroare i pentru finisare n funcie de granulaie, avnd structur de carbur de siliciu pentru prelucrarea fontei i electrocorund pentru oel. Adaosul de prelucrare la honuire are valorile:

mm20,0...02,0t = pentru font;

mm06,0...01,0t = pentru oel.

Corelaia dintre viteza periferic TV i viteza de avans longitudinal este:

4...2SV

l

T = la degroare;

8...4SV

l

T = la honuire fin. Presiunea barelor abrazive

pe suprafa este de: MPa2,1...6,0p0 = la degroare; MPa4,0...2,0p0 = la finisare.

Figura 4.4. Prelucrarea prin honuire


41

Pentru o productivitate ridicat, honuirea se execut pe maini cu mai multe capete de honuit, cu controlul activ (efectuat n timpul prelucrrii) al dimensiunilor.

Lungimea cu care barele abrazive ies la capete 0l are valoarea l)4,0...2,0(l0 = pentru a elimina defectele specificate n figura 4.4, c

(convexitate sau concavitate).

4.3.3. Netezirea i durificarea cilindrilor prin procedee fizice

Deformarea plastic a stratului superficial al cilindrilor este realizat, att n procesul de fabricare ct i la cel de recondiionare, pentru a obine durificarea prin ecruisare i netezirea suprafeei, n locul procedeului de honuire (figura 4.5).

Componentele active sunt bile sau role cu 2...1 conicitate antrenate n micarea de rulare i avans longitudinal n alezajul cilindrului.

Avantajele procedeului: rezistena la uzare crete de

3050 %; microduritatea crete cu

2,53 ori; rugozitatea este m6,3...2,0Ra = , n funcie de avansul imprimat.

Parametrii de lucru caracteristici:

Adncimea stratului deformat cu bile:

]mm[k2d5,1h5,0

20ec

=

( ) 5,0211k = unde:

-dd0= este gradul de deformare a suprafeei;

Figura 4.5. Netezirea i ecruisarea cilindrilor prin rulare


42

- ]mm[d,d0 sunt diametrele urmei, respectiv bilei.

Adaosul de prelucrare la rulare: ( ) ]m[RR35,1A pzazp = ]m[D%)5...2(A 0p =

unde: - pz

az R,R este rugozitatea nainte i dup prelucrare;

- 0D este diametrul nominal al cilindrului. Fora de rulare pentru adncimi mari de ecruisare:

05,005,0 F0,3FF5,1

100D5,12F c05,0 =

kN60F 05,0 unde: - 05,0F este fora care asigur ecruisarea unui strat de 5 % din raza suprafeei deformate; - c este limita de curgere a materialului piesei. Avantajele prelucrrii prin procedee fizice de durificare sunt: 9 posibilitatea realizrii unor duriti echivalente cu cele obinute prin

tratamente termice; 9 reducerea nlimii neregularitilor, la care se adaug noile

macroneregulariti tip alveole care rein pelicula de ulei necesar preungerii la pornirea motoarelor; 9 productivitate ridicat pentru cazul cnd dispozitivul de rulare are

dou sau mai multe rnduri de bile, realiznd rularea de degroare, semifinisare, finisare; 9 costul prelucrrii este redus la aproximativ 1/3 din cel de honuire,

fiind necesar o singur curs pe lungimea generatoarei cilindrului.

4.3.4. Tehnologia de pulverizare n jet de plasm a depunerilor metalice i nemetalice pe suprafaa alezajului cilindrilor

Aceasta este cea mai nou realizare care duce la obinerea unei durabiliti ridicate de 23 ori a cilindrului motorului, concomitent cu alocarea unei tehnologii echivalente pentru segmeni.

Materialul care se depune pe cilindru poate fi din categoriile: - superaliaj (pulbere FeCr Mo, NiCrMo, WC-Co/NiCrMo, etc.);


43

- compozite metal-metal; - compozite metal-ceramic.

Firma SULZER METCO realizeaz depuneri de asemenea materiale cu o instalaie de metalizare cu plasm care utilizeaz proprietile gazului plasmogen (Ar, Ne, He, ) de a se ioniza i destinde n prezena cmpului electric (figura 4.6). Temperatura foarte mare, de aproximativ 1000012000 K, topete pulberea metalic sau de alt natur i o pulverizeaz pe suprafaa cilindrului. Rezult o depunere cu aderen bun (facilitat de asperizarea suprafeelor nainte de depunere, prenclzirea piesei, .a.) i o duritate ce nu necesit tratament termic de durificare. Stratul depus are porozitate 810 %, ceea ce asigur cel puin stratul de aderen pentru lubrifiantul necesar la pornirea motorului. Prelucrarea final se face cu bare abrazive diamantate pentru capul de honuit. Unele firme iau msuri suplimentare de protecie a filmului de lubrifiant existent la cupla piston-cilindru. Astfel, firma SCANIA a prevzut un inel de salvare (saver ring) din font alb sau compozit de tipul metal-ceramic (cermet), cu rolul de a modifica gradientul de temperatur n zona primului segment de compresie (figura 4.7). n acest mod s-a obinut reducerea cu 40 % a consumului de lubrifiant i reducerea jocului piston-cilindru, pentru raclarea calaminei. Pentru inelul din compozit metal-ceramic, depunerea se face prin pulverizare cu plasm, urmat de prelucrarea cu scule diamantate.

Figura 4.7. Schema de realizare a inelului de salvare al cilindrului

Figura 4.6. Schema de principiu a depunerilor SULZER METCO

T EHNO LO GI A D E FAB RI CARE A P I S T ONUL UI

44

5. TEHNOLOGIA DE FABRICARE A PISTONULUI

5.1. Condiii tehnice, materiale, semifabricate

Condiiile tehnice privesc precizia dimensional, a formei, a poziiei reciproce a suprafeelor i calitii acestora.

Toleranele impuse cotelor nominale ale suprafeelor existente i alezajului pentru bol sunt optimizate n procesul asamblrii, pe baza sortrii acestora pe grupe de dimensiuni sau greutate.

mperecherea piston-bol, piston-cilindru (segmeni) se evideniaz prin marcajele realizate prin vopsire sau prin codurile obinute prin poansonare. Tolerana privind masa pistonului se admite n limitele

2...5,0 % din masa total a pistonului. n figura 5.1 se prezint principalele condiii tehnice impuse unui

piston, evideniind n acest exemplu toleranele dimensiunilor, abaterile de form i poziie, rugozitatea suprafeelor, excentricitatea axei alezajului pentru bol, profilul n seciune longitudinal i transversal, profilul capului pistonului, etc.

Condiiile tehnice sunt completate cu elemente ce privesc inseriile

care asigur o rezisten suplimentar n zona canalului primului segment sau a cavitii camerei de ardere din capul pistonului. Se adaug prescripiile despre acoperirea tribologic, treptele de reparaii, etc.

Materiale Condiiile funcionale impuse pistoanelor au promovat pentru

motoarele autovehiculelor aliaje de aluminiu (siluminuri pe baz de siliciu

Figura 5.1. Condiii tehnice la fabricarea pistoanelor


45

din grupa Al Si Cu Mg -Ni i aliaje Y pe baz de cupru Al Cu Mg Ni).

Aliaje pe baza de siliciu posed un coeficient de dilatare redus care se micoreaz pe msura creterii coninutului de siliciu. Jocul piston-cilindru, precum i cel dintre canal i segment se poate realiza i menine mai mic dac aliajele de siliciu sunt eutectice sau hipereutectice, adugnd caliti bune pentru rezistena la uzur. Dificultile de semifabricare (apariia fisurilor, turnabilitate, etc.) se reduc prin adugarea de modificatori

Figura 5.2. Desenul de execuie al unui piston

Condiii tehnice: Profilul lonfitudinal i transversal se vor efectua conform normei. Se aplic un tratament de stabilizare (205 C timp de 5 ore). Dup finisarea complet, se aplic stanarea prin imersie ntr-o baie de stanat de sodiu. Se efectueaz sortarea n funcie de masa pistonului n clase de 5 g, n funcie de diametrul suprafeei exterioare n clase de 40 m, n funcie se diametrul bolului n clase de 2 m.


46

(sodiu). La m.a.s. se utilizeaz aliaje eutectice, iar la m.a.c. (puternic solicitate) se utilizeaz aliaje hipereutectice.

Aliajele pe baza de cupru necesit jocuri mari de montaj ale pistonului n cilindru, din cauza coeficientului de dilatare mai mare i se utilizeaz la execuia pistoanelor pentru m.a.c. cu o puternic solicitare termic.

Materiale compozite pentru pistoane se refer la utilizarea actualelor aliaje de aluminiu ca matrice, ranforsat cu fibre ceramice din alumin i titanat de aluminiu. n acest fel, capul pistonului capt rezisten la uzur termic, rezisten la oboseal, dilatare termica redus, etc.

Pistoanele integral armate cu nitrur de siliciu se obin prin tehnologia de sinterizare cu reacie, cotele putnd avea tolerante mai mici de 0,05 mm, prelucrabilitatea fiind rezolvat prin intermediul sculelor diamantate.

Pistoanele cu inserie de fibr de alumin nglobat ntr-un aliaj de aluminiu, fabricate prin presare n stare semilichid (squeeze casting) au un modulul de elasticitate cu 40 % mai mare dect aliajul de baz i rezistena termic crescut cu 90150 %.

Semifabricate La execuia pistoanelor, semifabricatele se obin prin turnare n

cochil sau matriare. Tehnologia de sinterizare din pulberi de aliaje de aluminiu hipereutectice este una din cele mai moderne, dar cu costuri ridicate. Inseria din font cenuie sau aliat pentru canalul primului segment se ncorporeaz n fazele procesului de turnare.

Pentru a asigura aderena aliajului de aluminiu cu inseria din font, att pentru canalul primului segment ct i pentru inserii (de exemplu, calota camerei de ardere din piston) este necesar acoperirea inseriilor cu aluminiu tehnic pur. Materialul pentru inserii poate fi de tipul nirezist (2,73,1 % C, 1,52,5 % Si, 0,751,5 % M, 57 % Cu, 13 %Cr, 1517 % Ni) i cu structura austenitic. Matriarea n trepte este un procedeu mai pretenios, mai scump, aplicabil pistoanelor solicitate puternic mecanic i termic (motoarele automobilelor de curse, autovehiculelor militare, etc.).

Tratamente termice i acoperiri de protecie Tratamentul termic presupune clirea urmat de mbtrnire

artificial. Clirea se execut dup diagrama: - nclzire pn la 500520 C; - meninerea la aceast temperatur timp de 46 ore; - rcire n ulei. mbtrnirea se face dup ciclul:


47

- nclzire la 170190 C; - meninere timp de 612 ore; - rcire lent. Acoperirile de protecie se execut pentru mbuntirea rezistenei

la uzur, la solicitri termice i chimice, nlocuind n perioada de pornire a motorului pelicula de ulei.

Eloxarea (oxidarea anodic) este un proces de transformare electrochimic a suprafeei pieselor supuse la uzur, pe o adncime de 1030 m .

Pentru eloxare se folosete un amestec de acid sulfuric tehnic (H2SO4) i carbonat de sodiu anhidru tehnic (Na2CO3 10H2O).

Pistoanele se degreseaz n solveni organici, se decapeaz n soluii alcaline i acide, se spal i se usuc nainte de eloxare cu atenie pentru a elimina orice urm de elemente de oxidare anodic.

Stanarea pistoanelor se aplic att n varianta electrolitic, ct i n varianta termic (prin imersie n baia de staniu topit) pentru a obine straturi protectoare de diverse grosimi.

5.2. Tehnologia de prelucrare a pistonului

Forma complex a pistonului (seciuni eliptice i profil longitudinal variabil), condiiile tehnice riguroase care trebuiesc realizate, precum i rigiditatea mic a pistonului (perei subiri), impune ca n procesul de prelucrare s se utilizeze acele tehnologii care in seama de datele amintite, i anume:

- concentricitatea conturului exterior fa de cel interior neprelucrat se obine numai atunci cnd pistonul se fixeaz pe un dispozitiv cu strngere interioar cu autocentrare;

- condiiile de perpendicularitate ntre canalele de segmeni i suprafaa cilindric exterioar impune prelucrarea din aceeai prindere;

- condiia de perpendicularitate ntre axa bolului i axa de simetrie a pistonului impune prelucrarea din aceeai aezare cu operaiile anterioare.

Procesul tehnologic de fabricare a pistoanelor cuprinde urmtoarele etape:

- alegerea i prelucrarea bazelor de aezare; - prelucrarea suprafeelor exterioare; - prelucrarea alezajului pentru bol; - operaii de gurire i frezare; - sortarea i marcarea pe grupe masice si dimensionale; - operaii de control.


48

Exemplu de proces tehnologic de fabricare a pistonului.

Alegerea bazelor de aezare Proiectarea procesului tehnologic se face prin aezarea operaiilor

ntr-o ordine logic pentru a respecta condiiile tehnice, inclusiv pentru excluderea deformaiilor i a operaiilor inutile de prelucrare universal.

Ca baze de aezare se utilizeaz: -suprafaa special de pe capul pistonului; -alezajul pentru bol; -suprafaa interioar a brului mantalei. Prelucrarea suprafeelor exterioare

n cazul fabricaiei de serie sau a fabricaiei flexibile, prelucrarea suprafeelor exterioare se execut pe maini automate, cu mai multe axe, permind ca din aceeai prindere a piesei s fie executate mai multe operaii (figurile 5.3 i 5.4).

Postul 1. Alimentarea cu piese si pornirea ciclului automat Dispozitivul preia cinci grade de libertate, asigurnd o strngere

suplimentar S1 i una principal S pe strungul multiax 6x6, strngerea fiind realizat hidraulic.

Postul 2. Strunjirea exterioar de degroare Se conserv bazele de aezare i fixare anterioare si se execut

prin strunjire frontal i cilindric cepul tehnologic i 4,N cu cuit cu plcu P-10, cu regimul:

N=1380 rot/min; vp=300 m/min; S=0,73 mm/rot. Postul 3. Strunjire finiie exterior Se execut cu un dispozitiv cu trei cuite pentru cele trei trepte (cep

tehnologic, cap piston, fust piston), pentru a asigura precizia poziiei reciproce a celor trei suprafee, cu rugozitatea Ra=3,2 cu acelai regim de lucru.

Postul 4. Strunjire ebo canale segmeni Se execut cu cuit multiplu (pentru cele trei canale), cu Ra=0,8, cu

acelai regim de lucru. Postul 5. Strunjire teire canale pentru segmeni, capul i fusta

pistonului. Postul 6. Strunire finiie canale pentru segmeni, respectnd

condiiile de rugozitate Ra=0,8 i de concentricitate fa de R. Dup efectuarea celei de-a asea operaii, se execut controlul

complex al pistonului, pentru a determina impreciziile dimensionale, de form i de poziie.


49

Figura 5.3

S: strngerea principal S1: strngerea suplimentar

POSTUL 2: STRUNJIRE EXTERIOR EBO

POSTUL 3: STRUNJIRE FINIIE

POSTUL 2 POSTUL 3

POSTUL 4

POSTUL 5 POSTUL 6

POS--TUL 1


50

Figura 5.4

POSTUL 5

POSTUL 2

POSTUL 1

POSTUL 4

POSTUL 3

POSTUL 6

POSTUL 4: STRUNJIREEBO CANALE

POSTUL 6: STRUNJIRE FINIIE CANALE

POSTUL 5: STRUNJIRE TEIRE

T EHNOL OG II DE FA BRI CARE A AUT OV EHI CU LEL OR

51

Observaie: Pentru a efectua un nou ciclu de operaii, se execut transferul pistonului pe alt utilaj tehnologic automat, cu utilizarea altor baze tehnologice de aezare i fixare.

Prelucrarea suprafeelor interioare se refer la: - lrgirea locaului pentru bol; - alezarea de finisare a alezajului pentru bol; - roluirea alezajului

pentru bol; - gurirea-teirea

locaului pentru ungerea bolului;

- alezarea suprafeei interioare a mantalei pistonului (pistoane m.a.c.);

- prelucrarea profilului pentru capul pistonului.

Lrgirea locaului pentru bol se execut cu scule

Figura 5.5

Figura 5.6


52

combinate de tip freze deget, fiind urmat de strunjire cu cuit bar de alezat prevzut cu plcue diamantate.

Se va respecta dezaxarea gurii pentru bol fa de axa transversal a pistonului.

Gurile de ungere a cuplei de frecare bol-piston se execut cu burghiu pentru gurile de centrare cu bazare pe cepul tehnologic i fixare pe conturul exterior al corpului pistonului. Rugozitatea obinut este Ra=6,3 m .

Gaura pentru bol se execut cu cuit-bar de alezat n faze succesive de degroare i finisare respectnd dezaxarea fa de axa bosajului. Controlul alezajului se execut cu mijloace de control precise, de tipul comparator ETAMIC. Rugozitatea Ra=0,4 m se obine la valori mari ale turaiei (n=8000 rot/min) i valori mici ale avansului (s=0,016 mm/rot).

Figura 5.7

Figura 5.8


53

Strunjirea exterioar curb-oval Prelucrarea curb-oval presupune mai nti aezarea i fixarea cu

fora S n mandrin i cu aplicarea forei de prestrngere S1 pentru contactul capului pistonului (faa de aezare) pe capetele mandrinei.

Strunjirea propriu-zis de degroare i finisare se execut cu un cuit prevzut cu plcue P-10 pentru degroare i cu cuit prevzut cu plcue de diamant, aezate pe un dispozitiv suport rotativ cu cam (reproductor). Controlul profilului se face cu dispozitiv ETAMIC prevzut cu etalon minim, mediu i maxim pentru profilul fustei.

Figura 5.9

Figura 5.10

S: fora de strngere S1: fora de prestrngere

SCHEMA BAZRII I FIXRII LA OPERAIA DE STRUNJIRE CURB-OVAL

STRUNJIRE EBO+FINIE CURB-OVAL


54

e) Controlul profilului la prelucrarea fustei

Figura 5.11

Figura 5.12

SCHEMA FREZRII

POSTUL 2: FREZARE

EBO

POSTUL 3: FREZARE FINIIE

NR. DE PIESE PE DISPOZITIV: 22

POSTUL 1: ALIMENTARE


55

Controlul profilului la prelucrarea fustei - micorarea diametrelor n z1 i z2: (0,1530,193) mm n planul A4 i

(0,1250,165) mm n raport cu planul A9, n raport cu diametrele msurate n planul Y-Y (ovalizare la 45 );

- diferena maxim ntre diametrele z1 i z2: 0,02 mm n planul A4 i 0,03 mm n planul A9;

- ovalizare: (0,320,38) mm n planul A4 i (0,260,32) mm n planul A9 variaia liniar;

- ovalizare: (0,264 0,35) mm msurat n planul A8. Axa mic a ovalului: axa X-X.

Controlul profilului la prelucrarea capului pistonului Pentru primele dou cordoane de la capul pistonului:

- ovalizare: (0,08 0,110) mm constant de la A1 la A2 pe axa X-X; - controlul diametrului: la egal distan ntre planele A7 i A9 pe direcia Y-Y ( 030,0945,72 + ); - profilul generatoarei n planul Y-Y msurat n punctele A1, A2, A4, A5, A6,

R, A9 si A10, conform cotelor din schi; - controlul perpendicularitii generatoarei fustei pistonului pe axa gurii de

bol: 0,1% maxim pe zona A4A8 (valoarea citit la comparator: 0,058 mm maxim);

- controlul concentricitii cordonului al treilea i al fundurilor canalelor de segmeni n raport cu axa fustei pistonului: 0,1 mm max.

Frezarea ebo-finiie a cepului tehnologic se execut pe o main de frezat carusel prevzut cu dispozitiv cu mai multe posturi, cu avans continuu, cu doua freze cilindro-frontale pentru degroare, respectiv de finisare.

Sortare marcare Tabelul 5.1.

Diametrul gurii de bol K Culoarea 000,20K997,19

T EHNO LO GI A D E FAB RI CARE A P I S T ONU LUI

56

Tabelul 5.3. Masa [g] Culoarea

274276 inclusiv Galben 276278 inclusiv Maro 278280 inclusiv Negru 280282 inclusiv Alb 282284 inclusiv Rou 284286 inclusiv Albastru 286288 inclusiv Verde

Tabelul 5.4. exterior gaur bol Masa n

grame Culoarea Diametru Culoare Diametru Culoare 274276 inclusiv Galben 9557294572 ,..., Verde 0002099719 ,..., Rou

276278 inclusiv Maro 9657295572 ,..., Albastru 0032000020 ,..., Galben

278280 inclusiv Negru 97572956572 ,..., Rou 0062000020 ,..., Albastru

280282 inclusiv Alb

282284 inclusiv Rou

284286 inclusiv Albastru

286288 inclusiv Verde

Figura 5.14 Figura 5.13


57

6. TEHNOLOGIA DE FABRICARE A BIELEI

6.1. Condiii tehnice, materiale i semifabricate

Clasa de precizie:

- pentru diametru capului i diametrul piciorului bielei: 5 7 ISO; - pentru limea capului: 6 7 ISO; - pentru limea piciorului: 79 ISO; - pentru lungimea bielei: 78 ISO.

Abateri de form i poziie: Abaterea de planeitate a feelor frontale ale bielei i abaterea de la

cilindricitate ale alezajelor bielei: trebuie s fie egale cu din tolerana dimensional.

Duritatea intereseaz mai puin. Rugozitatea se ncadreaz n limitele prezentate pe figur:

- 1,6 m pentru feele frontale ale bielei; - 0,81,6 m pentru alezaj; - 0,20,4 m pentru suprafeele interioare ale cuzineilor. Se impune o precizie a masei bielei de 12 % dup sortare.

Materiale Oeluri:

-oeluri speciale: OLC 45X, OLC 50X; -oeluri aliate; -oeluri de mbuntire cu procent de carbon mai mare de 0,6 %;

Aliaje uoare: -pe baz de Al (folosit mai rar); -pe baz de titan (la materiale cu tensiune ridicat);

Figura 6.1

T EH NO LO GI A DE FAB RI CARE A BI E LEI

58

Fonte (foarte rar folosite): -fonte cu grafit nodular; -fonte maleabile;

Pulberi metalice i metalo-ceramice (obinute prin sinterizare) Mase plastice armate:

-cu metal; -cu fibre de carbon.

Semifabricate De regul, pentru obinerea semifabricatelor se folosete matriarea.

Pentru producia mic i mijlocie se poate face chiar matriarea la ciocan (din 23 treceri).

Matriarea la pres se face prin 23 treceri, ultima trecere fcndu-se pentru calibrarea bielei, pentru asigurarea preciziei dimensionale i a unui adaos de prelucrare redus.

Variante de fabricare: -biel cu capac demontabil la care dintr-o singur pies se obine

corpul i capacul bielei; -biel corp i capac obinut separat; n cazul folosirii fontei i aliajelor uoare, ca procedeu pentru

realizarea bielei se utilizeaz turnarea. n cazul pulberilor metalice ca procedeu pentru realizare se folosete sinterizarea.

Biela trebuie s prezinte o rezisten sporit la oboseal. Acest deziderat se realizeaz prin:

-lefuirea lateral a bielei, obinndu-se astfel o rugozitate redus i evitarea posibil a fisurilor;

-ecruisarea suprafeelor prin sablare cu alice rotunde.

6.2. Structura procesului tehnologic de prelucrri mecanice i control

Biela prezint urmtoarele particulariti: -este o pies relativ precis (din punct de vedere al dimensiunilor

corpului i piciorului); -are o rigiditate limitat; -procesul tehnologic depinde de tipul semifabricatului; -nu se asigur interschimbabilitate ntre corp i capac; -operaiile finale la prelucrarea bielei sunt sortarea i ajustarea pe

baza masei bielei.


59

Prelucrarea corpului bielei cuprinde:

1. Prelucrarea bazelor tehnologice.

Feele laterale ale bielei sunt baze tehnologice principale. Din acest punct de vedere exist dou variante constructive:

a) limea capului este egal cu limea piciorului bielei, caz n care prelucrarea feelor laterale

se poate face fie prin frezare pe maina de frezat orizontal, fie prin rectificare (de degroare) i broare (figura 6.2, a). Fixarea bielelor pentru aceste prelucrri se face foarte simplu, pe mas magnetic (pe platou se aeaz mai multe biele).

Dup prelucrare urmeaz operaiile de demagnetizare a bielelor. b) limea capului difer de limea piciorului Bazarea se poate face prin centrare pe alezaj piciorul bielei pe un

dispozitiv cu bacuri (figura 6.2, b). Bazarea se poate face prin aplicarea unor fore laterale i fixarea capului pe o prism.

n ambele cazuri diferena dimensional ntre limea capului i limea piciorului bielei este compensat printr-o pies cu profil nclinat.

Prelucrarea se face fie prin frezare, fie prin broare pe maini verticale de broat. De aceast dat se prelucreaz separat suprafaa

frontal corespunztoare capului i apoi cea corespunztor piciorului.

2. Prelucrarea alezajului din piciorul bielei (figura 6.3).

n acest caz putem avea dou variante:

a) pentru biele forjate cu capac operaiile sunt: alezare pe maini de

gurit multiax i strunjirea alezajului pe strunguri paralele; b) pentru biele forjate separat operaiile sunt: gurire prin strunjire i

apoi broare dup gurire.

Figura 6.1

Figura 6.2

T EH NO LO GI A DE FAB RI CARE A BI E LEI

60

3. Prelucrarea gurilor pentru uruburile de biel.

Se face pe mainile de gurit multiax (cu dou axe). La bielele cu gaur de ungere se realizeaz gurirea canalului pentru ungere.

3*. Separarea corpului de capac prin tiere.

4. Prelucrarea suprafeelor din zona capului bielei (figura 6.4).

a) Prelucrarea semialezajului se poate face prin frezare sau strunjire urmat de broare;

b) Prelucrarea suprafeelor de separare se face prin frezare sau broare pe maini verticale de broat;

c) Prelucrarea suprafeelor de aezare a uruburilor se face prin frezare sau broare;

d) Prelucrarea locaului pintenului semicuzinetului se face prin frezare; e) Prelucrarea final a gurilor se face prin alezare, teire i, eventual,

filetare. 5. Ajustarea tuturor muchiilor dup prelucrri. 6. Splarea i suflarea cu aer comprimat. 7. Controlul intermediar. Prelucrarea capacului bielei cuprinde: 1. prelucrarea semialezajului prin frezare sau strunjire urmat de

broare; 2. prelucrarea suprafeelor de separare prin frezare sau broare; 3. prelucrarea suprafeelor de aezare a urubului prin frezare sau

broare; 4. prelucrarea locaului pintenului semicuzinetului prin frezare; 5. prelucrarea final a gurilor prin alezare, teire, eventual filetare; 6. ajustarea muchiilor dup prelucrri; 7. control intermediar; 8. asamblarea bielei cu capacul. Operaii de prelucrare la biela asamblat 1. rectificarea feelor laterale (nu este obligatoriu a se efectua); 2. alezarea simultan a capului i piciorului pentru respectarea

preciziei de paralelism; 3. teirea i anfrenarea capului i piciorului bielei;

a

bc

d

Figura 6.3


61

4. ajustarea muchiilor; 5. presarea bucei i (sau) honuirea; 6. splare i uscare; 7. control dimensional complex; 8. cntrirea masei totale a bielei i stabilirea raportului maselor

cap-picior; 9. controlul final. 10. conservare;

A

C1

C2

C1

Figura 6.4. Dispozitiv pentru controlul complex al bielei

T EHNOL OG I A D E FABR I CARE A S UPAP ELO R PRI N VI BR OACHI ERE U LT RAS O NI C

62

7. TEHNOLOGIA DE FABRICARE A SUPAPELOR

PRIN VIBROACHIERE ULTRASONIC

7.1. Generaliti n mod obinuit, vibraiile care apar n procesul de prelucrare

mecanic sunt nedorite, ele conducnd la nrutirea condiiilor n care are loc prelucrarea mecanic, cu consecine nefavorabile asupra calitii pieselor executate.

Dezvoltarea continu a materialelor cu proprieti deosebite a impus folosirea unor tehnologii de prelucrare avansate i din ce n ce mai sofisticate. S-a ajuns astfel ca ntr-o nou accepiune s se urmreasc, n mod paradoxal, introducerea unor vibraii forate, neamortizate, avnd form, amplitudine i frecven bine definite i controlate, cu scopul obinerii unor efecte favorabile prelucrrii mecanice.

Marele inventator romn George Constantinescu a fost cel care a folosit pentru prima dat vibraiile acustice sonice la prelucrarea sticlei, a cuarului i a pietrelor extrem de dure, prevznd posibilitatea folosirii vibraiilor ultrasonice n vibroachiere nc din anii '20 ai secolului XX.

Dup cum se prezint n lucrrile din domeniu, toate cercetrile foloseau ca direcie de vibrare a sculei direcia axial, considerat cea mai avantajoas. Toate astea pn la momentul cnd cercettorul japonez J. Kumabe, n lucrarea sa "Vibration Cutting", a impus o nou teorie care avea s deschid noi perspective procedeului de prelucrare prin vibroachiere. Astfel, el a stabilit c aplicarea procedeului de prelucrare prin vibroachiere, trebuie s respecte dou condiii de baz, i anume:

1. vibraiile ultrasonice trebuie orientate dup direcia componentei principale a forei de achiere;

2. viteza de achiere (v) trebuie s fie inferioar vitezei critice: af2vv c =<

Dup Kumabe, dac cvv , nu exist nici o deosebire ntre achierea obinuit i cea cu vibraii.

Din acest moment, toate cercetrile efectuate de toi specialitii, au avut la baz teoria lui Kumabe. Rezultatele cercetrilor au fost dintre cele mai optimiste, avantajele oferite de noua teorie fiind foarte elocvente.

Concluzia general tras din cercetrile industriale i de laborator arat c vibroachierea nu constituie un mecanism de obinere a achiilor, ci o modalitate de perfecionare a achierii tradiionale. Aceste concluzii se bazeaz pe urmtoarele particulariti ale vibroachierii:


63

- La vibroachiere rigiditatea aparent crete de 310 ori fa de cea real, permind prelucrarea pieselor de tip arbori subiri, cilindri sau plci cu perei subiri, ct i utilizarea unor scule cu rigiditate sczut (burghie, alezoare, bare de alezat);

- Suprafeele prelucrate prin vibroachiere au un aspect uniform, cu foarte mici abateri de form i rugoziti mici, n multe cazuri mai mici ca rugozitatea teoretic;

- Durabilitatea sculei crete, etc.

7.2. Bazele teoretice ale procesului de prelucrare prin vibroachiere

7.2.1. Mecanismul prelucrrii prin vibroachiere n cazul achierii convenionale, viteza de achiere este constant,

iar deplasarea relativ (f), ntre pies i vrful sculei crete proporional cu timpul (t) (figura 7.1).

La achierea asistat de vibraii ultrasonore (figura 7.2), deplasarea relativ devine "p", pentru o vitez de achiere (v) i un regim de vibraii al sculei ( t ), aceasta din urm nefiind n contact cu piesa dect un timp (tC), pentru a se afla n afara contactului pe durata de timp (tD).

Astfel, vrful sculei, n perioada trecerii ntre D i C, capt o vitez mai mare pentru prelucrarea piesei, acumulnd n perioada tD, energia corpului vibrator pentru a o utiliza n timpul ciclului urmtor (tc). Altfel spus, scula repet la un regim ridicat un proces de ndeprtare progresiv a achiilor n aa fel nct energia acumulat n timpul perioadei (tD) se gsete "descrcat" ntre muchia achietoare i pies sub form de impuls puternic pe perioada ciclului foarte scurt (tc) i astfel energia activ

Figura 7.1. Variaia deplasrii la achierea convenional

T EHNOL OG I A D E FABR I CARE A S UPAP ELO R PRI N VI BR OACHI ERE U LT RAS O NI C

64

nu acioneaz dect ntr-o perioad extrem de scurt, piesa a crei frecven proprie de vibraie este mai mic, nu va suporta nici o deplasare dinamic, astfel c achierea este mai eficient.

Dac asupra vrfului sculei acioneaz o for de apsare dat de micarea oscilatorie ultrasonic indiferent n care din cele trei direcii ale componentelor forei rezultante de achiere, atunci aceast for de apsare (figura 7.3) va fi tot timpul perpendicular pe dou din cele trei componente. Acest fapt poate produce intrarea sculei ntr-un regim vibratoriu neregulat i s mpiedice obinerea rezultatelor urmrite.

Documents

Tehnologii de Fabricare a Autovehiculelor