NOTE DE CURS BAZELE AŞCHIERII CURSUL NR. 10

CURSUL NR. 10

10.1. ELEMENTE DE BAZĂ PRIVIND DIAGNOZA SCULELOR AŞCHIETOARE

Conceptul de diagnoză este definit de supravegherea unui sistem prin controlul parametrilor săi caracteristici şi prin luarea deeciziei de funcţionare normală sau de încetare a funcţionării sale normale. Dacă supravegherea parametrilor se face în mod continuu, cu ajutorul tehnicii de calcul, ea se defineşte ca monitorizare.

În fapt, scopul diagnozei şi al monitorizării este acela de a culege informaţii despre starea lui, în scopul intervenţiei cât mai rapide asupra acestuia, în vederea corectării deficienţelor apărute. Diagnoza precede prognoza, nefiind inclusă în aceasta din urmă.

Pentru ca diagnoza unui sistem să fie posibilă se impun următoarele elemente sau acţiuni: - existenţa unui sistem, indiferent de ce natură;- identificarea parametrilor de funcţionare ai sistemului, respectiv identi-ficarea parametrilor de intrare şi a parametrilor de ieşire, ca

două categorii distincte, respectiv ca două mulţimi disjuncte (care nu se intersectează);- stabilirea stării normale a parametrilor şi a valorilor acestor parametri consideraţi normali pentru starea de bună funcţionare a

sistemului;- controlul (urmărirea) valorilor parametrilor de funcţionare. Controlul poate fi continuu (monitorizare) sau discret;- semnalizarea sau anunţarea, pe diferite căi de output a depăşirii limtelor admise;- indicarea şi precizarea măsurilor ce trebuie luate pentru restabilirea funcţionării normale a sistemului.

10.1.1. MODURI DE DIAGNOZĂ A PROCESULUI DE AŞCHIERE

Se folosesc trei moduri distincte de a realiza diagnoza sculei aşchietoare: 1) diagnoza "on-line" se face în timpul procesului de aşchiere; toate elemen-tele necesare procesului de aşchiere sunt măsurate în timpul

acestuia; 2) diagnoza "off-line" se face în afara procesului de aşchiere, respectiv când elementele necesare diagnozei se măsoară atunci când procesul

de aşchiere este întrerupt. Prezintă dezavantajul major al creşterii timpilor neproductivi (auxiliari)şi al schimbării condiţiilor din zona de aşchiere atunci când se întrerupe procesul (de exemplu tăişul se răceşte). Un exeemplu tipic este ridicarea caracteristicii de uzare la cuţitul de strung, la care măsurarea parametrului de uzare considerat necesită oprirea procesului de aşchiere, măsurarea, şi apoi repornirea lui.

3) diagnoza "mixtă", "on-off-line", când unele elemente se măsoară în timpul procesului de aşchiere, şi altele când procesul de aşchiere este întrerupt.

Pentru multiplele sale avantaje se preferă metoda "on-line", dar se poate accepta şi metoda mixtă.În general diagnoza procesului de aşchiere se doreşte a fi dată în timp real. Cel mai uşor de obţinut este o diagnoză de tip "da-nu" respectiv

totul decurge normal sau nu decurge normal. Acest tip de diagnoză indică nu numai epuizarea capacităţii de aşchiere a sculei, ci şi intervenţia unor evenimente neaşteptate, aleatoare, care pot împiedica aşchierea normală.

Supravegherea parametrilor care permit realizarea diagnozei procesului de aşchiere se poate face prin procedee directe sau prin procedee indirecte. Procedeele directe măsoară direct parametrii aleşi, iar procedeele indirecte măsoară parametrii altor fenomene care se află în legătură cu fenomenele studiate. Pentru ca această a doua variantă să fie posibilă, este necesar să se identifice relaţiile de legătură între parametrii măsuraţi şi cei care interesează. Această a doua cale se extinde în prezent, datorită numeroaselor avantaje pe care le are.

10.1.2. PARAMETRI UTILIZABILI LA DIAGNOZA PRO-CESULUI DE AŞCHIERE

Diagnoza proceselor de aşchiere se poate realiza atât pe baza elementelor de la intrarea în sistemul de prelucrare prin aşchiere, cât şi pe baza celor de la ieşire. Treebuie spus că sunt foarte mulţi parametri care pot fi utilizaţi pentru diagnoză, fiecare caracterizând mai mult sau mai puţin precis desfăşurarea procesului de aşchiere.

Diagnoza se poate realiza prin următorii parametri (sunt enumeraţi cei mai importanţi şi semnificativi): - dimensiunile, rugozitatea, aspectul şi culoarea suprafeţei prelucrate; - tipul, forma, dimensiunile şi culoarea aşchiilor; - mărimea forţelor şi a momentelor de aşchiere; - valorile temperaturilor medii în zona de aşchiere; - valoarea puterii consumate în procesul de aşchiere; - valoarea unui parametru al termocurentului generat în procesul de aşchiere; - amplitudinea şi frecvenţa vibraţiilor, inclusiv a celor în domeniul auditiv; - mărimea uzurii sculei aşchietoare.Aceşti parametri, precum şi alţii mai puţin importanţi caracterizează intrări şi ieşiri din sistem pe de o parte, dar caracterizează şi fenomene

primare cauză şi fenomene primare efect.Dinamica procesului de aşchiere se defineşte prin următorii parametri, grupaţi în clasa fenomenelor primare cauză: - viteza de aşchiere v [m/min]; - avansul de aşchiere f (notat în literatura română cu s) [mm/rot]; - adîncimea de aşchiere (numită şi avans de adâncime) t [mm]; - forţa de aşchiere (de obicei forţa principală Fy) [daN]; - energia W [kWh]; - puterea P [kW].Între fenomenele primare efec, mai importante şi deci mai des considerate sunt:Fenomenul termic caracterizat de: - temperatura [0C, 0K]; - cantitatea de căldură produsă Q [kcal].Fenomenul electric specific procesului de aşchiere este caracterizat de: - tensiunea termocurentului U [mV]; - intensitatea termocurentului I [A]; - rezsistenţa electrică a joncţiunii sculă - piesă R []; - puterea electrică P [w].Fenomenele vibratorii caracterizate de: - amplitudinea vibraţiilor A [mm]; - frecvenţa vibraţiilor f [Hz]; - acceleraţia vibraţiilor RMSI [db].Uzura sculei aşchietoare este caracterizată de; - mărimea unuia dintre parametrii de uzare consideraţi VB, Kl, etc.[mm]; - durabilitatea sculei aşchietoare T [min].Zgomotul este caracterizat de regulă prin presiunea acustică p [db].Între parametrii ce caracterizează fenomenele din procesul de aşchiere se pot stabili legături grafice (curbe de etalonare, caracteristici, grafice)

sau legături analitice, determinate prin relaţii determinite (corelaţii) sau probabilistice.Obţinerea de informaţii complete asupra desfăşurării procesului de aşchiere este importantă pentru o diagnoză concludentă.

1

NOTE DE CURS BAZELE AŞCHIERII CURSUL NR. 10

10.1.3. DEFINIREA STĂRII NORMALE DE DESFĂŞU-RARE A PROCESULUI DE AŞCHIERE

Se consideră că starea normală a procesului de aşchiere (PA) este realizată dacă:1. regimul de aşchiere este optimizat;2. se obţine rugozitatea dorită;3. se oţin preciziile tehnice dorite, respectiv se obţin dimensiunile încadrate în câmpurile de toleranţă stabilite şi se asigură abaterile de formă

geometrică şi de poziţie relativă prescrise;4. temperatura medie a tăişului este sub cea admisă;5. funcţionarea se produce în afara zonei de instabilitate a sistemului tehnologic, cu vibraţii sub nivelul acceptat;6. se păstrează integritatea tăişului sculei aşchietoare şi se menţine uzura sub valorile maxime admise;7. aşchiile sunt fragmentate sau au forme convenabile, iar degajarea lor poate fi controlată ca direcţie şi viteză de curgere;8. se păstrează geometria stabilită (optimă) pentru scula aşchietoare în cazul cuplului material de prelucrat - sculă aşchietoare;9. forţele şi momentele de aşchiere nu depăşesc nivelul maxim admis.Pentru asigurarea stării normale de desfăşurare a procesului de aşchiere trebuie realizate două optimizări: - optimizarea geometriei sculei aşchietoare; - optimizarea regimului de aşchiere.În timpul procesului de aşchiere, geometria tăişului sculei aşchietoare nu poate fi modificată. Ca urmare, optimizarea se face în afara

procesului de aşchiere (optimizare externă, denumită şi off-line), respectiv înaintea începerii acestuia, pe baza experienţei anterioare.Criteriile de optimizare cele mai folosite pentru sculele aşchietoare sunt următoarele: - maximizarea sau optimizarea durabilităţii tăişurilor sculelor aşchietoare; - minimizarea forţelor şi a momentelor de aşchiere; - realizarea unei rugozităţi impuse a suprafeţelor prelucrate; - minimizarea costurilor de fabricaţie, întreţinere şi achiziţionare a sculelor aş-chietoare; - forma aşchiilor şi direcţia lor de curgere; - asigurarea contactului iniţial dintre faţa de degajare a sculei şi stratul de aşchiere într-o zonă favorabilă a acestuia; - capacitatea canalelor de evacuare a aşchiilor de a le cuprindepe acestea (asigurarea unui coeficient de umplere favorabil); - realizarea unei temperaturi medii convenabile în zona de aşchiere.Regimul de aşchiere stabilit iniţial poate fi modificat în timpul procesului de aşchiere, şi, ca urmare, se poate poate vorbi de optimizarea on-

line, dar aceasta se poate realiza şi anterior începerii procesului de aşchiere, deci off-line.Optimizarea regimului de aşchiere off-line foloseşte date structurate, deci cunoscute, iar optimizarea on-line se poate face folosind date

nestructurate (în cazul sistemelor denumite adaptive) sau date structurate (în cazul sistemelor de diagnoză).Pentru a se putea crea un sistem de diagnoză, este necesar să se dispună de informaţii despre intrările din sistem şi despre ieşirile din sistem,

ceea ce implică supravegherea mai multor parametri.Pentru a se obţine diagnoza sistemului de prelucrare prin aşchiere în condiţii cât mai apropiate de realitate la un timp precizat x, trebuie să se

culeagă toate informaţiile la momentul x sau la momentul (x + x) unde diferenţa x este acceptată. Din punct de vedere tehnic, aceasta înseamnă măsurarea permanentă (deci în orice moment x) a tuturor parametrilor de intrare şi de ieşire din sistem, ceea ce poate fi extrem de dificil.

Folosirea unui set incomplet de date de intrare şi ieşire permite o diagnoză de precizie inferioară, dar adesea acceptabilă.Literatura de specialitate [DIŢ] propune strategia ce trebuie urmată în diagnoza unui proces de aşchiere (DPA) în cazul dispunerii de informaţii

incomplete on-line (strategie îndeobşte acceptată de mediile tehnice):1. identificarea parametrilor care pot afecta procesul de aşchiere;2. stabilirea off-line a relaţiilor de legătură între parametrii ce pot diagnoza procesul de aşchiere; pe baza acestor relaţii se pot trage concluzii

despre aproape toţi parametrii care concură la diagnoza procesului de aşchiere.Se pot întocmi tabele (de tip matricial), cuprinzând toţi parametrii ce pot fi folosiţi la diagnoza procesului de aşchiere, identificându-se toate

relaţiile de legătură dintre ele. Aceste tabele pot fi mai ample sau mai restrânse, în funcţie de precizia pe care dorim să o obţinem pentru procesul de diagnoză.

Tabelul 10.1.

Matricea funcţiilor de legătură dintre parametrii procesului de aşchiere folosibili î activităţile de diagnoză.

1 D

imen

siun

ile p

iese

i

2 F

orţa

de

aşch

iere

3 M

omen

tul r

ezis

tent

e

de

aşch

iere

4 T

empe

ratu

ra

5 T

erm

ocur

entu

l

6 P

uter

ea d

e aş

chie

re

7 E

nerg

ia c

onsu

mat

ă

la

aşch

iere

8 U

zura

scul

ei

9 R

ugoz

itate

a su

pra-

f

eţei

pre

lucr

ate

10 V

ibra

ţiile

în p

roce

-

su

l de

aşch

iere

Dimensiunile piesei 1 F1.1 F1.2 F1.3 F1.4 F1.5 F1.6 F1.7 F1.8 F1.9 F1.10

Forţa de aşchiere 2 F2.1 F2.2 F2.3 F2.4 F2.5 F2.6 F2.7 F2.8 F2.9 F2.10

Momentul rezisten de aşchiere 3

F3.1 F3.2 F3.3 F3.4 F3.5 F3.6 F3.7 F3.8 F3.9 F3.10

Temperatura 4 F4.1 F4.2 F4.3 F4.4 F4.5 F4.6 F4.7 F4.8 F4.9 F4.10

Termocurentul 5 F5.1 F5.2 F5.3 F5.4 F5.5 F5.6 F5.7 F5.8 F5.9 F5.10

Puterea de aşchiere 6 F6.1 F6.2 F6.3 F6.4 F6.5 F6.6 F6.7 F6.8 F6.9 F6.10

Energia consumată la aşchiere 7

F7.1 F7.2 F7.3 F7.4 F7.5 F7.6 F7.7 F7.8 F7.9 F7.10

Uzura sculei 8 F8.1 F8.2 F8.3 F8.4 F8.5 F8.6 F8.7 F8.8 F8.9 F8.10

Rugozitatea suprafeţei prelucrate 9

F9.1 F9.2 F9.1 F9.4 F9.5 F9.6 F9.7 F9.8 F9.9 F9.10

Vibraţiile în procesul de aşchiere 10

F10.1 F10.2 F10.3 F10.4 F10.5 F10.6 F10.7 F10.8 F10.9 F10.10

Din acest tabel se stabilesc pentru condiţiile concrete parametrii care pot fi măsuraţi mai uşor şi mai precis şi se stabileşte cu ce alţi parametri se poate face legătura.

2

NOTE DE CURS BAZELE AŞCHIERII CURSUL NR. 10

De exemplu, pe baza determinării valorii termocurentului se poate estima mărimea uzurii, prin una din relaţiile prezentate în capitolul 9 (F5,9).

10.2. ELEMENTE DE BAZĂ PRIVIND PROGNOZA SCULELOR AŞCHIETOARE

Diagnoza procesului de aşchiere se realizează în scopul controlului acestuia, astfel încât să se stăpânească permanent desfăşurarea operaţiilor prevăzute în condiţii considerate normale. În prezent se desfăşoară numeroase cercetări în această problemă, realizându-se progrese semnificative.

O consecinţă importantă a perfecţionării activităţilor de diagnoză a procesului de aşchiere este dezvoltarea cunoaşterii în direcţia realizării prognozei acestuia.

Prin prognoza procesului de aşchiere se poate realiza estimarea comportării în viitorul apropiat sau mai îndepărtat al sculei şi a piesei în procesul de aşchiere, permiţându-se luarea de măsuri corective sau restrictive înainte de distrugerea sculei sau a piesei sau înainte de compromiterea unor

caracteristici tehnice ale piesei de prelucrat.Aşadar, prin prognoza unui proces de aşchiere se înţelege estimarea evoluţiei în timp a sistemului "proces de aşchiere", adică estimarea

evoluţiei în timp a parametrilor de intrare, de ieşire şi a desfăşurării procesului de aşchiere.Conform [DIŢ], elementele prognozei procesului de aşchiere sunt evidenţiate în schema din fig. 10.1.

Conform fig. 10.1, elementele care pot fi prognozate în procesul de aşchiere conferind valoare tehnico-economică acestui tip de demers sunt: 1. Buna desfăşurare în timp a procesului de aşchiere. Aceasta este o direcţie globală, generală. Astfel, se poate estima un răspuns la

întrebarea "peste cât timp procesul de aşchiere nu se va mai desfăşura în condiţii optime". Răspunsul dă o valoare a acestui timp, permiţând alegerea de către utilizator a uneia dinte cele două posibilităţi:

- modificarea regimului de aşchiere pentru a-l readuce în parametrii optimi; - oprirea desfăşurării oprocesului de aşchiere şi schimbarea sculei cu alta nouă (sau recondiţionată).2. Prognoza uzurii sau/şi a ruperii sculei aşchietoare. Este cea mai importantă, căci dacă acest tip de eveniment se produce, sistemul "proces

de aşchiere" devine degenerativ. După cum se ştie, uzura sculei aşchietoare este cauza principală a degradării procesului de aşchiere şi produce alte ieşiri din sistemul PA. De exemplu, prognozarea apariţiei uzurii catastrofale la prelucrare permite oprirea procesului de aşchiere înainte de apariţia efectivă a acestui eveniment. Pe de altă parte, înainte de apariţia uzurii catastrofale este important să se prevadă momentul când uzura sculei aşchietoare depăşeşte anumite valori căci aceasta poate scoate piesa din câmpul de toleranţă, fiind necesare ajustări ale reglajelor sau înlocuirea sculei aşchietoare cu una nouă sau recondiţionată.

3. Prognoza evoluţiei vibraţiilor. Permite estimarea momentului intrării sistemului tehnologic în zona de instabilitate, oprind sistemul înainte de a se înrăutăţi desfăşurarea sistemului de aşchiere şi deci a calităţii suprafeţei prelucrate.

4. Prognoza calităţii suprafeţei prelucrate. Este importantă mai ales în cazul prelucrărilor de finisare, unde rugozitatea suprafeţei este esenţială.

5. Prognoza evoluţiei lichidului de răcire-ungere este importantă pentru stabilirea momentului când acesta trebuie schimbat datorită pierderii calităţilor funcţionale, dar şi datorită contaminării cu elemente suplimentare nefiltrate sau cu componente biologice în dezvoltare.

6. Prognoza aşchiilor (a formei, a stării de fragmentare sau a modofocării culorii sau durităţii prin autocălire). Este importantă, căci permite luarea de măsuri care să permită eliminarea lor convenabilă.

Prognoza sistemului de aşchiere se poate face on line sau off line.Prognoza on line este precedată de monitorizare şi diagnoză. Ea utilizează funcţii de evoluţie deterministe sau probabilistice. Se poate folosi la

toate tipurile de sisteme de prelucrare (sisteme flexibile, sisteme adaptive, sisteme clasice).Prognoza off line poate furniza informaţii tot pe baza funcţiilor de evoluţie, dar înainte de începerea funcţionării, cu condiţia ca funcţionarea să

se desfăşoare în condiţii normale.Prognoza unui parametru caracteristic al procesului de aşchiere poate fi făcută direct sau indirect.Prognoza indirectă foloseşte prognoza unui alt parametru, care eventual să poată fi realizată mai uşor sau mai precis, dacă se cunoaşte relaţia

între cei doi parametri.Pentru o prognoză completă a procesului de aşchiere trebuie să se stabilească parametrii toţi caracteristici ai acestui proces şi să se stabilească

funcţiile lor de evoluţie în timp.În încheiere se precizează că dificultăţile realizării prognozei procesului de aşchiere sunt compensate de avantajele şi economiile pe care acesta

le aduce.

3

PROGNOZA "PA"

Prognoza desfăşurării procesului de aşchiere PA

Prognoza evoluţiei intrărilor şi ieşirilor din sistemul PA

Prognoza uzurii şi ruperii sculei aşchietoare

Prognoza evoluţiei sociale

Prognoza calităţii suprafeţei

- rugozitate Ra

- abateri: - dimensionale; - de formă; - de poziţie;- culoare.

Prognoza stării aşchiilor

- dimensiuni;- formă;- tip;- culoare

Prognoza evoluţiei sistemului de răcire-ungere

- impurităţi;- degradare.

Fig. 10.1. Modelul prognozei procesului de aşchiere.

NOTE DE CURS BAZELE AŞCHIERII CURSUL NR. 10

10.3. LICHIDE DE RĂCIRE UTILIZATE LA AŞCHIERE

10.3.1.EFECTELE LICHIDELOR DE AŞCHIERE

În timpul aşchierii se produce degajare de căldură, ceea ce provoacă următoarele inconveniente:- transformarea structurală a materialului piesei şi al sculei, deci modificarea proprietăţilor acestora în sensul scăderii durabilităţii sculei;- intensificarea uzurii şi scăderea durabilităţii sculei aşchietoare;- dilatarea diferită a piesei şi sculei, deci micşorarea preciziei de prelucrare.Pentru atenuarea sau înlăturarea acestor efecte se folosesc lichide de aşchiere, a căror utilizare are următoarele avantaje:- răcirea sculei, piesei şi aşchiei, ceea ce produce creşterea durabilităţii sculei şi a preciziei de prelucrare;- ungerea feţelor active ale sculei, cu micşorarea frecărilor şi deci a forţelor de aşchiere;- apare efectul de aşchiere, care constă în uşurarea aşchierii prin adsorbţia la suprafaţa piesei a unor componenţi activi din lichidul de aşchiere;

aceştia crează un efect de pană la detaşarea aşchiei, ceea ce aparent micşorează duritatea piesei;- reducerea posibilităţilor de formare a depunerilor pe tăiş, ceea ce îmbunătăţeşte calitatea suprafeţei prelucrate;- ungerea unor suprafeţe ale maşinii-unelte şi deci protejarea acestora împotriva coroziunii;- evacuarea aşchiilor şi spălarea sculei şi piesei.Lichidsele de răcire trebuie să îndeplinească aceste condiţii, fără a produce alte efecte ca de exemplu oxidarea suprafeţelor, eliminarea în

atmosferă a unor gaze nocive prin descompunere chimică, atacul asupra pielii umane etc.Acţiunea de răcire se manifestă prin scăderea temperaturii tăişului cu 100...200°C. Debitul maxim util al lichidului este de cca. 20 l/min,

debitul uzual la degroşare fiind de cca. 12 l/min, iar la finisare de cca 4 l/min.Acţiunea de ungere se manifestă prin adsorbţia lichidului de aşchiere pe suprafeţele piesei şi sculei, micşorând frecarea. Suprafeţele capilar

active măresc adeziunea dintre lichid şi metal sporind efectul de micşorare a frecării.Efectul de aşchiere se manifestă prin pătrunderea moleculelor componentelor capilar active ale lichidului de aşchiere în microfisurile din

piesă, fapt ce crează un efect de pană, deci o pre despicare a materialului piesei şi uşurarea curgerii plastice a acestuia. Dacă în lichidul de aşchiere se introduc activatori efectul este mai accentuat. Se obţin astfel forţe de aşchiere şi rugozităţi ale suprafeţei prelucrate mai mici.

Lichidul de aşchiere pătrunde în zona de interacţiune dintre scula aşchietoare şi piesă datorită vibraţiilor diferite ale acestora (ceea ce înseamnă mişcări relative între acestea). Pe suprafaţa piesei apar microfisuri care permit adeziunea lichidului, iar între suprafeţele sculei şi piesei se formează o peliculă de lichid. Această peliculă se crează în mod continuu, ceea ce micşorează mult forţele de aşchiere.

Influenţa asupra depunerilor pe tăiş apare datorită lipsei contactului direct dintre sculă şi piesă. Ca urmare rugozitatea suprafeţei este micşorată este mult micşorată, apărând şi influenţe asupra proceselor de uzare.

Protejarea suprafeţelor prelucrate se face datorită împiedicării de către lichidul de aşchiere a acţiunii agenţilor corozivi (apă, oxigen ş.a.).Lichidul de aşchiere se uzează în timp pierzând din compuşi, ceea ce impune periodic adăugarea unor substanţe pentru refacerea proprietăţilor

sau schimbarea sa completă.Efectul de spălare. Debitul de lichid contribuie la înlăturarea aşchiilor şi a prafului metalic de pe piesă, sculă şi maşina-unealtă.

10.3.2. TIPURI DE LICHIDE DE AŞCHIERE

Există mai multe tipuri de lichide de aşchiere care se pot împărţi în următoarele grupe:Grupa 1. Soluţii apoase de electroliţi, conţinând apă şi inhibitori de coroziune. Apa are proprietăţi bune de răcire, dar trebuie adăugaţi

inhibitori de coroziune. Se foloseşte pentru răcire.Grupa 2. Soluţii apoase de substanţe capilar active (săpunuri) formate din apă, săpunuri hidrofile şi inhibitori de coroziune. Are efect de răcire

şi ungere.Grupa 3. Emulsii tip ulei-apă, formate din apă, săpunuri hidrofile, ulei mineral emulsionat şi inhibitori de coroziune.Grupa 4. Emulsii activate, formate din apă, substanţe capilar active şi ulei mineral emulsionat.Grupa 5. Uleiuri minerale activate cu substanţe capilar active; alte tipuri de uleiuri.La noi în ţară se fabrică şi se recomandă:a) uleiuri emulsionabile PE-1...PE-4, PE-4T, STAS 2598 - 72; se obţin din fracţiuni petroliere distilate sub vid, cu adaos de emulgator şi

inhibitor de rugină. Uleiul PE1A se foloseşte sub formă de emulsii la concentraţia de 2 până la 20% ulei în apă pentru aşchierea pieselor din fontă şi oţel, din aliaje de cupru şi aluminiu, asigurând o protecţie a pieselor respective de până la 15 zile.

Uleiul PE1B se foloseşte în concentraţii de 2....25% ulei în apă la aşchierea oţelului şi fontei.b) uleiuri de aşchiere P1, P1A, P1B, P4C;c) concentrate emulsionabile STAS 9504-74 în amestec cu substanţe anticorozive tip I sau II STAS 9505-74. Se prezintă ca o pastă brună

conţinând 32...35% substanţe extractibile în eter de petrol, 35...39% agenţi de suprafaţă şi 23...26% apă. Concentratul îşi menţine proprietăţile circa 3 luni de la data fabricării lui şi se comercializează sub denumirea de Dero-R.

d) uleiuri neemulsionabile - ulei sulfurat P1C (STAS 2800-72).Un dezavantaj al lichidelor de răcire obişnuite constă în fatul că în timpul aşchierii, scula în contact cu piesa produce un câmp electrostatic

pozitiv care încarcă pozitiv particulele de aer şi lichid din zonă împiedicând efectele lichidului de aşchiere. Pentru eliminarea acestui dezavantaj s-au elaborat lichide de aşchiere conţinând ioni negativi.

Lichidele ce conţin ioni de clor şi grupele NO2- şi PO4

3- au o mare capacitate de pătrundere. O caracteristică fundamentală a unui lichid de

răcire este capacitatea de pătrundere evidenţiată prin densitatea de curent [A/cm2].Răcirea sculelor se mai poate realiza pe baza efectului Peltier care constă în faptul că un curent electric continuu care trece prin contactul dintre

două piese din metale diferite într-un sens le răceşte, iar în celălalt sens le încălzeşte..S-au mai făcut încercări de răcire a zonei de interacţiune sculă-piesă cu gaze (CO2, H2, O2, sau chiar aer comprimat)sau cu substanţe solide de

tipul bisulfurii de molibden. Bisulfura de molibden se aplică pe sculă prin frecare pe feţele active, prin fierberea sculei în suspensii lichide sau prin pulverizare. Unsoarea solidă conţine bisulfură de molibde, o răşină ca liant şi un solvent volatil.

Lichidele de aşchiere pe baza bisulfurii de molibden conţin 1...5% bisulfură de molibden sub formă de pulbere fină, stabilizatori, inhibitori de coroziune şi substanţe superficial active, toate solubile în ulei.

La prelucrarea metalelor dure se metalizează suprafaţa acestora cu metale moi (Plumb) care se depun pe feţele active ale sculei prin metalizare.

10.3.3. CRITERII DE ALEGERE ŞI UTILIZARE A LICHIDULUI DE AŞCHIERE

În general, la alegerea lichidului de răcire se ţine seama de : materialul sculei şi al piesei, de tipul maşinii-unelte şi de tipul prelucrării, de posibilităţile de evacuare a aşchiilor, de regimul de aşchiere şi de rugozitatea şi precizia impuse piesei de prelucrat.

1. La operaţiile de degroşare este necesară o răcire bună, iar la operaţiile de finisare este necesară o ungere bună.2. La prelucrarea oţelurilor aliate se folosesc lichide de aşchiere cu activatori.3. La prelucrarea fontei în general nu se foloseşte lichid de răcire, dar utilizarea lui conduce la creşteri ale vitezei de aşchiere pentru o aceeaşi

durabilitate cu 10%.4. La prelucrarea aliajelor de magneziu nu se folosesc lichide de aşchiere cu apă, ci uleiuri, căci există posibilitateade autoaprindere a acestora.

4

NOTE DE CURS BAZELE AŞCHIERII CURSUL NR. 10

5. La prelucrarea aliajelor de aluminiu nu se folosesc lichide de aşchiere alcaline, deoarece s-ar produce coroziunea suprafeţelor; se practică aşchierea uscată, cu uleiuri sau cu emulsii.

6. Prelucrarea cuprului se face fără lichid de aşchiere sau cu emulsii fără ulei deoarece acesta îi schimbă culoarea.7. Prelucrarea bronzului se face uscat, cu emulsii sau cu ulei.8. La degroşare lichidul răceşte scula şi aşchia, iar la finisare lichidul răceşte scula şi piesa.9. Lichidul de aşchiere trebuie dirijat uniform pe toată lungimea tăişului.10. Răcirea cu ceaţă de ulei este mult mai eficace, mărind durabilitatea sculei de câteva ori.11. La prelucrarea pe strunguri automate se foloseşte sulfofrezolul format dintr-un amestec de ulei distilat cu vâscozitate medie şi un produs

rezidual sulfurat, dar numai la viteze de aşchiere mici şi mijlocii, căci la viteze mari şi deci la temperaturi mari acesta suferă piroliza eliminând compuşi volatili nocivi.

La viteze mari de aşchiere, lichidele de aşchiere realizează numai răcire, nu şi ungere, deoarece nu are timpul de a-şi manifesta proprietăţile de ungere.

Dirijarea lichidului de aşchiere este foarte importantă. Căderea liberă a lichidului pe piesa prelucrată în zona de aşchiere este arareori satisfăcătoare, preferându-se dirijarea acestuia conform necesităţilor.

În fig. 5.3. se prezintă diferite soluţii pentru dirijarea lichidelor de răcire. Astfel, la degroşare se preferă dirijarea lichidului asupra aşchiei şi sculei, în timp ce la finisare răcirea se face pe piesă şi pe sculă.

Sculele cu tăişuri lungi vor fi răcite pe toată lungimea acestora. În cazul solicitărilor termice mari se caută aducerea lichidului prin mai multe părţi, iar în cazul găuririi este utilă şi răcirea piesei pe la exterior.

În zona tăişului sculei, mai ales în cazul solicitărilor termice mari, se poate forma un strat de vapori care blochrează pătrunderea lichidului. Pentru îmbunătăţirea răcirii în acest caz se folosesc dispozitive de pulverizare de tip de tipul carburatoarelor, care formează un jet de aer cu

suspensii de lichide de răcire.

O soluţie net superioară o constituie răcirea cu jet de ceaţă injectat în zona de aşchiere care asigură pătrunderea lichidului în zona cea mai solicitată termic şi cu

frecarea cea mai mare, în condiţiile economisirii drastice a lichidului de răcire utilizat.

5

Fig. 10.2. Dirijarea lichidelor de răcire.