Cementarea este un tratament termo-chimic ce se aplic oelurilor moi (Fe3C 0,4 %), cu scopul de a mbogi stratul superficial n carbon, dup care se poate aplica o clire, durificand suprafaa exterioar n timp ce miezul piesei rmane moale i tenace. Oelurile cu un coninut mai mic de 0,4 % carbon se mai numesc i oeluri moi (neclibile).

Operiia de cementare consta dintr-o nclzire a piesei 900-1000C ntr-un mediu bogat n carbon. Adancimea stratului n carbon depinde de durata incalziri.Dup cementare se poate executa o recoacere de normalizare (temp. 950C) urmat de o clire care influeneaz numai stratul cementat. Acest tratament se aplic n general la piesele care trebuie s reziste bine la frecare (boluri, fusul arborilor, came etc.).Nitrurarea se numete procesul de saturare superficial a oeluluicu azot, n vederea obinerii unei duriti foarte mari la suprafaa pieselor. Este un procedeu asemanator cu cementarea i se aplic oelurilor moi prin nclzirea pieselor la 500-550C intr-o atmosfera de amoniac gazos, urmata de o rcire lent. Operaia de nitrare se aplic pieslor finisate. Piesele nitrurate cu o foarte mare duritate la suprafa, rezist bine la uzur i oboseal.

Cianurarea este un tratament termo-chimic ce urmrete difuziunea concomitent, la suprafaa pieselor, a carbonului i azotului. Cianurarea se poate face n substane solide, n sruri topite i n medii gazoase. Prin cianurare se urmrete aceiai scop ca i la cementare.

MATERIALE NEMETALICE

In construcia de maini se folosesc materile nemetalice ca: lemnul, sticla, pielea i materialele plastice.

Lemnul are o mas specific mic i o bun rezisten mecanic, poate fi usor prelucrat i suport bine ocurile. Pe lang multele avantaje are i dezavantaje: este higroscopic supus putre -zirii i arderii. Lemnul care se folosete n construcla de maini trebuie s fie uscat (sub 15 % umiditate), fr noduri i urme de putrezire. Pentru a preveni putrezirea lemnul se impregneaz (cu crezoli) sau se vocsete la exterior, mpotriva aprinderii se vopseste cu vopsele ignifuge. Din punct de vedere tehnologiei esenele lemnoase pot fi tari (stejar, fag, frasin, ulm,carpen, gorun), moi (brad, tei, plop) i mijlocii (paltin, mesteacan). Lemnul folosit n construcia de maini se gsete sub form de grinzi, dulapi scanduri, placaj i panel. Rumeguul de lemn se folosete la fabricarea plcilor aglomerate (PAL).Sticla se caracterizeaz prin transparen mic, oonductibilitate termic i electric i o redus rezisten la rupere. Este folosi la diferite aparaturi (aparatura de bord) pahare de filtru, sticl pentru faruri, lentile etc.Se fabrica, sticl carer ezist la temperaturi ridicate (sticle de Jena) precum i sticla incasabila sau armat pentru a evita formarea cioburilor tioase n timpul spargerii (parbriz, geamuri la automobile).Textilele (fibre) au multiple ntrebuinri n construcia de maini. Materialele textile pot fi de origin vegetal (bumbac, cnep, iut etc.), de origine animal (pr, lin etc.) i de origine mineral (azbest). Ele se folosesc la fabricarea curelelor, pnzelor transportoare, pentru sfoar, elemeni defiltrare, garnituri etc. Din fibrele de azbest cu adausuri de fibre de bumbac se fabric nurul de azbest folosit ca element termoizolator. Din firele de azbest esute i presate cu fire de sarm (Al sau Cu) se fabric ferodoul folosit ca plac de friociune la ambreiaje i frane. Pielea sa utilizeaza la confecionar curelelor i a garniturilor. de etanare. Ba este obinut prin tierea cu diferite substane tananta a pielii.

Masele plastice se utilizeaz pe o scar tot mei mare n construcia demasini i tind s nlocuiasc metalele. Din mase plastice se fabric roi dinate, cuzinei pentru lagre, ouplaje, pulverizatoare la maina de stropit, distribuitori la maina de semnat, izolatori electrici, robinete, pompe centrifuge etc.).

Azi se cunosc tot mai multe materiale plastice ca: policlorura de vinii, polietilanul, polinedele, textolitul, bachelita etc.

Cauciucul este folosit la confecionarea anvelopelor, camerelor pneumatice, cuplelor de transmisie, amortizoarelor, garniturilor etc. Piesele de cau-ciuc trebuie ferite de contactul cu produsele petrolifere i de cldur care pot modifica proprietile cauciucului. Cauciucul se obine prin vulcanizarea cauciucului natural sau sintetic.

Ebonit se obine prin vulcanizarea caucicului cu mare adaus de sulf (30-50%). Este un bun izolator electric i puin elastic; se folosete in industria electrotehnic ca izolant i la confecionarea diferitelor piese.

Vopsele si lacuri folosesc la protejarea suprafeelor pieselor

contra agenilor fizici i chimici din mediul ambiant. Pin vopsirea pieselor in culori diferite se da si un asplect plcut mainilor. PRELUCRAREA MATERIALELORPrin amestecarea unor colorani cu ulei sicativ (ulei de in fiert) se obin vopsele de ulei de diferite culori, folosite la acoperirea pieselor de lemn sau de metal.

Lacurile sunt produse organice dizolvate in benzin, spirt sau toluen. Acoperirea suprafeelor cu lacuri se face prin pulverizare, pentru a rezulta stratari de grosime uniform. Nitrolacurile (vopsele "Duko") sunt lacuri solubile n aceton, (diluant) se folosesc la vopsirea automobilelor i tractoarelor.

RELUCRAREA MATERIALELOR

Materialele sunt prelucrate de aa manier incat s corespund scopului pentru care sunt folosite. Din materialele descrise mai nainte se confecioneaz diferite piese i organe de maini, care trebuie s rspund anumitor cerine de mrime, form, rezisten etc. Forma diferitelor piese confecionate din materiale metalice, se poate realiza cu ajutorul uneltelor de min (dli, ciocane, burghie, ferstraie etc.) sau cu ajutorul mainilor unelte.

Prelucrarea pieselor de maini se pot realiza prin:

- prelucrri prin achiere - cu ajutorul uneltelor de min cu ajutorul mainilor uneltelor- prelucrri fr achiere.Din prima categorie fac parte prelucrrile care dau pieselor forme i dimensiunile necesare prin achiere ca: strungirea, gurirea, frezarea, rabotarea, broarea, alezares etc. Prelucrarea prin achiere este cel mai important procedee de lucru din tehnologie construciilor de maini ce reprezint uneori 60-80 % din volomul total de lucru necesar pentru obinerea unei piese sau maini.

Prelucrarea prin achiere cuprinde trei operaii distincte:

-operaiadedegroare,

-operaiadefinisare,

-operaiadenetezire(lustruire).

Mainile care prelucreaz materiale prin achiere se numesc maini-unelte. Dintreaceste maini cele mai des intalnite n atelierele mecanice sunt: strungurile, rabotezele,mainile de gurit, frezele i mainile de rectificat. Fiecare din aceste maini au cate o scul aohietoare specific condiiilor

Strungirea este operaia de prelucrare mecanic fcut pe strung, piesa se rotete, iar cuitul poate face o mioare de translaie paralel cu axa pieselor (avans longitunal) sau perpendicular pe axa piesei avans transversal). Productivitatea este direct proporionala cu viteza de rotaie a pisei i cu mrimea avansurilor cuitului.

Rabotarea este o operaie de prelucrare prin achierea suprafeelor plane n care micarea principal n cursul careia se face aohierea este mioarea de translaie. Maina care execut aceast operaie poart denumirea de raboteza. Formortez sau eping dup micarile pe care le face cuitul fa de piesa sau piesa faa de cuit.

Gaurirea este operaia cea mai raspandit in construcia de maini, ne vom ocupa numai de gurirea prin aohiere.

Pentru executarea operaiei de gurire cu scule aohietoare se folosesc dou metode:-piesa este fixata, iar scula executa o miscare combinata de translatie si de rotatie.-piesa este in rotatie iar scula executa o miscare combinata de translatie si de rotatie. Piesa este in rotatie iar scula executa o miscare de translatie (gaurire pe strung. Gaurirea, adancirea si alezarea se executa pe masini speciale de gaurit, care pot fi masini cu coloana verticala si masini de gaurit orizontale. Scula pentru gaurit se numeste burghiu.Frezarea este operatia de prelucrare prin aschiere, a suprafetelor plane a canalelor de diferite profile, la formarea filetelor a danturii rotilor dintate etc. Scula de prelucrare se numeste freza. Ea poate avea forme diferite cu mai multe muchi aschitoare pentru prelucrarea suprafetelor prin miscari simultane, o miscare de otatie a frezei si o misare de avans a frezei sau a piesei.

Rectificarea este una dintre metodele cele mai frcvente de prelucrare a metodelor prin aschiere. Aceasta operatie se executa cu ajutorul pietrelor abrazive. Piatra abraziva este consrtuita dintr-o serie de granule de material abraziv(cuart,corindon, diamant,electrocorindon,carborund etc.), legate intre ele printr-un liant (ceramic, universal rasina sintetica, vulcanita, bachelita, etc.. pietrele de polizor au o tehnologie de fabricatie speciala si se fabrica de diferie duritati si grade de finete.

Prelucrarea prin forjare. Toate metalele sunt mai mult sau mai putin plastice, astfel, fara a suprima coesiunea intre molecule, sub actiunea fortei iau nastere unele deformatii permanente.

Plascititatea metalelor este folosita pentru modificarea formei exterioare, fara schimbarea volumului. Cele mai intrebuintate metode pentru schimbarea formei metalului sunt urmatoarele:-forjrea, -presarea prin orifici (extruziunea),- laminarea, -trefilarea.Forjarea este intrebuintata mai des in unitatile agricole. Este operatia de prelucrare a unui metal sau a unui aliaj, prin deformare plastica la cald sau la rece cu ajutorul ciocanului sau al presei. Operatia de forjare poate fi executata manul su mecanic cu ajutorul ciocanelor de forjat (mecanice sau pneumatice). Forjarea libera se executa la cald si la rece (materialul nu este incalzit). Forjarea in matrita da forma precisa piesei si nu mai are nevoie de nicio prelucrare mecanica spre a avea forma finita. Incalzirea metalului se face in cuptoare cu scopul de a mari plasticitatea si micsora efortul la forjare.

Temperaturile de forjare au o importanta deosebita, deoarece daca materialul este ciocanit sub tempertura de forjare poate sa fisureze slabind rezistenta piesei, iar daca materialul este prea puternic incalzit se ardr. In tabelul alaturat se da cateva temperaturi de forjare in functie de coninutul de carbon al otelului.Temperatura de forjare

Notiuni de rezistenta a materialelor

Rezistenta materialelor reprezinta partea aplicativa a studiului corpurilor elastice, stabilind relatii ce servesc direct la dimensionarea sau verificarea pieselor de masini. Rezistenta unei piese depinde de materialul din care este confectionata si de dimensiunile ei. Numai dupa ce vom cunoaste bine proprietatile mecanice ale materialelor com puteq aprecia durabilitatea probabila a unei masini constuit din ele. Durabilitatea aceasta va rezulta dintr-un raport potrivit intre proprietatile materialelor intrebuintate si eforturile la care vor fi supuse diferite piese ale masinii. In general vorbind, nu exisat materiale bune sau rele, ci materile bine sau necorespunzatoare alese sau dimensionate. Intodeauna trebuie sa avem in vedere la ce anume forte trebuie sa reziste un anumit material, alegandu-l in consencinta/Materialele se impart in doua grupe mari:-elastice (revin la forma initiala, cand dispare forta de deformare).-plastice (sub actiunea fortei isi schimba forma si nu mai revin la forma initiala).In cele din urma ne vom ocupa numai de materilele elastice. Proprietatea corpurilor de ase deforma sub actiunea sarcinilor si de a reveni la forma initiala, atunci cand cauza deformatiei dispare poarta numele de elasticitate.Privind din punct de vedere al elasticitatii, corpurile solide se pot imparti in: Corpuri rigide sau indeformabile, in natura nu exista doar foarte putin elastice ce poarta denumirea de casante. Corpuile perfect elastice sunt acele corpui care duap disparitia cauzei ce provoaca deforatia, revine exact la forma si dimensiunile initiale. Experienta a dovedit ca nu exista corpuri perfect elastice. Din aceasta grupa face parte otelul si lemnul pana la o anumita limita a sarcinii. Corpurii semi-elastice, care se deformeaza elastic sub actiunea fortei(sarcinii),care depseste o anumita limita provoaca o deformatie permanenta si dupa inlaturarea cauzei care a produs-o (otelul, lemnul). Corpuri plastice sunt acele corpuri care nu-si mai revin la forma initiala dupa disparitia fortei care a provocat deformatia(pamanturile, metalele feroase incalzite la rosu).

Proprietatile de rezistenta a diferitelor materiale si caracteristice de rezistenta in functie de dimensiunile piesei se determina pe baza incercarilor mecanice. Cunostintee de rezistenta materialelor permit totodata sa se verifice prin calcule daca piesa respectiva are rezistenta corespunzatoare sarcinii la care va fi supusa.

Rezistenta specifica Rezistenta specifica se numeste rezistenta materialului raportata la unitatea de suprafata si se noteaza cu litera greceasca(sigma). In mod analog forta care actioneaza raportata la unitatea de suprafata a sectiunii transversale se numeste efort specific sau efort unitar si se noteaza cu (sigma );rezulta ca efortul unitar este direct proportional cu sarcina si invers proportional cu sectiunea piesei:

Corpurile se deformeaza sub actiunea fortelor: daca se noteaza lungimea intre doua repere marcate pe o piesacu, constatam ca sub actiunea fortei (F) de intindere(tractiunea)lungiea piesei se mareste cu ceva, iar reperele se vor gasi la distanat, notand alungirea cu avem expresia :

Raportand lungimea piesei la lungimea initiala se obtine alungirea specifica notata cu(epsilon ) si exprima deformatia unitatii de lungime

Legatura dintre forte si deformatiiLegatura dintre eforturile unitare si deformatiile specifice se stabilesc pe cale experimentala, admitand ipoteza sectiunilor plane si paralele numita si ipoteza lui Bernoulli, care spune ca sectiunile plane si pararele inainte de solicitare raman plane si pararele si dupa solicitare.daca deformatiile sunt constante atunciatunci si fortele care le-au produs sunt egale si daca fortele sunt egale si eforturile unitare sunt egale. Legatura dintre forte si deformatii a fost stabilita pentru prima data de fizicianul englez Robert Hooke(1678)stabilind o curbs ce isi poarta numele. Se ia o eprubeta (bara)dintr-un material omogen si cu sectiune circulara. Epruvetele sunt standardizate. Pe epruveta se bat doua semne (A siB), se masoara distanta dintre repere si sectiunea. Capetele bari se fixeaza in falcile unei masini de tras care ne poate da in orice moment valoarea fortei (FsauP)si alungirea piesei. Pe abcisa sunt marcate alungirile, iar pe ordonata forta de deformare. Raportate la unitate, pe ordonata se marcheaza efortul unitar, iar pe abcisa alungirea specifica. Valorile:

Se marcheaza pe axa cordonatelor, obtinand curba caracteristica a materialului care preprezinta legatura intre forta si deformatie. Fiecare material are curba lui caracteristica.Observam ca pana la punctul P corespunzand avem o dreapta, observand ca deformatile specifice sunt atat proportionale cu eforturile unitare (Ut tensio sic vis= precum o deformatie asa e si puterea).ecuatia dreptei este:

Deformrmatile sunt proportionale cu eforturile unitare pana la un punct numit limita de proportionalitate cu eforturile unitare pana a un punct numit limita de proportionalitate, materialul il consideram elastic pana cand diformatia remanenta nu depaseste 0.02%. Dupa aceasta limita il continund sa actioneze forta, deformatiile sunt mari fata de forta, nu se mai pastreza o proportionalitate, acul indicatorului fortei de la masina vibreaza, forta creste putin pe cand diformatia creste mult, aceasta zona se numeste zona de curgere a materialului un dezechilibru molecular. Marind mai mult forta, materialul se deformeaza dupa o curba. Marind forta si mai mult, observam o gatuire a epruvetei si nu dupa mult timp materilul se rupe aparatul indica forta la care materialul se rupe (Fmax)Trebuie sa ne ferim de a junge la rezistenta de rupere a materialului. Incalcul totdeauna se ia efortul unitar admisibil care se gaseste pe dreapta de proportiionalitate sub punctul P(0.02%deformatie permanenta). Alegerea efortului unitar depinde de cunoastintele inginerului. Pentru a putea alege un trebuie sa pornim de la un punct de reper adica de la astfel

-tarilor.Relatia de proportionalitate se poate enunta astfel:pana la limita de proportionalitate, alungirile specifice sunt proportionale cu eforturile specifice si poarta numele de legea lui hooke. In formula anterioara E reprezinta modul de elasticitate longitudinal al materialului numit si modul lui Joung care se poate exprima:In care este coeficientul de proportionalitate numit si coeficientul de elasticitate a materialului. Inlocuind in formula valoarea lui obtinem:

Produsul S.E se numeste rigitatea materialului Modul longitudinal de elasticitate (E) se masoara ca si in kgf/cm si gaseste, pentru diferenta materiale, in manualul inginerului, valoarea lui petru otel este: E=2100000kgf/cm. In afara de acest modul pentru solicitarile de forfecare de exemplu se foloseste modul transversal de elasticititate (G) care este mai mic decat E pentru otel G=810.000 kgf/cmSolicitarile simple Dupa cum actioneaza fortele sau momentele asupra sectiunii unei bare, deosebim cinci cazuri de solicitri simple:Solicitarea la intindere sau la tractiune Solicitarea la compresiuni Solicitarea la incovoireSolicitarea la forfecare Solicitarea la torsiunea sau la rasucireIn general la rezistentele admistibile se folosesc indici adoua litera se foloseste numai cand sunt mai multe feluri de solicitati si cand exista posibilitatea de confuzii.Sarcinile care lucreaza aupra unei piese pot fi constnte in timp, numite sarcini statice, sau variabile in timp, iar legea de variatie a lor, de cele mai multe ori este sinusoidala, deci periodica. Ele se pot subdivide in sarcini oscilante si alternative, deci sunt trei cazuri de incarcare:Cazul I- solicitarea constanta sau statica;Cazul II-solicitarea oscilanta sau pulsanta;Cazul III- solicitarea alternata.Rezistentele admisibile sunt cu atat mai mici, cu cat se trece de la cazul I spre cazul III.solicitarea.Solicitarea la incovoire este destul de complexa, ne vom opri la cazurile cele mai simple. Pentru calcului solicitarii intr-o bara luam un exemplu din fiecare fel de incarcare a grinzilor, care se intalnesc in mod curent la oorganele de masini:Bara incastrata la un capat si incarcataMomentul maxim va fi :Mmax =F.1(kg/cm)Bara incastrabila la un capat si incarcata cu o sarcina uniform repartizata.Sarcina uniform repartizata se noteza cu q si se masoara in kgf/cm, valoarea momentului maxim va fi :

Bara simpla rezemata la capete si incarcata cu o forta concentrata, va avea momentul maxim:Cand forta se aplica la mijlocul barei , momentul maxim va fii:

Reactiunea in reazisme va avea valorile:

Pentru dimensiune pieselor supuse la incovoiere ne folosim de momentul incovoieri (M1) si de modul de rezistenta a materialului (W) luat in functie de axa xx sau yy; in cazul unei sectiuni dreptunghiulare modulul de rezistenta se poate exprima:

Modulul de rezistenta axiala reprezinta o caracteristica de rezistenta la incovoiere a sectiuni piesei si se exprima in cm cubi. Modulul de rezistenta a materialului de forme diferite se gasete in standardele de stat si in diferitele manuale de rezistenta materialelor .Pentru o sectiune circulara cu diametrul d modulul de rezistenta axial va fi:

Modul de rezistenta polar (Wp ) al sectiunii piesei este o caracteristica a sectiuni, necesara pentru calculul de dimensionare a pieselor selicitate la rasucire, definit in functia de momentul de inertie polar(Ip) si de raza exterioara (r) a sectiuni circulare prin relatia:

Dimensiunea pieselor solicitate la incoviere. Sectiunea de rupere este situata in dreptul momentului incovoietor maxim, fata de care se caluleaza dimesiniunile sectiunii piesei folosind formula

Solicitarea la forfecare apare atunci cand doua forte opuse sunt dirijate perpendicular pe axa piesei, rezistenta specifica la forfecare se noteza cu tau. Presupunand ca eforturile se distribuie uniform pe sectiunea avem:

Solicitarea la torsiune este cauzata de momentul de torsiune sau rasucire, aplicat unui arbore. Prin torsionarea materialului, intelegem rasucirea fibrelor sub actiunea unei forte rotitoare.O forta periferica (tangentiala ) F, aplicata unei roti de raza R, va produce un momentul de torsiune (Mt).In practica insa are loc de momentul de torsiune (Mt) se va puterea p in cai putere ce urmeaza sa fie transmisa prin intermediul arborelui si turatia (n) arbore