7/28/2019 C_SsTM

1/125

UNIVERSITATEA TEHNIC A MOLDOVEI

STUDIUL I TEHNOLOGIA

MATERIALELOR

ndrumar pentru lucrri de laborator

CHIINU

2006

7/28/2019 C_SsTM

2/125

UNIVERSITATEA TEHNIC A MOLDOVEI

Facultatea Inginerie i Management n

Construcia de Maini

Catedra Studiul i Tehnologia Materialelor

STUDIUL I TEHNOLOGIAMATERIALELOR

ndrumar pentru lucrri de laborator

CHIINU

U.T.M.2006

7/28/2019 C_SsTM

3/125

Prezenta lucrare este destinat studenilorspecialitilor de inginerie i management 521.8, Inginerie imanagement n construcia de maini, Inginerie imanagement n transport, Transporturi internaionale,

precum poate fi utilizat i pentru executarea lucrrilor delaborator i de studenii de alte specialiti. ndrumarul esteelaborat de profesorii catedrei STM: lucrrile 1-3 i 5-8 dedr.I.Ciofu, lucrarea 4 de dr.I.olpan, lucrarea 5 dedr.P.Postolache, lucrarea 8 de asist.univ. T.Niulenco.

Elaborare: conf.univ., dr. Iurie Ciofu

conf.univ., dr.

conf.univ., dr. Iurie olpan

Tatiana Niulenco

Redactor coordonator: conf. univ., dr. Iurie CiofuRecenzent: conf. univ., dr. Tudor Alcaz

U.T.M., 2006

Petru Postolache

7/28/2019 C_SsTM

4/125

STUDIUL I TEHNOLOGIA MATERIALELOR

ndrumar pentru lucrri de laborator

Elaborare: Iurie Ciofu

Iurie olpan

Tatiana Niulenco

Bun de tipar 24.01.06 Formatul 60 x 84 1/16.Hrtie ofset. Tipar ofset. Tirajului 300 ex.Coli de tipar 8,0 Comanda nr.

U.T.M., 2004, Chiinu, bd. tefan cel Mare i Sfnt, 168Secia Redactare i Editare a U.T.M.

2068, Chiinu, str. Studenilor, 11.

Petru Postolache

7/28/2019 C_SsTM

5/125

3

Lucrarea de laborator nr. 1

METODE, TEHNICI I APARATE DE ANALIZ A

STRUCTURII MATERIALELOR

Scopul lucrrii: cunoaterea metodelor de analizemacroscopici microscopic a structurii materialelor, studiereaaparatajului utilizat.

Utilaje i materiale: probe pentru analize, chimicale,dispozitive, microscop metalografic.

NOIUNI GENERALE

Examinarea structurii materialelor i preparareaprobelor metalografice

Se cunoate c structura materialelor determinproprietile acestora. Prin influena factorilor exteriori

(presiunea, temperatura, radiaia) i interiori (compoziiachimic, gradul de puritate .a.) este posibil modificareastructurii materialelor, n scopul mbunirii proprietilorexistente sau obinerii unei game de proprieti noi, impuse.

Sub noiunea de structur se subnelege un ansamblude elemente din constituia materialelor care posedinterconexiune i care pot fi identificate, i studiate prin metodei tehnici speciale.

Domeniul tiinific care se preocup de studierea idescrierea structurii materialelor metalice poart denumirea demetalografie.

Epruvetele care se folosesc la studierea structuriimaterialelori aliajelor se numesc probe metalografice.

n funcie de dimensiunile elementelor structurale,structura materialelor se cunoate, n general, de dou feluri:

macrostructuri microstructur.

7/28/2019 C_SsTM

6/125

4

Macrostructura este structura materialelor metalicecare se caracterizeaz prin elemente de dimensiuni mari, carepot fi vzute i studiate cu ochiul liber sau cu ajutorul unor

dispozitive, de exemplu, lupe, dar cu puterea de mrire nu maimare de 30 ori.

Examinarea macrostructurii poart denumirea deanaliza macroscopic. Analiza macroscopic se execut pesuprafaa de rupere sau pe seciuni speciale. Prin aceast analizse studiaz forma i aranjarea elementelor structurii, (granule,gruni), orientarea fibrelor n piesele prelucrate prin deformareplastic (forjarea i matriarea), calitatea mbinrilor sudate,structura dendritic n piesele turnate etc. La fel se depisteazi se studiaz defectele structurii incluziunile de gaze subform de poroziti i goluri, retasurile, fisurile, incluziunile dezgur, neomogenitile chimice (licvaiile de sulfi de fosfor).a..

Proba pentru analiza macroscopic se debiteaz dinlocul stabilit, suprafaa de studiu fiind orientat n direcia

respectiv pentru a fi ct mai expresiv i corespunztoarecercetrilor n cauz. Se practic, de obicei, debitarea a maimultor probe, variind locul debitrii i planurile de orientare.Dup debitare, proba se studiaz cu ochiul liber, apoi suprafaade examinare se supune prelucrrii mecanice (frezare,rectificare) i manuale (pilire, lefuire) n scopul obinerii uneisuprafee plane i netede, care se cur cu un tampon de vat.

n astfel de stare proba deja poate fi examinat ocular

sau cu lupa n scopul identificrii i studierii structurii (forma,dimensiunile i aranjarea granulelor etc.), precum i aimperfeciunilor la nivelul macro al golurilor, rupturilor,porozitilor etc. Pentru examinarea mai calitativ i profund aacestor particulariti, precum i pentru dezvluirea iexaminarea altor defeciuni i proprieti structurale, probelemetalografice, prelucrate mecanic, se supun tratamentului

7/28/2019 C_SsTM

7/125

5

chimic: atacul cu reactiv chimic, specific pentru fiecare tip decercetare.

Microstructura materialelor metalice reprezint o

construcie fin a structurii, care poate fi evideniat numai prinatacul chimic metalografic (decapare cu soluii chimicespeciale) i examinat cu ajutorul aparatelor optice(microscoape) cu gradul de mrire pn la 2000 ori.

Examinarea microstructurii se numete analizmicroscopic. Prin analiza microscopic pot fi determinate:

- pentru materiale metalice monofazice: forma,dimensiunile i orientarea gruntelui;

- pentru materiale metalice polifazice: forma idimensiunile grunilor din fiecare faz, orientarea lorreciproc, raportul ntre ei i distribuirea lor n spaiuetc.;

- cantitatea i raportul elementelor (compuilor) chimicin structur,

- incluziunile nemetalice (oxizi, sulfizi etc.);

- modificrile structurale cauzate de tratamentele termice,termochimice, aciunile mecanice etc.;- imperfeciunile structurale la nivelul micro: microfisuri,

microsufluri, microsegregaii etc.Analiza microscopic include n sine:

1. Prepararea probelor metalografice respective;2. Examinarea ulterioar a acestora cu ajutorul

microscopului metalografic.

Prepararea probelor metalografice se realizeaz prinurmtoarele etape:

1. Debitarea probei.2. Pregtirea suprafeei plane.3. Decaparea micrografic (atacul chimic metalografic).n continuare vom face cunotin cu specificul acestor

etape.

7/28/2019 C_SsTM

8/125

6

Debitarea probei se produce n locul potrivit, ndependen de scopurile analizei microscopice. Tiereaepruvetei se face prin diferite metode: de mn cu bomfaierul,

mecanic cu frez-disc, cu cuit de strungire, cu disc abraziv.a., electromecanic. Cerinele principale, impuse la debitareaprobei sunt: alegerea corect a locului, planului i direciei deiere (mai ales pentru materiale deformate i anizotropice,monocristaline) i neadmiterea nclzirii probei n timpuldebitrii i prelucrrii la temperaturi care pot provocaschimbri structurale ale materialului cercetat, pentru ce sepractic rcirea locului de tiere.

Cele mai utile forme ale probelor se consider probelecilindrice cu diametrul de 10 - 15 mm i nimea de 0,7 - 0,8mm din diametrul probei sau prismele cu baza ptrat (10x10mm, 12x12 mm) i nimea de 10 mm (fig. 1.1, a, b). n cazulprobelor mici (din srm, foi, piese mici etc.), ele se montez ndispozitive speciale. Probele se toarn n cilindri cavi (inel,montur) n aliaje speciale, uor fuzibile (aliajul Wood) sau n

mas plastic (polistiren, bachelit) (fig.1.1,c). n unele cazuri,epruvetele se monteaz n dispozitive speciale: menghin demn.a. (fig.1.1,d).

a) b) c) d)

Fig. 1.1. Probe microscopice: a) cilindric; b) ptrat;c) n montur (1- cilindru cav, inel; 2 mas plastic;3 prob); d) prins n dispozitiv de mn (1 dispozitivde strngere, 2 prob)

13

10

2

1

3

1

2

10

12

12

7/28/2019 C_SsTM

9/125

7

Pregtirea suprafeei plane de cercetare este a douaetap de producere a probei metalografice micro care serealizeaz, la rndul su, prin lefuirea i lustruirea (polizare)

suprafeei alese. Aceste prelucrri pot fi executate cu mna saula maini, dispozitive speciale (200-1400 tur/min). Att ntr-uncaz, ct i n altul proba se ine n mni se roade cu suprafaarespectiv de hrtie mirghel.

lefuirea se execut cu hrtie mirghel de diferitgranulaie, n ordine de la granulaia mare la cea mic (tab. 1.1).

Tabelul 1.1Caracteristica hrtiei mirghel

(GOST 10054 - 88)

lefuirea ncepe n direcia perpendicular aneregularitilor aprute dup debitarea probei i se executpn la dispariia acestora. Apoi se trece la hrtia mirghel de

alt numr, lund n considerare c la fiecare schimbare a hrtieiproba se spal bine de produsele lefuirii, iar direcia lefuiriitotdeauna se schimb la 90.

Nu se admite trecerea brusc a hrtiei mirghel de la unnumr mare la un numr mult mai mic, fiindc n acest cazrezultatul prelucrrii va fi necalitativ: n microadncituri va

trunde praf, achie, abraziv, ceea ce se va evidenia n etapeleulterioare de preparare a probei i va cere prelucrarea sarepetat. n cadrul lefuirii la fel nu se admite apsarea forat a

Hrtia nr. Granule, m Hrtia nr. Granule, m12 150-125 M40 40-2810 125-105 M28 28-208 105-75 M20 20-146 84-63 M14 14-105 63-42 M10 10-74 53-28 M7 7-53 42-20 M5 5-3,5

7/28/2019 C_SsTM

10/125

8

probei pentru urgentarea prelucrrii, fiindc n acest caz seproduce nclzirea suprafeei prelucrate i ptrunderea n ea aparticulelor abrazive, ceea ce va defecta proba prin prezena n

imaginea structurii a punctelor negre. lefuirea se realizeaz cuutilizarea nu mai puin a 4-5 tipuri de hrtie mirghel i sefinalizeaz, de obicei, cu hrtia M 20 sau M 10.

Lustruirea probelor se execut cu mna sau mecanic,numai n loc de hrtie mirghel se folosesc diferite pnze,esturi (postav, fetru, catifea) impregnate cu soluii speciale delustruire. Soluia pentru lustruire reprezint o suspensie srac(5-15 g la un 1itru de ap) a materialelor abrazive (oxid decrom, oxid de aluminiu .a.) de o dispersitate fin (particulelede ~ 1 m). Pentru aliajele dure, n calitate de material abrazivde lustruire, poate fi folosit praful de diamant (10 1 m).Astfel de lustruire se numete mecanic.

n cazul cnd n componena soluiei de lustruire seintroduc i substane chimice care particip la polizareasuprafeei respective, lustruirea se numete chimico-mecanic.

Astfel de lustruire se realizeaz, de exemplu, cu pasta GOI, ncomponena creia intr stearin, materiale abrazive i acidaleic. Utilizarea pastei GOI urgenteaz lustruirea probeimetalografice. Mai existi polizarea electrochimic. Ea constn dizolvarea anodic a microneregularitilor de pe suprafaalustruit a probei, care se aeaz n baia electrolitic n calitatede anod n circuitul electric, catodul fiind oel inoxidabil. Latrecerea curentului electric proeminenele suprafeei se dizolv.Calitatea acestei lustruiri depinde de tipul electrolitului,densitatea curentului electric la anod i tipul polizrii.

Polizarea se petrece tot cu schimbarea direciei delustruire pn la obinerea suprafeei absolut netede deoglind, care se obine, de obicei, n 5-10 min. Dup lustruire,proba se spal cu ap, iar suprafaa lustruit se spal cu alcool,apoi se usuc cu vat uscat sau hrtie de filtru. Probele

7/28/2019 C_SsTM

11/125

9

lustruite se pstreaz ntr-un vas special (exicator) cu clorurde calciu pentru a fi protejate de oxidare.

Dup aceste etape nu se cunoate i nu poate fi

examinat microstructura probei. Totodat, pe aceste probe potfi observate i studiate diferite imperfeciuni: goluri, fisuri,poroziti, precum i incluziuni nemetalice (oxizi, sulfuri,silicai etc.), care se evideniaz prin nite culori deosebite deculoarea metalului (aliajului) de baz.

Decaparea este ultima etap de preparare a probeimetalografice micro i are ca scop scoaterea n eviden amicrostructurii metalului (aliajului) studiat. Decaparea serealizeaz printr-un atac chimic al suprafeelor lustruite cudiferite substane chimice (acizi, baze, sruri) sub form desoluii cu ap sau soluii obinute din substanele nominalizate.Fiindc pile componente ale structurii materialului examinat

posed diferite valori ale energiilor libere i, respectiv, diferitactivitate chimic, n rezultatul aciunii reactivului asuprasuprafeei lustruite pe ea se vor evidenia elementele

microstructurii (grunii, hotarele, ieirea dislocaiilor etc.) ce semotiveaz prin dizolvarea sau colorarea deosebit a acestora.Se cunosc mai multe metode de decapare: decaparea

chimic (cu scufundarea probei n reactiv chimic cu suprafaalustruit orientat n sus sau n jos, cu ungerea suprafeeilustruite cu reactiv), decaparea electrolitic, decapareatermic n vid .a. Durata decaprii depinde de tipulmaterialului i structura acestuia, dar nu depte, de obicei,

cteva secunde.Dup decapare, proba se spal cu ap, iar suprafaa

studiat cu alcool se i usuc. Dac structura nu este clar,decaparea se consider insuficient i ea se repet n modstabilit. n cazul cnd suprafaa a devenit prea ntunecat iroas, proba se consider supradecapat. Pentru nlturareaacestei defeciuni prepararea probei se repet, ncepnd cu etapa

7/28/2019 C_SsTM

12/125

10

lustruirii i la decapare se modific timpul decaprii i (sau)compoziia reactivului etc.

Dup producerea decaprii i obinerii probei

metalografice micro calitative ea se examineaz la microscopuloptic metalografic.

Microscopul metalografic este un aparat de optic fin,complicat i costisitor. Fiindc la astfel de microscop seexamineaz materialele opace, el formeaz imaginea n bazaluminii reflectate (fig.1.2).

a) b) c)

Fig. 1.2. Schema de reflectare a razelor de lumin la diferiteetape de preparare a probei metalografice: a) dup lefuire; b)

dup lustruire; c) dup decaparea probei

Vom face cunotin cu construcia i principiul defuncionare al microscopului optic metalografic (schemaoptic) n baza microscopului de tip 7.

Acest microscop are construcia vertical, este destinatvizionrii oculare sau (i) fotografierii obiectelor studiate i esteconstituit din urmtoarele componente de baz: sursa de lumin,

suportul cu un stativ, corpul inferior cu camera foto, corpulsuperior cu un obiectiv i un tub vizual, n care se instaleazocularul, port - obiect i sistemul mecanic de reglare. Schemaoptic de principiu a microscopului MIM-7 este prezentat nfigura 1.3.

Razele de lumin provin de la sursa de lumin 1 (bec cuincandescen), se reflect de la o plac reflectoare (oglind) 2

i trec printr-un set de diafragme i lentile 3, unde razele se

7/28/2019 C_SsTM

13/125

11

paralelizeaz i se concentreaz, formnd un flux de luminputernic i regulat, ce este necesar pentru a obine o imaginecalitativ.

Fig.1.3. Schema optic de principiu a microscopuluiMIM-7: 1- surs de lumin; 2, 9, 12 plci reflectoare(oglinzi); 3 set de lentile i diafragm; 4 pentaprismreflectar; 5 plac semitrasparent; 6 obiectiv; 7 msuport - obiect; 8 prob metalografic; 10 ocular; 11

fotoocular; 13 plac sau pelicul foto

Apoi fluxul de lumin trece prin prisma reflectar 4,placa semitransparent 5, obiectivul 6 i se reflect n sfrit dela suprafaa cercetat a probei metalografice 8, stabilit pesua port - obiect 7. Razele reflectate de la probametalografic 8 traverseaz n sens opus obiectivul 6, placa

semitrasparent 5 i, reflectndu-se de la placa 9, transmite

1

2

3

45

6

78

9

10

11

12

13

7/28/2019 C_SsTM

14/125

12

imaginea produs n ocularul 10, unde ea i este privit deochiul cercettorului. Pentru a fotografia structura probei,dispozitivul (tub) pe care sunt montate ocularul 10 i oglinda 9

se deplaseaz n poziia prezentat cu linii ntrerupte, oglinda 9se retrage din calea razelor reflectate de la proba 8 i ele trecrespectiv prin fotoocularul 11, se reflect de la placa 12 i seproiecteaz pe placa sau pelicula foto 13 (ansamblul pieselor11, 12 i 13 formeaz camera de fotografiat).

adar, microscopul optic are destinaia de a majoraputerea ochiului uman n scopul vizionrii unor obiecte mici iposed urmtoarele caracteristici de baz: puterea (gradul) derire, puterea de separare, adncimea de ptrundere iapertura.

Puterea de mrire a microscopului M poate fideterminat ca produsul dintre gradul de mrire a obiectivuluiMobi a ocularului Moc: M = MobMoc.

Puterea de mrire poate mai fi prezentat prin raportuldintre puterea de separare a ochiului uman d i puterea de

separare a microscopului d1: M = d/d1.Puterea de separare reprezint capacitatea de areproduce cele mai mici detalii i este definit prin distanaminim dintre dou puncte ale obiectului examinat, aflate nacelai plan care apar distinct n imagine.

Puterile de separare a diferitor aparate optice suntprezentate n tabelul 1.2.

Tabelul 1.2

Puterea de separare a aparatelor optice

Aparate optice Gradul de separare di d1Ochiul uman 0,2 0,3 mmMicroscop optic 0,0002 mm = 0,2 mMicroscop cu raze ultraviolete 0,0001 mm = 0,1 mMicroscop electronic (1,5 2,0)10-4 m

7/28/2019 C_SsTM

15/125

13

Microscopul MIM-7 admite urmtoarele mriri:n cazul vizionrii: de la M = 60 pn la M = 1440,n cazul fotografiei: de la M = 70 pn la M = 1350.

Variaii de formare a puterii de mrire cu microscopulMIM-7 sunt prezentate n tabelul 1.3.

Tabelul 1.3Puterea de mrire a microscopului MIM-7 n cazul vizionrii

oculare

Puterea de mrire aobiectivului

Puterea de mrire a ocularuluix7 x10 x15 x20

Obinuit Puterea de mrire a microscopuluix8,6 x60 x90 x130 x170x14,4 x100 x140 x200 x300x24,5 x170 x240 x360 x500x32,5 x250 x320 x500 x650Cu ulei de cedru

x72,2 x500 x720 x1080 X1440Pe lng caracteristicile sus-numite (puterea de mrire iputerea de separare), trebuie de menionat i adncimea detrundere (puterea de separare vertical) care determincapacitatea aparatului de a reda clar imaginea unor puncte aleobiectului ce se afl n planuri diferite i apertura caracteristica obiectivelor care indic capacitatea de a reda celemai mici detalii, deci de a forma calitatea (fineea) imaginii.

APLICAII PRACTICE

Examinarea vizual a microstructurii se realizeazprin urmtoarele aciuni consecutive:

- n primul rnd, se regleaz sursa de lumin amicroscopului n aa mod, ca fluxul de lumin s fie concentratpe poziia centrali s asigure iluminarea omogen a cmpuluide vizibilitate;

7/28/2019 C_SsTM

16/125

14

- se alege puterea (gradul) de mrire a microscopuluiprin formarea ansamblului respectiv de ocular i obiectiv (tab.1.3);

- obiectivul i ocularul se monteaz pe microscop nlocurile prevzute;

- se regleaz msua port-prob: pe ea se instaureazsuportul de probi el se coordoneaz n aa mod, ca fluxul delumin de la obiectiv s vin n centrul orificiului suportuluipentru prob;

- proba metalografic micro se aeaz pe suportulsuei port-prob cu suprafaa de examinat n jos, pe orificiu,spre obiectiv (este deosebit de important ca proba s fie bineuscat, altfel picturile de ap, alcool sau reactiv pot sdefecteze suportul msuei i obiectivul microscopului);

- cu ajutorul uruburilor macro i micro de reglare serealizeaz focalizarea imaginii;

- se studiaz microstructura obiectului examinat (prindeplasarea msuei cu proba metalografic se examineaz

diferite domenii ale suprafeei decapate nu se admite n acestscop mutarea probei pe suprafaa suportului msuei port-prob).

Imaginea privit poate fi fixat prin dou metode: prinschiarea sau fotografierea acesteia. La schiare se arat detaliilede baz ale structurii studiate, ignornd cele secundare (oxizi,zgrieturi etc.), iar prin fotografie se redau exact toateelementele microstructurii.

Determinarea dimensiunilor elementelormicrostructurii se produce cu ajutorul ocular-micrometruluicare reprezint o plac transparent de sticl cu o scar de osut de diviziuni, aranjat n planul focal al ocularului.

Utilizarea acestei scri (sau plase) nu este posibildeodat, fiindc nu se tie valoarea unei diviziuni, care variazn funcie de gradul de mrire a microscopului. Deci, pentru

practici de msur, n fiecare caz concret, iniial se determin

7/28/2019 C_SsTM

17/125

15

scara ocularului, cu un dispozitiv din setul microscopului numitmicrometru de obiectiv (obiect-micrometru). Obiect-micrometrul reprezint o plcu de metal cu un orificiu n

centru, pe care este fixat o sticlu cu o scar de 1 mm cu osut de diviziuni (o diviziune are 0,01 mm).

Determinarea scrii ocular-micrometrului se realizeazn felul urmtor: obiect - micrometrul se instaleaz pe msuamicroscopului cu scara n jos, spre obiectiv, apoi scrileocularului i obiectivului se suprapun i se determin numrulde diviziuni ale scrii obiect-micrometrului i numrul dediviziunii ale scrii ocular-micrometrului care au coincis laaceeai distan (fig.1.4). Prin urmare, scara ocularului poate fideterminat dup formula:

,N

CM

ocC

oc

obob

n care:Mob - numrul diviziunilor obiect-micrometrului

suprapuse pe Noc;

Noc - numrul diviziunilor ocularului microscopuluisuprapuse pe Mob ;Coc - scara metric a ocularului, mm;Cob - scara metric a obiect-micrometrului (0,01 mm).

Fig.1.4. Determinarea scrii metrice a ocularului microscopului:1 scara obiect-micrometrului, 2 scara ocularului

1

6 7543212

7/28/2019 C_SsTM

18/125

16

adar, aflnd scara metric a ocular-micrometrului,putem deja determina valorile metrice liniare ale oricrei piesedin microstructura probei, dimensiunile granulelor, grosimea

straturilor, dimensiunile impuritilor etc. (fig. 1.5).

a) b)

Fig. 1.5. Determinarea dimensiunilor:a) granulelor 1; b) stratului 1 (2 scara ocularului)

De exemplu, dimensiunile granulelor se determina) prin msurarea acestora, n cazul grunilor mari:

Dgr = Noc Coc, [mm],unde:Dgr - dimensiunea gruntelui;Noc numrul de diviziuni ale scrii ocularului ce revin

acestui grunte;Coc valoarea unei diviziuni a scrii ocularului, mm;

b) prin aflarea dimensiunii medii (Dmgr), n cazulgrunilor mici:

,A

CND ococ

mgr

[mm],unde:

Noc numrul de diviziuni al scrii ocularului carerevine numrului de gruni A;

Coc scara metric a ocularului, mm.

2543212

1

54321

1

2

7/28/2019 C_SsTM

19/125

17

Grosimea stratului B se determin ca produsul ntre Noc numrul de diviziuni ale ocularului ce revin stratului i Coc valoarea metric a unei diviziuni; n mm:

B = Noc Coc .adar, n baza examinrii probei metalografice micro,

cu ajutorul microscopului optic metalografic putem obineurmtoarele date de baz:

- tipul structurii, numrul constituenilor structurali,- forma i dimensiunile grunilor i imperfeciunilor

structurale,- tipul de prelucrare a materialului (turnare, deformare

plastic, tratare termic, termochimic etc.),- raportul aproximativ ntre constituenii structurali i

elementele chimice din aliaje,- alte proprieti.

MODUL DE LUCRU

1. Se studiaz noiunile teoretice la analiza metalografic,construcia, funcionarea i caracteristicilemicroscopului metalografic 7 (se schieaz sche-ma optic).

2. Se studiaz realizarea aplicaiilor practice n cadrulanalizei microscopice.

3. Se vizioneaz, se schieazi se descriu microstructurilemono- i bifazic.

4. Se determin scara metric a ocular-micrometrului (saua plasei ocularului) i se determin dimensiunilegranulelor, straturilor, impuritilor (pori, fisuri,incluziuni nemetalice etc.).

5. Se ntocmete un raport la lucrare.

7/28/2019 C_SsTM

20/125

18

CONINUTUL DRII DE SEAM

1. Denumirea lucrrii.2. Scopul lucrrii.3. Partea teoretic (cu schema optic a microscopului).4. Partea practic - determinarea scrii metrice a ocular-

micrometrului (sau a plasei ocularului) i dimensiunilorgranulelor, straturilor, impuritilor.

NTREBRI DE CONTROL

1. Ce reprezint structura (macro i micro) a materialelormetalice?

2. Ce reprezint analizele macro i microscopice?3. Care sunt obiectivele analizelor macro- i microscopice?4. Ce reprezint i cum se prepar probele metalografice

macro i micro (etapele, materialele i tehnicile)?

5. Care este principiul de funcionare a microscopului opticmetalografic?6. Ar tai i explicai schema optic i caracteristicile de

baz ale microscopului 7.7. Cum se realizeaz examinarea vizual i fotografierea

structurilor la microscopul metalografic?8. Ce reprezinti pentru ce servesc ocular-micrometrul i

obiect-micrometrul?

9. Cum se produce determinarea dimensiunilor elementelormicrostructurii?

7/28/2019 C_SsTM

21/125

19

Lucrarea de laborator nr. 2

STUDIEREA ALIAJELOR METALICE

Scopul lucrrii: cunoaterea bazelor teoriei aliajelor i adiagramei de echilibru "fier-carbon", studierea aliajelor n baza fieruluii a cuprului.

Materiale i utilaje: microscopul metalografic, probemetalografice ale aliajelor n baza fierului i cuprului, fotografii ale

microstructurilor aliajelor metalice.NOIUNI GENERALE

Dat fiind faptul c materialele pure posed, de obicei, proprietifizico-mecanice i tehnologice sczute, ele sunt puin utilizate nramurile economiei naionale (excepii: electro-radiotehnic, centraleatomice, cercetri tiinifice .a.).

Pentru obinerea materialelor constructoare cu proprietilemecanice i tehnologice bune i variate, au fost inventate materiale nbaza metalelor, numite aliaje metalice. Astzi aliajele metaliceconstituie baza material a tehnicii i sunt folosite n toate domeniileindustriei, precum i n construcie, agricultur, medicin.a.

Aliajele reprezint materiale obinute prin contopire, sinterizaresau sublimare a dou sau mai multe componente. Drept componenipot servi elementele chimice (metale

i nemetale)

i compu

ii chimici

(care nu disociaz la nclzire). n funcie de numrul componeniloraliajele pot fi binare, teriale etc.

Aliajele metalice se numesc aliaje n care cel puin uncomponent, cel de baz, este un metal. Totalitatea aliajelor obinutedin aceiai componeni n diferite proporii constituie un sistem dealiaje.

n funcie de tipul de interaciune a componenilor n stare solid

n structura aliajelor se cunosc complexuri de gruni, numii

7/28/2019 C_SsTM

22/125

20

constitueni structurali, care pot fi de dou feluri: omogeni saueterogeni. Constituenii omogeni (se mai numesc i faze) nu pot fimpi n elementele de alt natur. Acestea sunt componeni

(elementele chimice i compuii chimici) i soluii solide (atomii unuicomponent, numit dizolvat, se aranjeaz n nodurile sau golurilereelei cristaline a altui component de baz, numit dizolvant).

n aliaje este posibil formarea unui amestec din dou sau maimulte faze (componeni) care nu interacioneaz n stare solid, el senumete amestec mecanic (constituent eterogen).

Studierea aliajelor include studierea diagramelor de echilibru.

Diagrama de echilibru reprezint interpretarea grafic a striii structurii aliajelor n dependen de temperaturi compoziie.Din diagram putem afla temperaturile de topire i de

transformri fazice (structurale) pentru orice aliaj din sistemul dat,compoziia i raportul cantitativ ntre fazele aliajului la temperaturadat etc. Informaia obinut din diagramele de echilibru servete ladeterminarea temperaturii tratrii termice a aliajelor, temperaturilortehnologice de prelucrare (prin deformare plastic, la turnare) .a.

Diagramele de echilibru pentru aliaje binare (cu doi componeni) seconstruiesc n coordonate cu trei axe: dou verticale, termice (pentrufiecare din componeni) i una orizontal, de compoziie.

Noiunile teoretice referitoare la diagramele de echilibru vor finsuite n practic prin studierea diagramei de echilibru a celui maifrecvent utilizat sistem de aliaje - diagrama binar Fe-C (fig. 2.1).

7/28/2019 C_SsTM

23/125

21

Fig. 2.1. Diagrama de echilibru Fe C ( A* - este un punctconvenional pentru o variant simplificat a diagramei)

Fierul este un material plastic cu temperatura de topire

1539C. Sunt cunoscute dou modificri polimorfice ale fierului: cubcu volum centrat (C.V.C.) i cub cu fee centrate (C.F.C.).

La temperaturi mai joase de 768C fierul are construciacristalin C.V.C. i este feromagnetic. Aceast modificare este numitfierul- (Fe). n intervalul 768910C fierul are aceiai reeacristalin dar este lipsit de magnetism, este nemagnetic (paramagnetic)- aceast modificare a fierului se numete fierul- (Fe).

La temperatura de 910C fierul - se transform n fierul cureeaua cristalin sub form de cub cu fee centrate i este numit fier-

CA* Lichid

Au+LL+CeI

CE

Le1+CeI

Le2+CeI

Au+CeII+Le1

Ledeburit

Pe+CeII+Le2Pe+CeII

Perli

Q

Au+CeIIFr+Au

G

P S

FAu

0,8 2,14 4,3 6,67L

400

910

600

768

1100

D

K

0,02

1539

1392

1147

727

% , C

Fr+Pe

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Fe3C, %

Fr

Q(0,006 %, C)

Fr+CeI

II

7/28/2019 C_SsTM

24/125

22

(Fe). n sfrit, la temperatura 1392C fierul - trece din nou n cubcu volum centrat. Aceast modificare, numit fier- (Fe), exist pnla temperatura de topire.

Carbonul exist n natur n dou modificri: ca grafit i cadiamant.

Grafitul are reeaua cristalin hexagonal cu legturiinteratomice puternice n straturi i foarte slabe ntre aceste straturi.Temperatura de topire a grafitului e de 5000C. Diamantul prezinto structur simetric cubic cu forele de aciune interatomice foartenalte - aceast structur se obine n condiii specifice de presiune i

temperatur nalt.Avnd atomii de dimensiuni mici, carbonul formeaz soluiisolide de ptrundere a carbonului n interstiiile reelei fierului.

Limitele de dizolvare a carbonului variaz considerabil n funciede tipul reelei cristaline a fierului i de condiiile termice.

Soluia solid a carbonului n modificrile de fier, i poartdenumire de ferit (Fr). Valorile maxime a carbonului n ferit sunt: la727C - 0,02 % (punctul P), iar la temperatura de camer - 0,006 %

(punctul Q).Soluia solid a carbonului n fier - se numete austenit (Au).

Cantitatea maxim a carbonului dizolvat n fier - este de 2,14 % la1147C (punctul E).

n afar de soluii solide, fierul formeaz cu carbonul, la6,67 % C, o compoziie chimic cu formula Fe3C, care a fost numitcementit (Ce). Cementita se caracterizeaz prin legturi puternice

ntre atomii de Fei Ci prin duritate nalt. Totodat, cementita esteo substan energetic instabil care, la anumite condiii, se descompunecu formarea carbonului liber sub form de grafit.

n continuare vom face o analiz succint a diagramei Fe C.Mai sus de linia ACD (linia lichidus) toate aliajele se afl n

stare lichid, iar mai jos de AECD (linia solidus) - n stare solid.Transformrile fazice sub linia solidus poart denumirea de

recristalizare sau cristalizare secundar, ele sunt motivate de

transformri polimorfice ale fierului.

7/28/2019 C_SsTM

25/125

23

Linia AC indic temperaturile de formare a austenitei dintopitur, linia CD - de formare a cementitei din faza lichid (CeI -cementit primar).

Linia AE este locul finisrii de formare a austenitei. Pe linia GSncepe i pe GP se termin formarea feritei din austenit, iar mai jos delinia ES (indic variaia solubilitii carbonului n fier - ) surplusul decarbon psete austenita i formeaz cementit, numit secundar(CeII). Linia PQ reprezint variaia solubilitii carbonului n fier - ,mai jos de ea surplusul de carbon din nou formeaz cu fierulcementit, numit deja terial (CeIII).

Un rol deosebit n diagrama Fe - C aparine punctelorC i S iliniilorECFi PSK.n punctul C (4,3 %, 1147C) i pe linia ECF, la rcire, din faz

lichid concomitent cristalizeaz dou faze: austenit i cementit,formnd amestec mecanic. Astfel de proces se numete reacieeutectic, iar amestecul obinut (eutectic) a fost numit ledeburit(Le):

Lc Le1 (AuE + CeIF).

Un proces analogic, dar n stare solid, are loc n punctul S (0,8% C, 727C) i pe linia PSK: la rcire, din austenit se produce unamestec mecanic format din ferit i cementit (secundar). Acestproces a fost numit reacie eutectoid, iar amestecul obinut(eutectoidul) se numete perlit:

AuS Pe (FrP+ CeII

K).

Prin urmare, sub temperatura de 727C, se schimb icompoziia ledeburitei:

Le1 Le2 (Pe + CeII

K).

Aliajele din sistemul Fe - C se clasific astfel: cu coninutul de

1147C

727C

727C

7/28/2019 C_SsTM

26/125

24

carbon ntre 0 i 0,02 % C ele poart denumirea de ferite sau fiertehnic, ntre 0,02 i 2,14 % - eluri - carbon, iar cele cu coninutulde carbon n intervalul 2,14...6,67 % se numesc fonte.

Conforn diagramei de echilibru Fe - C deosebim urmtoareletipuri de oel carbon: hipoeutectoide (0,02...0,8 % C), eutectoid (0,8% C), i hipereutectoide (0,8...2,14 % C).

Respectiv, se cunosc urmtoarele tipuri de font: hipoeutectic(2,14...4,3 % C), eutectic (4,3 % C) i hipereutectica (4,3...6,67 %C).

Schematic structurile acestor aliaje sunt prezentate n figurile 2.2

i 2.3.

Fig.2.3. Structurile fontelor albe:a hipoeutectic; b eutectic; c hipereutectic

Fig. 2.2. Structurile oelurilor-carbon:a hipoeutectoid; b eutectoid; c hipereutectoid

a b c

PeFr Pe

PeCeII

a b c

CeII

Pe

Le Le Le CeI

7/28/2019 C_SsTM

27/125

25

Aliaje fier-carbon

A. Fonte

Fontele, prezentate n diagrama de echilibru, se numesc fontealbe. Coninutul de carbon n ele, n exces, fa de oeluri, se gsetesub form de cementit. Din cauza duritii i fragilitii ridicate alecementitei i ledeburitei, prezente n structura fontei albe, utilizarea eila producerea articolelor este limitat.

Fonta alb se folosete la confecionarea pieselor cefuncioneaz la uzare prin frecare sau compresiuni: cilindri de laminor,tlugi pentru mori, roi de vagoane, axe cu came pentru motoare cu

ardere intern i al. n construcie din font alb se confecioneazcalorifere, articole de tehnic sanitar, evi .a.

Partea major a fontelor produse (80 - 85 %) se folosete ncalitate de materie prim la elaborarea oelurilor i fontelor de

construcie (fontelor cenuii), n care o parte de carbon se conine nstare liber sub form de grafit (Gr).Proprietile fontelor cenuii i, respectiv, utilizarea lor sunt

determinate de forma i dimensiunile incluziunilor de grafit, i de tipulbazei metalice a acestora care poate fi feritic, perlitic i feritico-perlitic.

n funcie de forma grafitului se cunosc urmtoarele categorii defonte:

- fonte cenuii, n care incluziunile de grafit au form de foie(n seciune -filamente);

- fonte maleabile, n care grafitul are form de cuiburi;- fonte nodulare, n care grafitul are form de bile, noduli.

Schematic, structurile acestor fonte sunt prezentate n figura 2.4.

7/28/2019 C_SsTM

28/125

26

Fig. 2.4. Structurile fontelor cenuii:a - font

cenu

ie; b - font

maleabil

; c - font

nodular

(pentru toate felurile baza metalic este ferit)

Fontele cenuii, n dependen de structura bazei metalice, potfi: feritice, feritico - perlitice, perlitice. Fontele cenuii se obin n bazde cristalizare a fontei brute cu viteza mic de rcire i adaosul ntopitur, ca modificator, circa 2 % de Si.

Conform GOST 1412-79 fontele cenuii se noteaz cu literele

), urmate de cifre, ce indic limita de rezisten latraciune [x10 MPa]: 10, 12 - feritice; 15, 20 -feriticoperlitice; 21, 24, 25, 30, 40 45 -perlitice.

n Romnia, conform STAS 568-82, fontele cenuii se noteazcu literele Fc (fonte cenuii) i cifre ce reprezint limita rezistenei latraciune [MPa]: Fc 100, Fc 150, Fc 200 etc.

Din fontele cenuii se confec

ioneaz

prin turnare piese masive:

batiuri ale mainilor-unelte, buce de antifriciune, corpuri demecanisme, pistoane, cilindri .a.

Fontele maleabile se obin prin recoacerea fontei albe latemperatura de aproximativ 950 C n decurs de cteva zile.

Forma mai compact a grafitului n fonta maleabil aduce lacreterea considerabil a limitei de rezisten la traciune, totodat, serete i plasticitatea n comparaie cu fontele cenuii.

Aceste fonte se noteaz, conform GOST 1215-79, cu literele

a b c

Fr Gr Fr Gr Gr Fr

7/28/2019 C_SsTM

29/125

27

( ) i dou grupe de numere: primul arat limitarezistenei la rupere [x10 MPa], iar al doilea - alungirea relativ (%).

De exemplu 30-6; 33-8; 35-10; 45-7; 80-

1,5.Conform STAS 569-79 fontele maleabile se noteaz cu literele

Fma, Fmn, Fmp (F - font, m - maleabil, a - alb. n - neagr, p -pestri) i cifrele adugate ce reprezint minim la rupere, n MPa:Fma 400, Fmn 350, Fmp 600, Fmp 700 etc.

Proprietile mecanice superioare ale fontelor maleabile au fcutposibil utilizarea lor pentru executarea unor piese de mare

importan: cartere de reductoare, puni-spate pentru autovehicule,buce, crlige etc.Fontele nodulare se obin prin modificarea fontelor eutectice

sau hipereutectice cu cantiti mici de magneziu (pn la 0,07...0,1 %)sau ceriu (0,02...0,04 %). Prin influena modificatirilor grafitul obineforma sferoidal (nodular), iar proprietile mecanice ale fontelornodulare se apropie de proprietile oelului turnat, pstrnd avantajelespecifice fontelor. Aceasta a servit la utilizarea fontelor nodulare

pentru fabricarea arborilor de motoare, pieselor pentru prese, pompe,tractoare, maini electrice etc.

Notarea conform GOST 7293-85 se face cu literele ) i cifrele ce indic limita rezistenei larupere [x10 MPa]: 35... 100.

n Romnia fontele nodulare se noteaz cu literele Fgn (font cugrafit nodular) urmate de dou numere: primul indic limita rezistenei

la rupere, n MPa, iar al doilea - alungirea relativ, n % (STAS 6071-82); Fgn 370-17, Fgn 400-12, Fgn 450-5, Fgn 500-7, Fgn 800-2.

B. Oeluri

Prelucrarea fontei n oel const n micorarea coninutului decarbon i altor elemente nsoitoare. Aceste procese se produc prinoxidarea lor, iar apoi, prin dezoxidare i aliere, se continu eliminarea

elementelor duntoare, a gazelor i a incluziunilor nemetalice,

7/28/2019 C_SsTM

30/125

28

realiznd, totodat, compoziia prescris a mrcii respective de oel. nprezent oelul se elaboreaz prin trei procedee de baz: prin suflare deaer sau oxigen n convertizoare: n cuptoare cu flac dup procedeul

Martin; n cuptoare electrice.Elementele nsoitoare (Mn, Si, S, P, N, O, H) influeneaz

proprietile oelurilor n felul urmtor:manganul rete rezistena mecanic, micoreaz fragilitatea

la rou, pe care o cauzeaz sulful;siliciul ridic simitor rezistena mecanic i limita de curgere,

micoreaztanarea;

sulful este un element nociv pentru oeluri: el reduceplasticitatea i rezistena mecanic, rezistenta la uzur prin frecare i lacoroziune, formeaz sulfura FeS, care cauzeaz fragilitatea la rou;

fosforul confer oelului fragilitatea la rece (fragilitatea laalbastru), reduce plasticitatea materialului;

azotul, oxigenuli hidrogenul formeaz n oeluri oxizi fragili,nitrai sau spaii cu gaze, care devin concentratori de tensiuni i duc lascderea proprietilor mecanice.

Conform domeniului de utilizare oelurile - carbon se mpart ndou categorii mari: de construcie i de scule.

Cele de construcie, la rndul su, se mpart n:- oel-carbon de uz general, obinuit;- oel-carbon de calitate;- oel pentru prelucrare la maini-unelte automate.elurile de construcie cu destinaie general, conform

GOST 380-88, se mpart dup destinaie i dup proprietilegarantate, n 3 grupe: A - livrate dup proprietile mecanice, -livrate dup compoziia chimic, B - dup proprietile mecanice icompoziia chimic.

Ele conin: sulf - 0,055...0,06 %, fosfor - 0,045...0,08 %.Notarea acestui grup de oeluri, conform GOST 380 - 88, se

face cu literele ., urmate de cifrele 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. Aceste cifrenu reprezint nimic, dect numrul ordinar, avnd n cretere

proprietile mecanice i cantitatea carbonului.

7/28/2019 C_SsTM

31/125

29

Simbolul oelului din grupele sau B ncepe cu aceste litere, laprima grup litera A nu se indic. Gradul de dezoxidare (reducerea ieliminarea oxigenului aflat sub form de FeO i, respectiv, eliberarea

fierului) se indic prin adugarea la simbol a literelor: "" - , oel necalmat, "cn" - , oel calmat, sau "nc" - , oel semicalmat. De exemplu: C.1 nc; .3; BC.6 cn.

n Romnia, conform STAS 500/2-80, oelurile carbonobinuite se noteaz cu literele OL sau OT (O - oel, L laminat, T -turnat), urmate de un numr, care indic rezistena minim la rupere

prin traciune, n N/mm

2

. De exemplu: OL - 300, OL - 500, OL - 700,OT - 600 .a.Aceste oeluri se folosesc ca elemente de construcii metalice:

plci metalice de fundaie, parapete de scri, balustrade, plase dearmtur n constructii beton armat, ferme, rame, ine etc.

elul-carbon de calitate se elaboreaz conform GOST 1050-74 n cuptoare Martin i electrice (calmat, semicalmat i necalmat) iposed o compoziie chimic mai precis, precum i cantiti reduse

de elemente duntoare: S, P < 0,04 %.elurile acestui grup se noteaz cu dou cifre care indic

coninutul mediu de carbon n sutimi de procent: 08, 10, 15, 20, ... 85.elurile prevzute pentru executarea pieselor prin turnare dup cifreau liter mare: 15, 45 etc.

Conform STAS 880-80 (Romnia) simbolurile acestor oeluricuprind literele OLC (O - oel, L - laminat, C - de calitate) i cifre,

care indic coninutul de carbon n sutimi de procent: OLC 10, OLC20...OLC 60.elurile-carbon de calitate se produc mai ngrijit i au o

cantitate mai sczut de sulfi fosfor. Calitatea mai bun le face aptepentru confecionarea pieselor importante, solicitate la diferite sarcini,inclusiv la ocuri.

elurile cu coninutul carbonului pn la 0,25 % nu se trateaztermic, dar se supun cementrii, se taneaz uor i posed o

sudabilitate ridicat, iar cele cu C > 0,25 % i mresc eficient duritatea

7/28/2019 C_SsTM

32/125

30

prin tratare termic (clire i revenire).elurile 05, 08, 10, 20 se folosesc pentru producerea

pieselor cu perei subiri (caroseria auto, discuri, aibe etc), 08cn, 10cn

n construcii metalice i alte obiecte (redresoare, evi), efectuate prinsudare.

Din oelurile 40, 50, 55 se produc piese de tip: arbori cotii, roidinate, melci, came, tije etc.

Din oelurile 60, 65 se produc piese cu rezisten ridicat,combinat cu elasticitate: excentrice, arcuri, resorturi etc.

elurile-carbon de scule se caracterizeaz prin calitatea

nalt (S, P < 0,04 %) i cantitatea mare de carbon (0,7... 1,3 % C).Conform GOST 1435-99 ele se noteaz prin litera i cifre,care indic coninutul mediu de carbon n zecimi de procente: 7, 8,9, 10, 12, 13.

n Romnia (STAS 1700-80) simbolizarea include un grup delitere OSC (O - oel, S - scule, C - de calitate) i cifre care, la fel,reprezint coninutul mediu de carbon n zecimi de procent: OSC 7,OSC 8, OSC 10, OSC 11, OSC 13.

elurile de scule pstreaz o duritate i proprieti achietoarebune n condiiile termice pn la 200-250 C.

Din aceast cauz, precum i din cauza clibilitii reduse, dinele se execut scule care lucreaz la viteze de achiere mici saumoderate:

7 - ciocane de forjare la cald, baroase, foarfece, urubelnie,scule de tmplrie, cleti - patent .a.;

8 - punct

toare, matri

e pentru materiale plastice, d

i

pentru piatr.a.;9 ferstrie pentru lemn, piese de uzur la maini agricole,

burghie .a.;10, 12, 13 - filiere, burghie, freze, alezoare pentru metale

moi, calibre, matrie, cuite de strunjire, instrumente chirurgicale,brice, pile etc.

elurile-carbon de calitate i de scule cu coninutul mai redus

de impuriti duntoare (S, P < 0,03 %) se numesc oeluri superioare

7/28/2019 C_SsTM

33/125

31

i la coada mrcii respective se adaug litera A (GOST 1050-88) sauX (STAS 880-88): 45A, 08A, OLC45X etc.

elurile pentru prelucrarea la strunguri automate au o cantitate

ridicat de sulf i fosfor pentru majorarea fragilitii achiei. Ele senoteaz dup GOST 1414-75 prin litera A, urmat de cifra care indicconinutul mediu de carbon n sutimi de procente: A12, A20, A30,A40. Conform STAS 1350-89 oelurile pentru prelucrare la maini-unelte automate se noteaz cu literele AUT urmate de dou cifre, ceindic coninutul mediu de carbon n sutimi de procente: AUT 40,AUT 50 etc.

C. Oelurile aliate

Pentru obinerea proprietilor fizico-mecanice, chimice itehnologice avantajoase n oelurile - carbon n mod voit se introducelemente de impurificare (de aliere). Acest procedeu se numeteprocedeu de aliere, iar oelurile obinute sunt numite oeluri aliate.

Conform GOST 4543-71 oelurile aliate se noteaz cu cifre, care

indic coninutul de carbon n sutimi de procent, urmate de un grup delitere i cifre. Literele reprezint elementul de aliere (A - azot, - bor, B- wolfram, - manganul, D - cupru, K - cobalt. M - molibden, H -nichel, - aluminiu, C - siliciu, X - crom .a.m.d.), iar cifrele ce staudup litere - coninutul acestor elemente n procente. De exemplu: oel18X2H4 posed 0,18 % C, 2 % Cr i 4 % Ni. Lipsa cifrelor n capulrcii sau dup litere nseamn prezena carbonului i a elementelor de

aliere n jurul la un procent, de exemplu : oel 35 are 0,35 % C, ~1% Mn i ~ 1 % Si, sau oel de marc XB 1 % C, 1 % Cr, 1% W, 1% Mn.

n Romnia (STAS 791-80) oelurile aliate sunt notate printr-un grup de cifre, urmat de un grup de litere i la urm un alt grup decifre cu urmtoarea semnificaie: primele cifre arat coninutul mediude carbon n sutimi de procent; literele - simbolurile elementelor dealiere; ultimele cifre indic coninutul mediu, n zecimi de procent, al

elementului principal de aliere, al crui simbol este scris imediat

7/28/2019 C_SsTM

34/125

32

anterior cifrelor. De exemplu: 21 MoMnCr12 care se decifreaz nfelul urmtor - 0,21 este % de C; 0,2 - 0,3 % de Mo; 0,8 - 1,2 % deMn i 1,2 % de Cr.

elurile de construcie slab aliate (cantitatea sumar aelementelor de aliere mai mic de 2,5 %) se folosesc pentru construciimetalice de nalt responsabilitate i ca armtur la producereabetonului armat.

ALIAJE N BAZA CUPRULUI

Cuprul (arama) posed plasticitate ridicat ( ~ 45 %), termo- ielectroconductibilitate foarte nalte, rezistena la coroziune.Temperatura topirii -1083C, greutatea specific 8,9 g/cm3.

Principalele aliaje n baza cuprului sunt: alamele - aliaje ntrecupru i zinc i bronzurile - aliaje ntre cupru i alte elemente, cuexcepia zincului.

Conform GOST 15527-2004 alamele obinuite se noteaz culitera ( ) i cifre, ce indic coninutul de aram n %: 59,

75, 90 etc. Alamele speciale (aliate) se noteaz cu litera urmatde un grup de litere i cifre. Literele reprezint elemente de aliere, iarcifrele-coninutul acestor elemente n ordinea respectiv. De exemplu:C59-1 ( - alam ( ), C - Pb, 59 - % Cu, 1 -% Pb); AH 50-2-3 ( - alam, A Al, H Ni, 50 - % Cu, 2 - % Al, 3 - % Ni).Conform STAS 95-75, 199/1-80, 199/2 (Romnia) notarea alamelorobinuite include simbolurile elementelor de baz (Cu,Zn), urmate de

cifre, care conform coninutul zincului: CuZn 5, CuZn 10, CuZn 40etc. Pentru alame speciale n continuare la acest grup de litere i cifrese adaug simbolurile elementelor de aliere i coninutul lor nprocente (dac cifra lipsete aproximativ 1 %). De exemplu:CuZn33Pb2 are n componena sa 65 % Cu, 33 % Zn, 2% Pb;CuZn40Mn2Al 53 % Cu, 40 % Zn, 2 % Mn i 1 % Al.

Alamele se utilizeaz la fabricarea pieselor, obiectelor cefuncioneaz n mediile agresive - conductelor, evilor, robinetelor,

coliviilor de rulmeni, lagrelor, bucelor, armturilor etc.

7/28/2019 C_SsTM

35/125

33

Bronzurile se noteaz (GOST 5017-74) cu literele . ( )urmate de un grup de litere i cifre; literele indic elementecomponente, n afar cuprului iar cifrele - coninutul acestor

elemente, de exemplu: 10 - 1 se decifreaz n felul urmtor:.- bronz ( ), O - Sn(), - P ( ), 10 - % de Sn,1 - % de P.

n Romnia (STAS 95-76, 203-75 .a.) principiul de notare abronzurilor este tot acelai ca i al alamelor. De exemplu: CuSn 12conine 88 - %Cu i 12 - %Sn; CuSn5Zn5Pb5 conine 85 - %Cu, 5 -%Sn, 5 - %Zn, 5 - %Pb; CuAl10Fe3 87 - %Cu, 10 - %Al, 3 - %

Fe etc.Utilizarea bronzurilor este mult mai larg, datorit varietii decompoziie, i respectiv, a proprietilor nalte mecanice, anticorosive,antifriciune .a. Ele se folosesc la fabricarea conductelor, armturilor,pieselor din industria chimic, flanelor, elicelor la vapoare, paletelorde turbine, furniturilor sanitare, elementelor decorative i de ngrdirela construcii etc.

PARTEA PRACTIC

Partea practic const n examinarea la microscop a probeloraliajelor metalice, identificarea acestor aliaje i completarea (tab.2.1).

Tabelul 2.1Analiza microscopic a aliajelor metalice

Desenulmicrostructurii

Constitueniistructurali

Denumirea icaracteristica

aliajului,marca

Utilizarea nconstruciede maini

7/28/2019 C_SsTM

36/125

34

CONINUTUL DRII DE SEAM1.Denumirea lucrrii.

2.Scopul lucrrii.3.Partea teoretic (cu diagrama Fe-C).4.Partea practic - examinarea i caracterizarea probelor ale aliajelormetalice.

NTREBRI DE CONTROL1. Ce este aliaj metalic?

2. Ce tip de constituenii structurali se obin n aliaje?3. Ce prezint diagrama de echilibru?4. Caracterizai fierul i carbonul.5. Ce este ferita, austenita, cementita, perlita, ledeburita?6. Explicai transformrile n diagrama de echilibru Fe-C.7. Fonte albe: structura, proprietile, utilizarea.8. Fonte cenuii: fabricarea, structura, proprietile, simbolizarea,utilizarea.

9. Fonte maleabile: obinerea, structura, proprietile, simbolizarea,utilizarea.10. Fonte nodulare: obinerea, structura, proprietile, simbolizarea,utilizarea.11. Ce se numete font, oel-carbon?12. Clasificarea oelurilor-carbon.13. Oelurile-carbon de uz general: structura, simbolizarea, utiliza-rea.

14. Oelurile-carbon de calitate: structura, simbolizarea, utilizarea.15.Oelurile-carbon de scule: structura, simbolizarea, utilizarea.16 Oelurile-carbon pentru prelucrare la maini-unelte automate:simbolizarea i utilizarea.17. Oeluri aliate: definirea, clasificarea, simbolizarea, utilizarea.18. Proprietile cuprului.19. Alamele: definirea, clasificarea, simbolizarea utilizarea.20. Bronzurile: definirea, clasificarea, simbolizarea, utilizarea.

7/28/2019 C_SsTM

37/125

35

Lucrarea de laborator nr. 3

LIREA I REVENIREA OELULUI

Scopul lucrrii : cunoaterea tehnologiilor clirii, reveniriii metodelor de determinare a duritii.

Materiale i utilaje: cuptor pentru nclzirea epruvetelor,vase cu medii de rcire, garnitur de epruvete din oel - carbon,aparate pentru determinarea duritii conform metodelor Brinell iRockwell, clete, hrtie abraziv.

NOIUNI GENERALE

Tratamentul termic (T.T.) constituie totalitatea operaiilorde nclzire, meninere i rcire a probelor metalice conform unuiregim determinat, n scopul schimbrii structurii microscopicepentru a le comunica diverse proprieti: rezisten la rupere,duritate, rezisten la uzur, prelucrabilitate etc.

Tratamentul termic poate fi prealabil i final.Tratamentul termic final determin proprietilesuprafeelor de munc ale pieselor finite. Variaia proprietilorelurilor dup tratamentul termic este determinat de schimbareastructurii microscopice.

n prezenta lucrare se studiaz variaia structurii i aproprietilor oelului-carbon dup clire i revenire.

CLIREA OELULUI

Scopul clirii este majorarea duritii i rezistenei la uzarea oelurilor.

Pot fi supuse clirii numai metalele i aliajele ce suporttransformri de faz n starea solid. Temperatura de nclzire sealege mai sus de temperatura transformrilor de faz. Dup

meninerea la aceast temperatur se efectueaz rcirea cu o vitez

7/28/2019 C_SsTM

38/125

36

destul de mare pentru asigurarea unei structuri n afar deechilibru. Dup clire este majorat duritatea i rezistena larupere.

lirea este caracterizat prin temperatura de nclzire,prin timpul meninerii i regimul de rcire.

nclzirea la clire trebuie s asigure structura austeniticsau austenito-cementitic. Prezena structurii feritice nu asigurscopul clirii i poate fi prezent doar n cazuri separate.

Temperatura la nclzire pentru clire se determin pentruelurile hipereutectoide din corelaia tl = A3 (linia GS) +(30...50)C, iar pentru cele eutectoide i hipoeutectoide cu30...50C mai sus de punctul A1 (linia PSK) (fig.3.1).

Meninerea la temperatura de nclzire trebuie s fiesuficient pentru formarea total a austenitei (se determin dupdimensiunile probei i temperatura de nclzire).

Fig. 3.1. Alegerea temperaturii de clire pentru oelurile - carbon

Structura oelurilor dup clire este influenat de viteza delire. Exist dou tipuri de transformare a austenitei suprarcite:prin difuzie (n amestec de ferit cu cementit) i f difuzie (n

martensit).

0,2 0,8 1,2

C

1,6 %, C

700

800

900

1000

1100

A u s t e n i t

Pe+CeII

Au+CeII

Q

SFr

G

0,4 0,6 1,0 1,4 1,8 2

K

2,2600

Pe+FrP

E

Au+Fr

7/28/2019 C_SsTM

39/125

37

Amestecul de ferit cu cementit la transformareaaustenitei prin difuzie, n dependen de gradul de suprarcire saude viteza de rcire, are diverse grade de dispersie i poart

denumirile: perlit, sorbit i troostit.La limitele dintre lamelele de ferit i cementit apar

tensiuni, ce durific oelul.Perlita este un amestec mai grosolan i are duritatea

n limitele 180...250 daN/mm2. Sorbita este mai dispers dectperlita i are duritate de la 250 pn la 350 daN/mm2. Troostitaeste cea mai dens structura cu duritatea de 350...450 daN/mm2.

Transformarea austenitei f difuzie n martensit are locla viteze mai mari de cea critic. Se numete vitez critic delire viteza minim pentru obinerea numai a martensitei.Aceast transformare const n rearanjarea atomilor de fier dinreeaua C.F.C n reeaua C.V.C. cu pstrarea cantitii de atomi aicarbonului.

Prin urmare cantitatea supraabundent a carbonuluimodific reeaua cristalin a fierului i o transform din cubic n

tetragonal. Gradul de tetragonalitate al acestei reele (c/a >1)depinde de cantitatea carbonului (nivelul de suprasaturaie).Martensit este o soluie suprasaturat a carbonului n

fierul cu volum centrat cu reea tetragonal.Sporirea cantitii de carbon n martensit, odat cu

rirea gradului de tetragonalitate, duce la intensificareadistorsiunilor reelei i la majorarea duritii.Alegerea vitezei de rcire se execut cu ajutorul datelor din

tabelul 3.1.

7/28/2019 C_SsTM

40/125

38

Tadelul 3.1Viteza de rcire pentru diverse medii

Mediul de rcire Viteza de rcire,C/s

650...550 300200Soluie de clorur de sodiu n ap(10%)

1100 300

Soluie de sod caustic n ap (10 %) 800 270Acid sulfuric n ap (10 %) 750 300Apa la 18C 600 270Apa la 50C 100 200

Apa la 75C 30 270Ap cu spun 30 200Emulsie de ulei n ap 70 20Ulei de transformator 120 25Ulei mineral de main 150 30

Toate structurile obinute la clire sunt metastabile,

tensionate, fragile i, de aceea, ulterior trebuie supuse revenirii.Revenirea este destinat nlturrii tensiunilor de clire iobinerii structurilor mai stabile.

Exist revenire nalt (temperatura nclzirii ~600C),medie (~400C) i joas (~200C).

Cu ct este mai nalt temperatura de revenire, cu att semicoreaz mai mult tensiunile de clire.

Timpul meninerii la temperatura revenirii depinde de

dimensiunile probei, iar rcirea se produce, de obicei, la aer.

DETERMINAREA DURITII

Duritatea este o caracteristic important a proprietilormecanice.

Se numete duritate proprietatea oricrui material, corp fizicde a opune rezistena la ptrunderea n suprafeele lor unui corpdin exterior, mai duri nedeformabil.

7/28/2019 C_SsTM

41/125

39

Exist cteva metode de determinare a duritii (prinpenetrare, zgriere .a.) Mai frecvente n practic sunt metodele deadncire a penetartorului la presele (cu bil metoda Brinell)

i TC (cu con metoda Rockwel).Determinarea duritii conform metodei Brinell. Prin

aceast metod se determin rezistena pe care o opune unmaterial la ptrunderea n el a unei bile din oel clit de diametrulD sub aciunea unei sarcini constante P care acioneaz un timpdat (fig. 3.2).

Diametrul D al bilei se alege n funcie de grosimeamaterialului. Bilele folosite n practic au diametrele de 10; 5 i2,5 mm. Bila cu diametrul de 10 mm se folosete la piesele cugrosimea de peste 6 mm. Bila cu diametrul de 5 mm este folositpentru piese cu grosimea n limitele 36 mm. La grosimea pieseimai mic de 3 mm se utilizeaz bila cu diametrul de 2,5 mm.

Fig. 3.2. Schema de ncercare a duritii conform metodei Brinell

Alegerea sarcinii P se face n funcie de natura materialului,prin corelaia P = kD2.

Constanta k are valoarea 30 (pentru oeluri i fonte); 10(pentru alame, bronzuri); 2,5 (pentru aliaje antifric iune).

Duritatea Brinell se noteaz HB ( H - prima liter acuvntului englezesc Hardness - duritate; B - prima liter dincuvntul Brinell - metoda Brinell) i este egal cu raportul dintre

sarcina aplicat Pi aria amprentei sferice F, lsate de bil:

h

D

P

d

7/28/2019 C_SsTM

42/125

40

HB = P/F [ daN / mm2 ] .Aria F se obine din corelaia :

22 dDDDF ,unde d este diametrul calotei sferice (amprentei), mm.Pentru comoditate valorile duritilor pentru diametrele d =

2...6 mm sunt calculate i prezentate n tabeluri specializate.Notarea deplin a duritii Brinell conine simbolul HBi valoareanumeric, de exemplu HB 218, HB 400 etc.

Determinarea duritii conform metodei Rockwell. naceast metod se utilizeaz un penetrator (corp de ptrundere) dediamant de form conic cu unghiul la vrf de 120 sau o bil dinel clit cu diametrul de 1,588 mm (fig. 3.3).

Aceast metod permite determinarea duritatiimaterialelor brute i tratate termic. Cu alte cuvinte, metodaRockwell poate fi utilizat pentru determinarea duritii amaterialelor plastice (moale), precum i a materialelor foartedure.

Duritatea Rockwell se noteaz HR (H - Hardness; R -Rockwell - metoda Rockwell) iar valoarea numeric a ei esteinvers proporional cu mrimea adncirii penetratorului. Dreptvaloare a unei uniti de duritate este deplasarea penetratorului la0,002 mm, prin urmare uniti de msur a duritii dupRockwell sunt uniti convenionale.

n funcie de corpul de ptrundere i valoarea sarcinii Pexist trei tipuri de ncercri i notri ale duritii Rockwell: HRA,

HRB i HRC.n timpul acestor ncercri se aplic sarcina iniial 10 daN

(P0) i respectiv suprasarcinile (P1) 50 (scara A), 90 (scara B), i140 (scara C) daN. Notarea duritii materialului examinat serealizeaz cu simbolurile numite (HRA, HRB, HRC) i valoareanumeric, de exemplu HRA 20, HRB 40, HRC 50 etc.

7/28/2019 C_SsTM

43/125

41

Fig. 3.3. Schema de ncercare a duritii conform metodeiRockwell

Pentru a determina duritatea conform metodei Rockwell este

necesar: de lefuit suprafeele de reazem i de ncercare cu ajutorul

hrtiei abrazive; de ales scara respectivi de fixat greutatea respectiv; de fixat penetratorul necesar (pentr scrile A i C - con,

pentru scara B - bil); de aranjat epruveta pe msua durimetrului;

prin ridicarea msuei cu epruveta de efectuat fora iniial(ultima va fi cnd acul mic va coincide cu punctul rou alcadranului durimetrului);

prin deplasarea cadranului de efectuat coincidereagradaiei zero scrii cu acul mare;

de aplicat penetratorului suprasarcina prin apsarea pedalei(nlturarea sarcinii se face n mod automat);

de citit valoarea duritii care se determin prin poziia

acului mare fa de cadran.

hh1

P0 P0

P1

P0

P

7/28/2019 C_SsTM

44/125

42

MODUL DE LUCRU

1. De studiat noiunile teoretice ale lucrrii.2. De desenat partea diagramei Fe-C (vezi fig. 3.1).3. De determinat temperatura de nclzire pentru clirea

probelor n conformitate cu diagrama Fier-carbon(vezi fig. 3.1).

4. De determinat intervalul de timp pentru nclzireaepruvetelor.

5. De determinat viteza de rcire, utiliznd tabelul 3.1.6. De efectuat nclzirea i clirea epruvetelor n

conformitate cu regimurile alese pentru mrcilerespective de oel. Pentru aceasta, dup meninereaepruvetelor la temperaturile necesare, de le rcit n ap,ulei i la aer (cte o prob). n timpul rcirii n api nulei de micat intensiv i energic probele n lichid.

7. De lefuit dup rcire ambele seciuni i de determinat

duritatea conform metodei Rockwell. Rezultatele sevor nscrie n tabelul 3.2.8. De construit curba variaiei duritii n dependen de

viteza de rcire.

CONINUTUL DRII DE SEAM

1. Denumirea lucrrii.

2. Scopul lucrrii.3. Scurte noiuni teoretice (desenai fig. 3.1).4. Rezultatele clirii (tab. 3.2) i graficul duritatea - vitezade rcire cu comentarii.

7/28/2019 C_SsTM

45/125

43

Tabelul 3.2Rezultatele experimentale

Nr.epruvetei

Marcaoelului

Temperaturade nclzire,

C Timpul

expoziziei,min

Mediulde

cire

Vitezade

cire,C/s

Duritatea,HRC

Structuraconform

TT

1 Ap

2Ulei de

main3 Aer

NTREBRI DE CONTROL

1. Ce este tratamentul termic i ce modaliti de tratamenttermic cunoatei?2. Care aliaje se clesc?3. Ce reprezint clire i revenire?4. Cum se alege temperatura de clire?5. Structura oelurilor dup clire.6. Caracteristica perlitei, sorbitei i troostitei.7. Care este viteza critic de clire?8. Ce reprezint martensit?9. Menirea i tipurile revenirii.

10. Modalitile de determinare a duritii.11. Ce este duritatea?12. Metoda Brinell : caracteristica, metodica, notarea.13. Metoda Rockwell: caracteristica, metodica, notarea.14. Cum influeneaz viteza de rcire asupra duritii?

7/28/2019 C_SsTM

46/125

44

Lucrarea de laborator nr. 4

EXECUTAREA FORMEI TEMPORARE N DOU RAME

CU MODEL SECTANT

Scopul lucrrii: studierea fazelor de elaborare i realizarea proceselor tehnologice de turnare n forme temporare.

Utilaje, materiale, scule: amestec de formare, amestec demodel i de umplutur; miez, confecionat prealabil din amestecde miez; pudr de model; rame de formare (inferioar isuperioar); modelele reelei de turnare (piciorul plniei,sufltorul, capttorul de zgur etc.); planet sau plac deformare; tasator manual, sit, lanet, troil, croet, rigl de lemnsau de metal, vergea-ac de oel, lopat.

NOIUNI GENERALE

Turnarea este procedeul tehnologic de realizare a pieselor

prin solidificarea aliajului topit ntr-o form adecvat scopuluiurmrit.Metodele diverse de turnare se pot clasifica n modul urmtor:

- turnarea n forme temporare din amestec de formare obinuit;- procedee speciale de formare i turnare.

Folosirea turnrii, ca procedeu tehnologic, este dictat decaracterul produciei care poate fi individual (sub 100 buci), deserie mijlocie 500 5000 buc., de mas - peste 20 000 buc.,

realizndu-se importante avantaje tehnico-economice fa de alteprocedee.

Fluxul tehnologic al procesului de turnare n forme temporareconst din urmtoarele etape:

7/28/2019 C_SsTM

47/125

45

4.1. Elaborarea procesului tehnologic4.1.1. Proiectarea piesei turnate:

Fig. 4.1. Desenul piesei

Dup desenul piesei turnate (fig.4.1), conform GOST3.1125-88, se noteaz indicaiile tehnologice, necesare pentruconfecionarea modelului i formei miezului, precum idescrierea tuturor fazelor de executare, stabilire i calculul reeleide turnare etc., inndu-se seam de criteriul de baz: asigurareacalitii superioare a piesei i utilitatea economic.

Principalele operaii sunt:

4.1.2. Alegerea planului de separaieLa aceast etap se va ine cont de faptul c pileresponsabile i masive se cere a fi amplasate n semiformainterioar, deoarece n partea de sus a piesei se acumuleaz multedefecte: goluri, retasur, incluziuni nemetalice etc. Se va ine contde comoditatea formrii i demulrii (extragerii modelului)(fig.4.2).

E necesar ca suprafeele de baz, prelucrate ulterior prin

chiere s fie instalate n aceiai semiform. Planul de separaie a

Fig. 4.2. Stabilirea planului de separaie a adaosurilor

7/28/2019 C_SsTM

48/125

46

modelului (M) i formei (F) se noteaz pe desenul piesei turnate,indicnd superiorul (S) i inferiorul (I) ei. Pe desenul miezului seindic direcia de umplere a cutiei de miez i deschiderea cutiei de

miez.4.1.3. Stabilirea adaosurilorPentru confecionarea modelului se vor prevedea trei tipuri de

adaosuri:- adaosuri de prelucrare (3, fig.4.2), prevzute doar pe

suprafeele ce vor fi prelucrate ulterior prin achiere (sestabilesc conform GOST 1855-75, 26645-88 i se schimb nfuncie de natura aliajului i dimensiunile piesei turnate de la2,0 pn la 10,0 mm);

- adaosuri de contracie (3, fig.4.2), ce reprezint un surplusdimensional , prevzut pentru a compensa contracia n starelichid a piesei turnate. Coeficientul de contracie se ia nfuncie de natura aliajului, bunoar: fonta cenuie 1 %,font maleabil 1,5 %, oel carbon 2 %, bronz 1,5 %,alam 1,75 %, aliaje de aluminium 1,5 %;

- adaosuri tehnologice (1,2, fig.4.2) reprezint surplusuri dematerial prevzute pe unele suprafee ale pieselor turnate icuprind adaosuri la turnarea golurilori gurilor mici, sporuride nclinare a pereilor piesei turnate, adaosuri suplimentarepentru fixarea piesei, nervuri etc.La proiectarea piesei turnate se vor lua n considerare acele

variante tehnologice, care necesit folosirea unor adaosuritehnologice i de prelucrare ct mai reduse. La confecionarea

modelului se prevd coniciti, nclinri constructive i raze deracordare, care sunt necesare pentru facilitarea demulrii.

Stabilirea dimensiunilor miezurilor dup GOST 38606-74,185575 (fig.4.3).

Fig. 4.3. Desenul piesei turnate cu miez

7/28/2019 C_SsTM

49/125

47

4.2. Realizarea materialelor i rechizitelor necesare4.2.1. Confecionarea modeluluiModelul (fig.4.4) reprezint reproducerea suprafeei

exterioare a piesei de turnat, cu ajutorul cruia se obine amprenta(negativul piesei) n form.

Pentru piesele simple modelul const, de obicei, din dousemimodele, ajustate una peste cealalt prin cepuri de ghidare (3,fig.4.4) dup planul de separare. Pentru comoditatea demulrii,semimodelul inferior este prevzut cu buc cu filet (4, fig.4.4).

Dimensiunile modelului vor depi dimensiunile piesei finitela valoarea tuturor adaosurilor prevzute. n afar de aceasta

modelul va fi prevzut cu:- proeminene, numite rci (2, fig.4.3) pentru sprijinirea iasigurarea unei anumite poziii ale miezului n form;

- conicit i (1, fig.4.4) ai pereilor verticali n vederea uneistrri mai bune a amprentei la demulare (valoareaconicitilor nu depte 1-3).Modelul este confecionat din lemn (pentru produse unicate i

serie mic), mase plastice sau aliajele de aluminiu - pentru seriimari i de mas, n aceste cazuri ele pot fi aplicate pe plcimetalice, alctuind un ansamblu denumitplac de model.

Modelele din lemn se protejeaz mpotriva umezelii prinvopsire n culori convenionale: rou pentru font, albastru pentruel, galben pentru neferoase.

rcile miezului se vopsesc n negru, n timp ce suprafeelede asamblare a semimodelelor - n verde. Durabilitatea miezurilor

Fig. 4.4. Modelul n ansamblu

7/28/2019 C_SsTM

50/125

48

constituie 100-200 forme (lemn) i 70 000 150 000 (plastic saumetal).

4.3. Prepararea amestecurilor de formareAmestecul de formare este alctuit din nisip cuaros, argil,

diferite adaosuri i ap.Nisipul confer refractaritate amestecului i conine cca 98 %

de SiO2. Argila se conine n cantiti de 20 50 % i se remarcprin plasticitate i refractaritate nalt. Adaosurile sunt folositepentru mbunirea proprietilor tehnologice astfel, pentrurirea permeabilitii i compresibilitii se folosesc: rumegu delemn, pleav, turbe, iar pentru refractaritate cocs, grafit, crbuneetc. Apa ndeplinete funcia de liant.

Amestecul de formare poate fi: de model (proaspt cernut),care vine n contact direct cu modelul i de umplere (regenerat) cu care se umple spaiul liber din ramele de formare. n seciile deformare mecanizat se folosete un singur amestec de formare,denumit unic. Seciile de preparare a amestecurilor de formare

sunt dotate cu utilaje de sfrmare, omogenizare, clasare, sortarei regenerare.Amestecurile de formare trebuie s respecte urmtoarele

condiii tehnice:a) refractaritate ridicat rezistena la temperatura ridicat

a metalului topit;b) plasticitate proprietatea de a se modela uor i a

forma exact amprenta;

c) rezisten mecanic rezistena opus presiuniiexercitate de metalul lichid n form;

d) permeabilitate proprietatea de a permite eliminareagazelor din form;

e) compresibilitate proprietatea de a ceda presiunii ffisurare sub aciunea metalului topit.

Amestecurile de miez se obin din nisip cuaros n amestec

cu liani organici: dextrin, melas, leie sulfuric, ulei, colofoniu,

7/28/2019 C_SsTM

51/125

49

silicat de natriu. Pentru mrirea rezistenei deseori se armeaz cureele din srm sau cu cuie de oel. Amestecurile de miez trebuie corespund acelorai proprieti ca i cele de formare, ns la

un grad mai nalt.

4.4. Confecionarea miezurilorMiezul, (fig.4.5) servete pentru obinerea suprafeelor i

cavitilor interioare ale piesei turnate, iar uneori i celorexterioare. Miezul, (1, fig.4.6) se execut prin ndesareaamestecului de miez n cutia de miez (fig.4.6), format din doujumi (2, fig.4.6), strpunse de clem (3, fig.4.6). Dup batere,cutia se deschide i miezul primit este trimis la uscare.

4.5. Reele de turnareUmplerea cavitii formei cu metalul lichid se realizeaz

printr-un sistem de canale, care se numete reea de turnare. Eatrebuie s asigure umplerea rapid i linitit a formei f a seforma stropi sau vrtejuri i f a se distruge pereii formei subaciunea dinamic a jetului de metal, s rein zgura, incluziunile

nemetalice, s repartizeze corect temperatura n form. Reeaua deturnare este constituit din:

a) plnie care are o form tronconici este destinat primiriimai uoare a metalului lichid i meninerii debitului dealiaj lichid. Plnia reine parial o cantitate de zgur iimpuriti, mbunind calitatea pieselor turnate;

b) piciorul plniei este canalul vertical care leag plnia de

colectorul de zgur;

Fig.4.5 Miezul

Fig. 4.6. Cutia de miez

7/28/2019 C_SsTM

52/125

50

c) colectorul de zgur este un canal orizontal ce leagpiciorul plniei de alimentator. El reine zgura, oxizii,spuma i asigur ptrunderea linitit a metalului lichid n

alimentator. Colectorul are seciune trapezoidal cunime i lungime relativ mari pentru a da posibilitatezgurii s se ridice la suprafa, datorit greutii specificemai mici;

d) alimentatorii sunt zonele de atac ale metalului n cavitateaformei. Ei au seciune trapezoidal la plecare idreptunghiular la intrarea n pies cu o cretere uoar deseciune pentru a reduce viteza metalului;

e) sufltoarele sunt prevzute pe punctele superioare alemodelului i reprezint canale cu ieire la suprafa princare este dezlocuit aerul din cavitatea formei, se degajgazele i prin intermediul crora se supraalimenteazforma, la necesitate. Rsufltoarele mai servesc i casemnalizatoare ale finalizrii turnrii metalului lichid;

f) maselotele sunt rezervoare, care se umplu cu metal pentru

alimentarea suplimentar a pieselor la solidificare nscopul evitrii retasurii. Se prevd pe pile de vrf alepieselor turnate din aliaje cu contracie mare.

Aria seciunilor transversale ale elementelor reelei de turnarese calculeaz ncepnd cu alimentatorul. Raportul ariilorseciunilor transversale este urmtorul: Fa Fc.z. Fp.p.= Fa: Fc.z.:Fp.p.= 1:1,1:1,5 (pentru font cenuie) sau 1:1,2:1,4 (pentru oel).

Reelele de turnare pot fi convergente (seciunea minim este laalimentator) folosite pentru font, oeluri, alame i divergente(seciunea minim este la baza piciorului plniei), folosite pentrufonte albe, aluminiu, magneziu .a.

4.6. Alte rechiziteRamele de formare sunt nite cadre rigide i trainice din

materiale metalice n care se ndeas amestecul de formare. Pentru

centrarea ramelor se folosesc buce i dibluri de ghidare.

7/28/2019 C_SsTM

53/125

51

Sculele de formare servesc pentru ndesare (btoare,tasatoate, ciocane, troile etc.), i finisarea formei (mistrii, lancete,rigle etc.).

4.7. Procesul tehnologic de executare a formeitemporare

n tabelul 4.1. este prezentat schematic ordineaoperaiunilor n cazul executrii formei de turnare pentru pies dinfig. 4.1.

Tabelul 4.1Ordinea executrii formei de turnare

Nr.operaie.

Denumirea operaiei Schema operaiei

1 2 3

1ezarea pe sol a

planetei

2

ezarea rameiinferioare pe planet

cu dispozitivul de

ghidare n jos

3

ezareasemimodelului

inferior cu planul deseparaie pe planet

4

Cernerea amesteculuide model pestesemimodel i

ndesarea lui cudegetele

5

Tasarea (ndesarea)amestecului de

formare cu parteaconic a tasatorului n

cercuri concentrice

7/28/2019 C_SsTM

54/125

52

Tabelul 4.1 (continuare)1 2 3

6Tasarea (ndesarea)amestecului de

formare cu partea lata tasatorului n

cercuri concentrice

7

zuirea surplusuluide amestec ( 1- linial)i xecutarea canalelorde aerisire ( 2 ver-gea metalic)

8

sturnarea rameiinferioare cu 180 0 , i

ezarea acesteia peplanet

9

Asamblareasemimodeluluisuperior cu cel

inferior prin cepurilede ghidare

10

ezarea ramei

superioare ghidat perama inferioarifixarea acesteia

11

Plasarea modelelorpentru canalele

verticale ale reelei deturnare

7/28/2019 C_SsTM

55/125

53

Tabelul 4.1 (continuare)1 2 3

12 Repetarea operaiilor

4,5,6,7

13

Extragerea modelelorpentru canale vertica-le ale reelei de turna-re, executarea plnieide turnare i a canale-

lor de aerisire

14

Demontarea ramelor,extragerea semimo-delelor (demularea) iasamblarea acestorampreun cu miezulpentru obinerea for-

mei de turnare asamblate. Turnarea

15

Solidificarea i rci-rea.Dezbaterea i extra-gerea piesei turnate

16Retezarea reelei deturnare i curirea

7/28/2019 C_SsTM

56/125

54

MODUL DE LUCRU

1. Studiai noiunile generale i succesiunea operaiilor de

formare.2. Executai manual forma unei piese.3. Elaborai procesul tehnologic al unei piese date conform

variantei A sau B.4. Stabilii adaosurile de prelucrare i contracie (tab.4.2).5. Executai urmtoarele desene:a) schia piesei cu indicaiile de turnare;b) schia modelului piesei i a miezului;c) schia formei asamblate;d) schia reelei de turnare;e) forma gata de turnare.

Variantele piesei turnateVarianta A

d1

d2

d3

l3

l2

1

l4

l5 l6d

5 d4

d6

Sub

vari-

a

nta

Dimensiuni, mm

Cla

sade

executare

d1 d2 d3 d4 d5 d6 l1 l2 l3 l4 l5 l6

1 300 180 116 60 134 220 550 132 94 320 160 190 1 Font

2 200 80 16 20 70 120 400 60 40 220 80 90 2 el

3 400 280 216 120 234 320 650 232 188 420 260 290 1 Font

4 450 330 266 170 284 370 700 282 248 470 320 340 2 el

5 500 380 310 220 334 420 750 342 290 520 370 390 1 Font

6 550 430 366 270 384 470 800 392 340 570 420 440 2 el

7 600 480 416 320 434 520 850 440 300 440 460 490 1 Font

8 650 500 450 370 480 570 900 490 350 490 500 510 2 el

7/28/2019 C_SsTM

57/125

55

Varianta B

135

4

d5

d3

d2

d1

h2

h1

h3

Subvari-

anta

Dimensiuni, mm

Clasade

executare

Materia-

lul

d1 d2 d3 d4 d5 h1 h2 h3

1 300 290 150 100 80 130 100 10 1 el2 350 340 200 120 90 160 130 20 2 Font3 400 350 240 130 100 200 160 20 1 el4 450 355 300 140 110 230 200 20 2 Font5 500 357 340 150 120 260 230 30 1 el6 550 360 380 160 130 300 260 30 2 Font7 600 363 420 170 140 340 300 30 1 el8 650 365 460 180 150 380 340 40 2 Font

Tabelul 4.2Adaosurile de prelucrare a pieselor turnate, mm pentru

Rz 40-80 (GOST 26645-88) (valoarea mai mic a adaosuluicorespunde clasei I-i de executare, cea mare clasei a II-a)

Dimensiunide gabaritmaximal,

mm

Poziiasuprafeeila turnare

Dimensiunea nominal, mm

Pn

la50

dela50

pn

la120

dela120

pn

la260

dela260

pn

la500

dela500

pn

la800

1 2 3 4 5 6 7

Piese turnate din font cenuie

7/28/2019 C_SsTM

58/125

56

Tabelul 4.2 (continuare)1 2 3 4 5 6 7

120-160 sus 2,5-4,0 3,0-4,5 3,0-5,0jos, lateral 2,0-3,0 2,5-3,5 2,5-4,0

260-500 sus 3,5-4,5 3,5-5,0 4,0-6,0 4,5-6,5jos, lateral 2,5-3,5 3,0-4,0 3,5-4,5 3,5-5,0

500-800 sus 4,5-5,0 4,5-6,0 5,0-6,5 5,5-7,0 5,5-7,5jos, lateral 3,5-4,5 3,5-4,5 4,0-4,5 4,5-5,0 4,5-5,5

800-1200 sus 5.0-6.0 4.0-5.0 4.5-5.0 4.5-5.0 5.0-5.5jos, lateral 3.5-4.0 4.0-5.0 4.5-5.0 4.5-5.0 5.0-5.5

1250-2000 sus 5.5-7.0 6.0-7.5 6.5-8.0 7.0-8.0 7.0-9.0jos, lateral 4.0-4.5 4.5-5.0 4.5-5.5 5.0-5.5 5.0-6.5

Piese turnate din oel

7/28/2019 C_SsTM

59/125

57

NTREBRI DE VERIFICARE

1.Ce reprezint procesul de turnare?

2.Ce componente servesc la prepararea amestecurilor deformare i de miez?

3.Care este destinaia elementelor reelei de turnare?4.Care este deosebirea dintre piesa finiti modelul acesteia?5.Care este consecutivitatea formrii?6.Ce este i cum se confecioneaz modelul?7.Ce este i cum se confecioneaz miezul?8. Cum se alege planul de separare?9. Cum se determin adaosuri?

10.Condiii tehnice impuse amestecurilor de formare i de miez.11.Destinaia rechizitelor de formare temporar (manual).

7/28/2019 C_SsTM

60/125

58

Lucrarea de laborator nr. 5

STUDIEREA PROCESULUI DE LAMINARE A

METALELOR

Scopul lucrrii: studierea condiiilor de laminare ideterminarea parametrilor tehnologici la prelucrarea metalelorprin laminare, studierea utilajului tehnologic.

Utilaje, materiale, scule: laminor de laborator, benzi deplumb sau aluminiu, ubler.

NOIUNI GENERALE

Laminarea este procedeul de prelucrare prin deformareplastic, realizat prin trecerea forat a semifabricatului prinspaiul dintre doi cilindri care se rotesc n sensuri contrare.

Schema de principiu a procesului de laminare esteprezentat n figura 5.1. Semifabricatul iniial 1, cu lungimea l0,

imea b0, i grosimea h0, se introduce ntre cilindrii 2,rezultnd n final produsul 3, cu dimensiunile l1, b1, h1.

Fig.5.1. Schema de principiu aprocesului de laminare i geometriazonei de deformare

Nemijlocit deformrii metalul este supus n spaiu dintre

cilindri, aflat ntre punctele de contact AGi jocul (deschidere)

bm

b1

b0

h0

EB

O

F

CG

D

Vc

Vc

A

1

2

3

h1x

7/28/2019 C_SsTM

61/125

59

ntre cilindri BC (fig. 5.1). Aceast zon (ABCG) poartdenumirea de focar de deformare. Parametrii geometrici de bazai cruia sunt: ( AOB) - unghiul de prindere, arcul decontact AB, lungimea focarului AE, grosimea h0 la intrare i h1la ieire, limea b0 la intrare i b1 la ieire.

Ca semifabricate iniiale se folosesc: lingouri, bare(blocuri) turnate continuu, produse laminate n prealabil(blumuri, brame, agle, platine) etc.

Prin laminare se obin bare cu seciunea ptrat, rotund,hexagonal, oval etc. de dimensiuni standardizate precum iprofiluri: cornier, profil n I, profil n U, profil n T, profil n Zcu dimensiuni n conformitate cu STAS sau GOST, tablegroase, table subiri, evi cu custur i f custur, profilurispeciale.

n timpul laminrii se produce o reducere a grosimii -h = h0- h1, cretere a limii b = b1- b0 i a lungimiil = l1- l0 semifabricatului.

Laminarea substanial modific proprietile

materialelor. Se modific structura dendritic a metalului turnatn gruni disperi, se lichideaz poroziti i microfisuri, semicoreaz segregarea, se formeaz macrostructura fibroas, cemajoreaz proprietile mecanice.

Condiia de prindere a semifabricatuluiCondiia de prindere a semifabricatului se determin

prin analiza forelor ce acioneaz n punctul de contact A (fig.5.2).

Fig.5.2. Condiia de prindere a

semifabricatuluiPy

0

XE

FxPxNx

N

F

A

7/28/2019 C_SsTM

62/125

58

n zona de contact, n momentul prinderii materialului,ntre cilindrii de laminare i materialul ce se lamineazacioneaz dou fore: fora radial de deformare N i fora

tangenial de antrenare F (datorit frecrii):F = f N,

n care feste coeficientul de frecare.Componenta vertical Py a rezultantei P, denumit for

de deformare, are un efect de compresiune asupra materialului,provocnd reducerea nimii semifabricatului.

Componenta orizontal Px a rezultantei P determinantrenarea semifabricatului ntre cilindri.

Prin urmare condiia necesar de prindere este:Fx Nx , sau

F cos > N sin .Respectiv F / N > tg sau tg > tg ,

unde este unghiul de frecare.Avnd n vedere relaia F = f N rezult c coeficientul

de frecare feste egal cu tg :f tg .

adar, condiia de prindere la laminare se exprim curelaiile: f > tg , respectiv tg > tg sau > .

Geometric unghiul de prindere se determin dinrelaia:

cos = 1 - h / D,unde D este diametrul cilindrilor.

n dependen de condiiile de laminare valorileunghiului sunt de 6 - 8 pentru laminarea la rece cu cilindriinetezi i 18 - 22 pentru laminarea la cald cu cilindri profilai.

Lungimea zonei de deformare ld poate fi determinat dinrelaia:

ld = R sin (din ABE) sau ld hR .

7/28/2019 C_SsTM

63/125

59

Parametrii tehnologici ai procesului de laminare

Laminarea poate fi caracterizat prin valorile absolute i

relative de deformare, i numrul de treceri. Valorile absolutesunt: reducerea absolut h = h1 h0, irea absolutb = b1 b0i alungirea absolut l = l0 l1, iar cele relative -gradul de deformare i coeficienii liniare de deformare , i .

Gradul de deformare se determin prin valoareareducerii relative din relaia:

%100hh%100h hh 0010 ,

unde: h - reducerea absolut;h1 - grosimea final dup deformare;h0 - grosimea iniial a semifabricatului nainte de

deformare.Procesul de laminare poate fi caracterizat cu urmtorii

coeficieni de deformare: coeficientul de reducere (eboare) = h0/h1, coeficientul de l ire = b1/b0, coeficientul delungire = 1/0.

La laminare se respect una din legile de baz aproceselor de prelucrare a materialelor prin deformare plastic -legea volumului constant. n conformitate cu aceast lege sepoate scrie:

h1b1l1 = h0b0l0.

Utilaje folosite n procesul ale laminare

Principalul utilaj folosit la laminare se numete laminor.Laminorul este un complex tehnologic de maini i agregatecare execut nu numai laminarea propriu-zis, ci i transportuli prelucrarea ulterioar.

7/28/2019 C_SsTM

64/125

60

ile componente principale ale laminorului (fig. 5.3)sunt: 1- motorul electric; 2 i 3 - mecanismele de transmisiedintre motori cilindrii laminorului 5; compuse din reductorul

2; caja de angrenare 3 cu roi dinate i arborii de cuplare 4; 6 -caja de laminare; 7 - mecanismele de reglaj (ce servesc lamodificarea distanei dintre cilindri), ghidajele (ce servesc ladirijarea i conducerea metalului).

Fig.5.3. Schema laminorului

MODUL DE LUCRU

1. Studiai noiunile generale ale procesului.2. Studiai utilajele folosite la laminare.3. Executai laminarea unei benzi de plumb (3 - 4 treceri),

fixnd modificrile dimensionale, completai tabelul 5.1.

7123

456

7/28/2019 C_SsTM

65/125

61

Tabelul 5.1Rezultatele msurrilori calculelor

Nr.

trecerii Dimensiunileiniiale,

mm

Dimensiuniledup trecere,

mm

,%

1 h0 b0 l0 hi bi li234

CONINUTUL DRII DE SEAM1. Denumirea lucrrii.2. Scopul lucrrii.3. Sintez a aspectelor teoretice ale laminrii.4. Schema zonei de deformare (vezi fig. 5.1), a condiiei

de prindere (vezi fig. 5.2) i a laminorului (vezifig.5.3).

5. Calculele necesare pentru completarea tabelului 5.1.NTREBRI DE CONTROL

1.Ce prezint procesul de laminare?2.Ce modificri sufer materialul la laminare?3.Care sunt pile constituente ale laminorului?4.Care e cauza apariiei devansrii i scopul determinrii

ei?

5.Care sunt elementele geometrice ale zonei delaminare?

6.Care sunt parametrii tehnologici ai procesului delaminare?

7.Cum se determin condiia de prindere la laminare?

7/28/2019 C_SsTM

66/125

62

Lucrarea de laborator nr. 6

SUDAREA CU ARC ELECTRIC DESCOPERIT

(MANUAL). STUDIEREA SURSELOR PENTRU ARC LASUDARE I STABILIREA REGIMULUI DE SUDARE

Scopul lucrrii: studiul bazelor fizice ale procedeului desudare cu arc electric i al surselor de curent pentru arc la sudare,stabilirea regimului de sudare.

Materiale i utilaje necesare:post de sudare, prevzut cusurs de curent, electrozi, portelectrod, plci de oel pentru probe,materiale pentru protecia muncii (or de piele, mnui de piele,jambiere de piele, masc de sudur).

NOIUNI GENERALE

Sudarea este un procedeu tehnologic de prelucrare amaterialelor care const n obinerea mbinrii nedemontabile ntre

dou sau mai multe piese. Pentru ca mbinarea sa aib loc, estenecesar s apar fore de legtura ntre atomii corpurilorasamblate, adic s se realizeze distana de ordinul razeloratomice ntre ei.

Starea energetic, necesar apropierii indicate, se poate realizaprin nclzirea pilor de mbinat (sudarea prin topire), sau prinaplicarea unei presiuni ntre suprafeele de mbinat (sudarea prinpresiune), sau combinat prin aplicarea celor dou metode.

Realizarea unei sudri prin topire se produce prinurmtoarele faze:

- topirea marginilor pieselor n locul sudrii i a metaluluide adaos (electrod);

- formarea bii metalice comune din metal topit a pieselorde mbinare i a metalului de adaos;

- solidificarea bii metalice cu formarea sudurii dintre piesele

mbinate.

7/28/2019 C_SsTM

67/125

63

n calitatea sursei de cldur la mai multe tipuri de sudareprin topire se utilizeaz energia electric. Iar cele mai importantesurse electrice de cldura utilizate la sudare sunt: 1 - descrcrile

electrice n medii gazoase i 2 - efectul Joule, dezvoltat nconductori de curent electric de tip solid sau lichid.

Pentru un mare numr de modaliti de sudare prin topire,drept surs de cldur, servete fenomenul, numit arcul electric.Arcul electric este o descrcare electrica ntr-un mediu gazos(aer), nsoit de producerea unei mari cantiti de cldur i deradiaii luminoase. Arcul electric se formeaz ntre doi electrozi(rolul unui electrod poate s-l execute piesa sudat).

Fenomenul de trecere a metalului prin arcul electric nsensul electrod - pies poart denumirea de transfer de metal prinarc.

n condiii normale i la temperaturi obinuite, aerul esteun izolant ru conductor de electricitate. Pentru trecereacurentului electric, este necesar ionizarea spaiului n care seproduce arcul electric. Sub influena potenialului de ionizare

(tensiunea cmpului electric care accelereaz electronii metalului,productor de electroni, n aa msur nct ciocnindu-se cuatomii gazului (aerul), sa-l ionizeze), electronii emii de catod(polul minus) sunt respini spre anod (polul plus).

n drumul lor ei lovesc moleculele de gaze (aer), pe care ledisociaz n ioni pozitivi i n electroni. Aadar, n spaiul gazospurttorii de curent electric devin electronii, care sunt dirijai spreanod, i ionii pozitivi, atrai de catod.

7/28/2019 C_SsTM

68/125

64

Fig. 6.1. Arcul electric de sudare:1) electrod; 2) pies de sudat;3) catod (zona catodic -Lca);4) anod (zona a