curs2 final

20
CURS 2 MOBILIER DIN MATERIALE METALICE – TEHNOLOGIE 2.1. Istoric Utilizarea materialelor metalice în construcţia mobilierului se pierde în negura timpului: - în antichitatea egipteană, greacă şi romană acum cca. 3500 ani se cunoştea fierul, cuprul şi bronzul. - primele realizări de mobilier pe scară industrială folosesc fonta albă turnată, ce nu putea fi prelucrată mecanic sau prin aşchiere; - se utilizează apoi fonta cenuşie, mai maleabilă, totuşi piesele sunt grele, rigide şi fragile; - oţelul înlocuieşte fonta, putându-se prelucra şi asambla uşor, având o mare rezistenţă şi elasticitate; - oţelul inoxidabil rezistă la coroziune, are elasticitate superioară şi este uşor de întreţinut; - aluminiul, produs spre sfârşitul sec. XIX iar din sec. XX aliajele cu magneziu sunt folosite parţial în structura mobilierului. În imaginile de mai jos se prezintă o selecţie subiectivă a câtorva modele de scaune cu schelet metalic, realizate în secolul XX (figurile 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 şi 2.10). Figura 2.1. Marcel BREUER – „Cesca”, 1927 – 1928, tuburi din oţel cromat, şezut şi spătar din Figura 2.2. Marcel BREUER – „Wassily”, 1925 – 1927, tuburi din oţel nichelat, şezut şi spătar Figura 2.3. Ludwig MIES VAN DER ROHE „Barcelona”, 1929, schelet din oţel plat cromat, şezut piele Figura 2.4. LECORBUSIER - şezlong, 1928, saşiu tub metalic şi tablă pictată, şezut din pânză

Upload: erikaboth

Post on 20-Nov-2015

48 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

CURS 2MOBILIER DIN MATERIALE METALICE TEHNOLOGIE

2.1. Istoric

Utilizarea materialelor metalice n construcia mobilierului se pierde n negura timpului:

n antichitatea egiptean, greac i roman acum cca. 3500 ani se cunotea fierul, cuprul i bronzul.

primele realizri de mobilier pe scar industrial folosesc fonta alb turnat, ce nu putea fi prelucrat mecanic sau prin achiere;

se utilizeaz apoi fonta cenuie, mai maleabil, totui piesele sunt grele, rigide i fragile;

oelul nlocuiete fonta, putndu-se prelucra i asambla uor, avnd o mare rezisten i elasticitate;

oelul inoxidabil rezist la coroziune, are elasticitate superioar i este uor de ntreinut;

aluminiul, produs spre sfritul sec. XIX iar din sec. XX aliajele cu magneziu sunt folosite parial n structura mobilierului.n imaginile de mai jos se prezint o selecie subiectiv a ctorva modele de scaune cu schelet metalic, realizate n secolul XX (figurile 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 i 2.10).

2.2. Materiale metalice utilizate n construcia de mobilier2.2.1. Definiie, clasificare i importana lor

Material metalic: orice metal sau aliaj metalic care se utilizeaz la fabricarea mainilor, componentelor de mobilier i design, instalaiilor, etc.,Metal: orice element din tabelul periodic al elementelor care are n structura sa electronic pe straturile energetice superioare 1-3 electroni liberi i a crui conductibilitate electric descrete pe msura creterii temperaturii.Din cele 105 elemente cunoscute (94 elemente naturale) din sistemul periodic al elementelor, majoritatea sunt metale. Metalele la temperatura ambianta se gsesc n stare: 80 solide, 11 gazoase i 3 lichide (Hg, Cs, Ga). Metalele sunt corpuri simple, au luciu metalic, se pot forja, sunt bune conductoare de cldur i electricitate.nceputurile civilizaiei noastre sunt strns legate de cunoaterea i folosirea metalelor. De la cele 7 metale ale lumii antice Au, Cu, Fe, Pb , Sn, Ag, Hg pn la elementul metalic cu numrul atomic 101 numit hafniu au trecut multe milenii i pe msur ce metalele au fost descoperite i cunoscute, omul le-a folosit n scopul satisfacerii nevoilor sale mereu crescnde i pentru progresul societii.O clasificare a metalelor ar fi:

metale feroase (din grupa fierului);

metale neferoase ( sau colorate) - restul metalelor.

Metalele neferoase, dup greutatea specific (duritate), se mpart n: metale neferoase uoare, cu < 5000 kg/m3 (5 g/cm3 ) - (Litiu, Sodiu, Potasiu, Rubidiu, Cesiu, Beriliu, Magneziu, Calciu, Bariu, Aluminiu), i metale neferoase grele , cu > 5000 kg/m3 (Cupru, Zinc, Cadmiu, Mercur, Staniu, Plumb, Crom, Cobalt, Nichel)De precizat c n practic (tehnic) metalele se ntrebuineaz mai mult sub form de aliaje. Aliajul metalic este rezultatul solidificrii unei topituri formate din metale la care pot fi asociate i nemetale care prezint solubilitate total n stare lichid i au sau nu solubilitate n stare solid. Atenie! Aliajele metalice pot fi obinute i prin sinterizare (metalurgia pulberilor).Ca i metalele, aliajele pot fi clasificate n dou mari categorii: aliaje feroase - fonte i oeluri i aliaje neferoase alame (Cu-Zn), bronzuri (Cu-Sn), aliaje pe baz de aluminiu, magneziu, etc.

Aliajele Fe C pot fi analizate utiliznd diagrama de echilibru Fe Fe3C din figura 2.11.

Figura 2.11. Diagrama de echilibru Fe-Fe3C

Oelurile sunt aliajele Fe C cu pn la 2,11 %C

Fontele albe sunt aliajele Fe C cu peste 2,11 % C (2,11-6,67)

Metale preioase

Un numr de 8 elemente din sistemul periodic al elementelor sunt cunoscute sub denumirea de metale preioase sau nobile: Au, Ag, Pt, Pd, Ru, Rh, Ir i Os.

Termenul de nobil definete stabilitatea chimic a elementului, iar termenul de preios definete valoarea intrinsec a metalului. Rezult, deci, c cele 8 metale nobile sunt i metale preioase, dar nu toate metalele preioase sunt i nobile.

Dup unii autori, metalele preioase sunt Au, Ag, Pt i metalele platinice.

Def.: Metalele preioase, Au, Ag, Pt i metalele platinice ( Pd, Ru, Rh, Ir, Os ) sunt acelea care au un coninut de 2% sau mai mult de metal preios fin.

Unitatea de msur a acestora este Titlul i Caratul.

Def.: Titlul reprezint proporia de metal preios coninut de un aliaj, exprimat n miimi.

Def.: Caratul indic coninutul relativ al aurului din aliajul respectiv, exprimat sub forma unei pri de aur la 24 de pri de aliaj.

Corespondena titlu carat este:

Carateg [%]Titlu / pri aur pur

241001000

2291,6916

2083,3833

1875750

1666,6666

1458,5585

1250500

833,3333

Exist 5 culori uzuale obinute n urma alierii aurului pur cu diferite metale:

1. ROU Au cu coninut de Cu;

2. ORANGE Au cu coninut relativ egal de Cu i Ag (cel mai utilizat n Romnia);

3. CITRON Au cu coninut mare de Ag;

4. VERDE Au cu coninut exclusiv de Ag ( fr Ag );

5. ALB Au cu coninut de Ni, Pd sau Pt.

2.3. Prelucrarea materialelor metalice utilizate n construcia de mobilier (tehnologie, scule, maini unelte)2.3.1. Prelucrarea prin achiere

Generalitati:

Operatiile de prelucrare prin aschiere au ca scop indepartarea surplusului de material de la suprafata unui semifabricat in vederea obtinerii unui produs finit denumit piesa.Aceste operatii de prelucrare pot fi realizate:

In plan (prin frezare, rabotare, mortezare etc.)

Pe suprafete de revolutie (prin strunjire, gaurire, alezare. Brosare etc.)

Sculele achietoare se pot realiza dintr-o gama extrem de vast de materiale, oteluri de scule aliate sau nealiate, carburi metalice sinterizate, etc. Proprietatile sculelor aschietoare sunt: Duritate mare, care asigura sculei aschietoare un tais ce face fata tensiunilor si temperaturilor inalte din timpul procesului de prelucrare Rezistenta la incovoiere mare, care evita deformarea sau ruperea sculei in timpul aschierii. Stabilitate termica ridicata ce mentine capacitatea de aschiere a taisului la temperatura de lucru. Conductibilitate termica buna, ce permite evacuarea caldurii din partea activa a sculei.2.3.1.1. StrunjireaStrunjirea este operatia tehnologica de prelucrare prin aschiere a unui material cu ajutorul unui utilaj numit strung.Miscarea principala relativa dintre piesa si unealta este miscarea de rotatie.Aschierea se obtine prin actionarea continua a uneltei (sculei) denumite cutit de strung.Piesa efectueaza miscarea de rotatie, iar scula efectueaza o miscare de avans, care poate fi paralela cu axa arborelui, perpendiculara pe ea sau oblica, corespunzator celor 3 sanii (sania longitudinala, sania transversala si sania port-cutit).n figura 2.12 sunt prezentate componentele principale ale unui strung normal si tipuri de universale (cu 3 respectiv 4 bacuri)

Figura 2.11. Componentele principale ale unui strung normal; Universal cu 3 bacuri si cu 4 bacuri pentru piese asimetricePrin operatii de strunjire se pot prelucra suprafete cilindrice si conice (exterioare si interioare), frontale, filete, etc, ca urmare a combinarii miscarii principale a semifabricatului cu miscarile de avans longitudinal sau transversal al cutitului. Utilizarea de dipozitive speciale permite si strunjirea altor forme de suprafete de revolutie. Astfel, este posibila prelucrarea suprafetelor sferice, daca miscarea de avans a sculei se realizeaza pe o traiectorie circluara, sau a suprafetelor profilate prin deplasarea simultana a cutitului pe directie longitudinala si transversala, rezultand o traiectorie corespunzatoare profilului piesei, sau a suprafetelor excentrice, etc.

n figura urmatoare (figura 2.12) sunt prezentate schematic principalele metode de strunjire (Strunjire longitudinala, strunjire frontala, canelare, canelare frontal).

Obs! Cursul se v-a completa de ctre fiecare student cu schemele prezentate in orele de predare (Strunjire interioara, strunjire conica, strunjirea suprafetelor excentrice etc.)Figura 2.13.

Strunjire cu avans manual pe un strung normal; Strunjire cu sania transversal nclinat.

n cazul prelucrrii cu regimuri severe de achiere se folosesc cutite armate cu placute detasabile din carburi metalice sinterizate. n figura 2.14 sunt prezentate , pe orizontal, dou cuite de interior i, in pozitie vertical, un cutit pentru exterior, cu scula pentru schimbarea plcutei. Figura 2.14. Cuite de strung cu plcu amovabil.Strungurile sunt de mai multe tipuri si dimensiuni in funcie de natura si dimensiunea pieselor pe care le prelucreaz: Strunguri normale, caracterizate prin pozitia orizontala a axului principal si prin universalitatea prelucrarilor care se pot executa pe ele;

Strunguri frontale, destinate prelucrarii pieselor cu dimensiuni mari(1000-4000 mm) si lungimi mici Strnguri carusel,caracterizate prin pozitia verticala a arborelui principal si destinate de asemenea prelucrarii pieselor cu diametre mari si lungimi mici

Strunguri revolver, dotate cu un cap revolver avand 6-8 pozitii pentru prinderea unui nr egal de port-scule necesare prelucrarii pieselor dintr-o singura prindere;ele sunt destinate prelucrarii pieselor din bara, precum si semifabricatelor turnate sau forjate de dimensiuni mici;

Strunguri cu mai mute cutite,destinate prelucrarii pieselor in productia de serie si caracterizate de posibilitatea prelucrarii simultane a mai multor suprafete;

Strunguri automate(monoaxe sau multiaxe) la care dupa reglare, prelucrarea pieselor se face complet fara interventia muncitorului;

Strunguri semiautomate, la care prelucrarea se reaizeaza automatizat, cu exceptia prinderii semifabricatului si desprinderii pieselor prelucrate, care sunt facute de muncitori;

Strunguri cu comanda numerica, prevazute cu un echipament CNC, la care prelucrarea se excuta dupa un program realizat manual sau automat.

Figura 2.15. Strung cu comanda numerica (CNC)

Obs. Pentru realizarea de componente de mobilier, de design, strungurile cel mai utilizate sunt cele normale si cu, comanda numerica.n figura 2.16 sunt prezentate piese de ah realizate cu ajutorul unui strung cu comand numeric.Figura 2.16. piese de ah realizate cu ajutorul unui strung cu comand numeric.

2.3.1.2. FrezareaFrezarea este operaia de achiere la care ndeprtarea adaosului de prelucrare se face cu ajutorul unei scule cu mai muli dini numit frez, care execut o micare principal de rotaie i o micare de avans radial (de regul). La aceast operaie dinii nu sunt n contact permanent cu semifabricatul astfel c vom avea o detaare discontinu a achiei. Frezarea este de mai multe feluri n funcie de dispunerea tiurilor fa de corpul de rotaie, frontal n cazul n care tiurile se afl pe partea frontal a frezei, cilindric, dac tiurile sunt pe parte cilindric sau combinaia acestora, adic cilindro-frontal cnd avem tiuri principale pe ambele zone ale corpului frezei. n figura 2.17 este prezentat schema de principiu a operaiei de frezare.

Figura 2.17 Schema de principiu a operaiei de frezare.

Prin frezare, se pot prelucra suprafee exterioare plane, rotunde i profilate. Principiul de lucru la prelucrarea prin frezare a suprafeelor plane rezult din figura de mai sus (Figura 2.17, Freza, care este o scul cu mai muli dini, execut micarea principala de rotaie, iar semifabricatul micarea rectilinie de avans.Fiecare dinte al frezei aschieaz cu intermiten numai att timp ct este n contact cu semifabricatul. Ca urmare a acestui fapt, tisurile sculei se nclzesc mult mai puin decat n cazul aschierii continue (strunjire, burghiere, etc)

Clasificarea frezelor;

Dupa felul suprafeei pe care sunt aezai dintii, frezele se clasific in: Freze cilindrice (Figura2.18 a)

Freze cilindro-frontale (Figura2.18 b)

Freze disc (Figura2.18 f, g)

Freze unghiulare (Figura2.18 h)

Freze profilate (Figura2.18 i m)

Dup directia dinilor se deosebesc:

Freze cu dini drepi (Figura2.18 f),

Freze cu dini elicoidali (Figura2.18 a,c)

Freze cu dini n direcii diferite (Figura2.18 b)Dup forma suprafeei prelucrate: Freze pentru prelucrarea suprafetelor plane

Freze pentru canale

Freze pentru suprafete profilate etc.

Figura 2.18. Tipuri de frezen figura 2.19 sunt prezentate imagini cu diferite tipuri de freze, iar n figura 2.20 capete de frezat cu plcute din carburi metalice amovibile, respectiv freze cu plcute metalice.

Figura2.19 Freze cilindro-frontale Frez cilindric

Figura 2.20 Capete de frezat cu plcue amovibile din carburi metaliceMainile de frezat utilizate in construcia de mobilier sunt mainile de frezat cu consol, mainile de frezat universale si cele cu comand numeric.n figura 2.21 sunt prezentate imagini ale unor maini de frezat.

Figura 2.21 Main de frezat cu consol, Main de frezat universal cu, capul de frezare nclinat2.3.1.3. Rabotarea i MortezareaRabotarea este prelucrarea prin achiere, executat cu cutitul de rabotat, la care miscarea principala este rectilinie, executata in plan orizontal . In functie de masina unealta pe care se realizeaza prelucrarea , miscarea principala si cea de avans pot fi executate de catre cutitul de rabotat sau de catre piesa pe masa masinii:

la prelucrarea pe maina de rabotat cu cap mobil , scula executa miscarea principala, iar semifabricatul miscarea de avans (figura 2.22) la prelucrarea pe masina de rabotat cu masa mobila , semifabricatul executa miscarea principala , iar scula miscarea de avans

la prelucrarea pe masini de rabotat speciale atat miscarea principala cat si cea de avans sunt executate de catre scula In cazul mortezarii miscarea principala , rectilinie alternativa , se executa in plan vertical de catre scula , iar miscarea de avans de catre semifabricatul prins pe masa miscarii n figura 2.23 este dat un exemplu de realizare prin mortezare a unui canal intr-o piesa.

Figura 2.22 Schema de principiu la prelucrarea de rabotare pe maina de rabotat cu cap mobil (eping); Main eping.In cazul mortezarii miscarea principala , rectilinie alternativa , se executa in plan vertical de catre scula , iar miscarea de avans de catre semifabricatul prins pe masa miscarii n figura este dat un exemplu de realizare prin mortezare a unui canal intr-o piesa.Figura 2.23 Realizarea unui canal prin mortezare.

Atat in procesul de rabotare cat si in cal de mortezare exista o cursa activa si o cursa de gol .

In timpul cursei inactive scula are timp sa se raceasca , motiv pentru care , la cele doua procedee lichidele de racire se utilizeaza doar in cazuri speciale.

Pentru ambele procedee , la capatul cursei de gol se realizeaza avansul intermitent de generare iar dupa o traiectorie completa , o noua adancime de aschiere se poate obtine prin indexarea avansului vertical executat de scula .

Deoarece , atat pentru cazul masinilor de rabotat cat si a celor de mortezat , viteza miscarii principale este variabila , fiind maxima la mislocul cursei si egala cu capetele acesteia ,prelucrarea cu o viteza maxima la mislocul cursei si egala cu zero la capetele acesteia , prelucrarea cu o viteza apropiata de cea econimica este posibila numai pe o anumita portiune din cursa de-o parte si de alta a centrului acesteia .

Acest lucru , precum si existenta cursei de gol , determina ca prelucrarile prin rabotar si mortezare sa fie caracterizate de o productivitate relativ scazuta , motiv pentru care se folosesc , in general in productia individuala sau de serie mica .

Prin rabotare se pot prelucra suprafete plane ( orizintale , verticale sau inclinate) , precum si suprafete profilate . Rabotarea se utilizeaza in special la prelucrarea suprafetelor inguste si lungi ( ghidaje , canale , marginile tablelor ) unde lipsa de productivitate a procedeului este atenuata de specificul dimensional al pieselor .

2.3.1.4. Prelucrarea gurilor la maini de gurit i alezat

2.3.1.4.1. Burghierea

n general, pe mainile de gurit se pot efectua lucrri de: burghiere, lrgire, adncire, lamare (planare), alezare i filetare.Burghierea este prelucrarea prin achiere executat cu burghiul, la care n general semifabricatul rmne imobil iar scula execut micarea principal de rotaie i micarea de avans rectiliniu (n direcie axiala) sau la care semifabricatul execut micarea principal de rotaie iar scula execut numai avansul. Ultimul caz corespunde burghierii pe strung.

Operaia de burghiere se face cu ajutorul unor scule achietoare numite burghie. Dup construcia lor i domeniul de utilizare, burghiele se clasific n:

burghie elicoidale (spirale)

burghie late (plate0

burghie de centruire

burghie pentru guri adnci.

Figura 2.24. Burghiu elicoidal

Pentru prinderea (fixarea) burghiului n maina de gurit se folosesc diferite tipuri de mandrine (figura 2.25).

In figura 2.26.este prezentat o main de gurit radial iar in figura 2.27 o masin de gurit n coordonate (precizie foarte mare)

Figura 2.25. Mandrine

Figura 2.27. Main de gurit n coordonate Figura 2.26. Main de gurit radial

2.3.1.4.2. LrgireaLrgirea este prelucrarea prin achiere, pentru mrirea seciunii transversale a unei guri. Aceast operaie se aplic att la prelucrarea gurilor obinute n prealabil prin burghiere, n scopul mbuntirii calitii suprafeei, a preciziei dimensionale i a formei geometrice, ct i n cazul gurilor obinute prin turnare sau forjare. Operaia se poate face cu ajutorul unor burghie elicoidale sau a unor scule numite lrgitoare.

2.3.1.4.3. Adncirea

Adncirea este prelucrarea prin achiere, pentru executarea unei guri cilindrice sau conice, la extremitatea unei guri fa de care este coaxial. Exemple tipice de suprafee prelucrate prin adncire sunt locaele pentru uruburi necate cu cap cilindric sau conic (vezi figurile prezentate la orele de curs)

2.3.1.4.4. Lamarea

Lamarea (planarea) este prelucrarea prin achiere, pentru realizarea unei suprafee plane perpendiculare pe axa unei guri. Operaia se execut cu ajutorul unor scule de lamat.

2.3.1.4.5. Alezarea

Alezarea este prelucrarea prin achiere, pentru a mrii precizia dimensional i netezimea unei suprafee interioare de revoluie, n general n vederea unei asamblri. Sculele folosite n acest scop se numesc alezoare.

2.3.1.4.5. Filetarea

Filetarea gurilor pe mainile de gurit se face cu ajutorul tarozilor. Pentru filetarea suprafetelor cilindrice exterioare (arbori, uruburi, etc), se utilizeaz filiere. n figura de mai jos (figura 2.28) sunt prezentate cteva scule pentru filetat (tarozi si filiere)

Figura 2.28. Tarozi i filiere

2.3.1.5 RectificareaRectificarea este prelucrarea prin achiere executat cu ajutorul corpurilor abrazive (figura 2.29. exemple de corpuri abrazive), la care scula execut micarea prealabil de rotaie, eventual micrile de avans, iar semifabricatul numai micrile de avans sau rmne imobil. Prin rectificare se mbuntete precizia dimensional i calitatea suprafee, fiind de regul ultima prelucrare prin achiere fcut componentelor metalice importante din construcia de mobilier. n figurile urmtoare sunt prezentate imagini i scheme corespunztoare rectificrii plane i cilindrice. Figura 2.29. Corpuri abrazive

Figura 2.30. Rectificare plan i cilindric exterioar

Figura 2.10. Till BEHRENS Schalenschwinger, 1992, tuburi din hotel inoxidabil titanate

Figura 2.9. Philippe STARCK Stool, 1990, font de aluminiu lcuit i sablat

Figura 2.8. Giancarlo PIRETTI Plia, 1969, oel cromat, ezut i sptar din plexiglas mulat

Figura 2.7. Verner PANTON Wire cone, 1960. Fir de oel cromat, ezut i sptar din burete

Figura 2.6. Arne JACOBSEN Scaun, 1955, suport din tuburi curbate din oel, ezut din lemn mulat

Figura 2.5. Harry BERTOIA, - Diamond, 1950 1952, suport din fire de oel sudate

Figura 2.4. LECORBUSIER - ezlong, 1928, saiu tub metalic i tabl pictat, ezut din pnz

Figura 2.3. Ludwig MIES VAN DER ROHE Barcelona, 1929, schelet din oel plat cromat, ezut piele capitonat

Figura 2.2. Marcel BREUER Wassily, 1925 1927, tuburi din oel nichelat, ezut i sptar piele, estur

Figura 2.1. Marcel BREUER Cesca, 1927 1928, tuburi din oel cromat, ezut i sptar din piele ntins

Figura 2.12.

Strunjire longitudinal

Strunjire frontal

Canelare

Canelare frontal