CONTINUTUL PROIECTULUI

ARGUMENT 1. ELABORAREA ALIAJELOR PENTRU TURNARE IN PIESE 1.1. Aliaje turnate in piese 1.2. Elaborarea fontei de turnatorie 1.3. Proprietatile de turnare ale fontelor 1.4. Elaborarea aliajelor neferoase 1.5. Norme de sanatate si securitatea muncii 2. ANEXE

pag. 3

pag. 5 pag. 5 pag. 8 pag. 10 pag. 11 pag. 33 pag. 34

3. BIBLIOGRAFIE

pag. 35

ARGUMENT

Topirea si turnarea metalelor si aliajelor metalice in forme , constituie un proces tehnologic destinat obtinerii pieselor turnate cu forme, dimensiuni si utilizari diferite. Din datele statistice rezulta ca piesele turnate reprezinta in medie 40 - 55% din masa masinilor si utilajelor industriale si 30 - 45% din costul acestora. Dezavantajul principal care limiteaza extinderea turnarii este dificultatea obtinerii pieselor turnate cu caracteristici mecanice compatibile cu cele ale pieselor obtinute prin deformare plastica. Principalele operatii legate de executarea pieselor turnate sunt : executarea modelelor , formelor si a miezurilor, topirea si elaborarea metalului si aliajului , turnarea metalului pt umplerea cavitatii formei , solidificarea si racirea metalului sau aliajului in forma . Din operatiunile auxiliare din turnatorie fac parte : pregatirea materialelor pentru executarea formelor si a miezurilor , pregatirea materialelor la incarcare pentru topire , curatirea pieselor turnate , taierea retelelor de turnare . a bavurilor si a maselotelor si tratamentul termic al pieselor turnate. Piesele pot fi turnate in forme temporare folosite la o singura turnare ( forme executate din nisip si argila , forme coji ) , in forme semipermanente numite cochilii care folosesc la mii de turnari , fara a trebui sa fie reparate . Fiecare dintre aceste doua procedee prezinta avantajele si dezavantajele sale care vor fi analizate in continuare . Procesul de baza in obtinerea aliajelor feroase il reprezinta reducerea oxizilor de fier din minereu cu ajutorul cocsului si al oxidului de carbon la temperaturi foarte inalte , intr-un cuptor inalt , de tip special , numit furnal . In furnal se introduce minereu de fier , cocs si fondatii , cocsul are rol de combustibil si reducator. Fondatiile sunt materiale auxiliare necesare pentru a usura

2

topirea sterilului si al indeparta sub forma de zgura drept fondatii se folosesc calcar sau dolomita . In furnal se mai introduce si aer incalzit necesar arderii combustibilului . In urma reactiilor care au loc in furnal intre materialele incarcate rezulta urmatoarele produse : fonta topita . zgura topita si gazele de furnal . Fonta bruta este utilizata in continuare la elaborarea otelului in cuptoare Siemens - Martin , in convertizoare sau cuptoare electrice. Fontele brute ( sau fontele de prima fuziune ) , obtinute in furnal prin reducerea minereurilor de fier cu ajutorul cocsului , sunt folosite in doua scopuri principale : - pentru elaborarea otelului in utilaje de elaborare ; pentru elaborarea fontei cenusii destinate tuurnarii in piese ( in urma topirii in cuptoare electrice numite cubilsuri sau in cuptoare rotative . In functie de continutul elementelor insotitoare si de conditiile de solidificare, fontele turnate in piese sunt : fonte albe , fonte pestrite si fonte cenusii . Fontele cenusii , datorita proprietatilor lor , au utilizari diverse : in executarea de batiuri ale masinilor unelte , chiulase de motoare , rotoare de pompa de apa , cilindrii pentru masiniile cu aburi si motoare cu ardere interna , in constructia de autovehicule ( arbori cotiti , axe cu came ) , in constructia de masini grele si de utilaj metalurgic ( ciocane pentru forjare , traverse pentru piese, cilindrii de laminor etc ) , otelurile se obtin prin afirmarea fontei in cuptoare Siemens - Martin . Afanarea consta in oxidarea ( arderea ) unei parti a carbonului , a fosforului , si a sulfului din forta bruta cu ajutorul minereului de fier al aerului sau al oxigenului . Otelurile carbon constituie cea mai importanta grupa de materiale folosita in constructia de masini Metalele si aliajele neferoase au o larga utilizare in industriile constructoare de masini, electronica, electroenergetica si chimica. Folosirea metalelor si aliajelor neferoase se datoreaza : rezistentei la caroziune ,usurintei la turnare, prelucrabilitatii prin deformare plastica , caracteristicilor mecanice superioare fata de cele ale otelului carbon, foarte bunelor caracteristici fizice(conductivitate termica si electrica). Cele mai utilizate sunt cuplu si aliajele sale , aluminiul si aliajele sale , magneziul si aliajele sale , zincul si aliajele sale , plumbul , staniul si aliajele lor, nichelul , cromul si aliajele lor.

3

In functie de caracteristicile pieselor finite semifabricate se obtin printr-unul din procedeele : turnare , forjare , laminare , extrudare si trefilare .

1.ELABORAREA ALIAJELOR PENTRU TURNARE IN PIESE1.1 ALIAJE TURNATE IN PIESE

In practica industriala , aliajele care se toarna frecvent in piese sunt : aliajele fierului ( fonta si otelurile ) , aliajele cuprului ( bronzurile si alamele ) , aluminiul , magneziului , zincului , staniului , plumbului . Foarte rar se toarna metale pure din cauza caracteristicilor lor mecanice scazute . a). Fonta este un aliaj folosit pe scara larga in industria constructoare de masini si in alte ramuri industriale datorita caracteristicilor sale mecanice si tehnologice si a costului scazut . Fontele turnate in piese sunt : - Fonte cenusi cu grafit lamelar , care se folosesc pentru turnare in piese cu destinatii foarte diferite : piese pentru masini agricole, masini textile, in constructii de autocamioane etc ; - Fonte cenusi cu grafit nodular se intrebuinteaza pentru turnarea pieselor care trebuie sa aiba o rezistenta buna la uzare , cum sunt : segmenti de pistoane , arbori cotiti , cilindrii de laminare etc ; - Fonte maleabile obtinute prin tratamente termice la recoacere ( maleabilizare ) aplicate pieselor turnate in fonta alba ; Fontele maleabile se folosesc pentru turnare de : bucse , roti dintate , arbori cotiti , axe cu came , lagare etc ;

4

- Fonte cu proprietati speciale care sunt fonte cenusii , albe sau maleabile cu diferite elemente pentru imbunatatirea anumitor proprietati mecanice sau fizicochimice . Din aceasta grupa fac parte : fonte refractare cu continut ridicat de crom si nichel ; fonte antifrictiune care inlocuiesc metalele neferoase pentru lagare obisnuite ; fonte inalt aliate cu siciliu , crom nichel sau cupru , care se folosesc in industria chimica . b). Otelurile reprezinta o cantitate de material metalic cel mai folosit in tehnica . Acest lucru se datoreaza pe de o parte , varietatii mari de proprietati ce se pot obtine la diferite concentratii de carbon , iar pe de alta parte posibilitatii alierii otelului cu cele mai diferite elemente . Otelurile turnate in piese sunt : - Otelul carbon care se clasifica in trei grupe : grupa 1: otel cu prescriptii pentru rezistenta de rupere la tractiune si alungire ; grupa a 2-a : otel cu prescriptii pentru rezistenta de rupere la tractiune , pentru limita de curgere si alungire ; gupa a 3-a : otel cu prescriptii pentru rezistenta de rupere la tractiune pentru limita de curgere , pentru alungire si pentru rezilienta sau gatuire. Continutul de carbon al acestor oteluri este cuprins intre 0,08 si 0,55 % ; ele au o structura ferito-perlitica , in care proportia de perlita creste cu cat continutul de carbon este mai ridicat . Ca urmare , rezistenta de rupere la tractiune , variaza intre 400 si 600 N/mm , limita de curgere intre 200 si 350 N/mm , alungirea intre 12 si 20 % , gatuirea la rupere intre 18 si 35% , iar rezilienta intre 25 si 50 J/ cm. Duritatea otelurilor carbon turnate in piese este cuprinsa intre 110 si 169 HB. Domeniile de utilizare ale otelurile carbon pentru turnatorie sunt in functie de continutul de carbon , deci de structura si carcteristici mecanice . Astfel otelurile cu continut scazut de carbon sunt folosite pentru piese intrbuintate si electrotehnica ( rotoare , corpuri de rotoare etc ) , a pieselor pentru o gama larga de masini si

5

utilaje in special a pieselor care urmeaza a fi cementare ( came, axuri, roti dintate etc ) . Otelurile cu continutul de carbon mai ridicat se utilizeaza pentru : carlige de cuplare , tampoane , suruburi melc , roti dintate , arbori cotiti si alte piese solicitate la uzura fara sarcini , la socuri prea mari . - Otelurile aliate . Elementele de aliere intrebuintate la elaborare sunt : siliciul , manganul , nichelul , cromul , titanul , molibdenul , vanadiul , cuprul si altele . aceste elemente imbunatatesc insusirile masei de baza feritica sau perlitica, conferind otelului turnat carcateristici mecanice superioare . Otelurile aliate se folosesc pentru obtinerea unei game largi de piese ; otelurile aliate superioare se intrebuinteaza numai dupa tratament termic . Oteluri austentice manganoase destinate turnarii pieselor care trebuie sa Oteluri aliate refractare si anticorosive folosite pentru piese rezistente la aiba rezistenta mare la uzura . coroziune atmosferica , la gaze sulfuroase , oxidante si reducatoare ; piese rezistente la temperatura si presiune inalta ; piese cu plasticitate mare supuse la solicitari prin soc ( de exemplu : palete de turbine , supapele pieselor hidraulice ). c). Aliajele de aluminiu turnate in piese : - Aliaje Al - Si contin 11-13,5% Si , fiind caracterizate prin bune proprietati de turnare si rezistenta mare la temperaturi obisnuite . Se folosesc la turnarea pieselor cu forme complicate ; - Aliaje Al - Cu contin 7 - 11 % Cu , dar mai pot contine si magneziu 1,2 % cand procentul de cupru scade la 3,5% . Se intrebuinteaza pentru piese cu solicitari mijlocii ( pistoane , chiulase de motor etc ) . - Aliaje A l - Si - Cu contin : Si = 4,5 ... , 6, 0 % si Cu = 1,0 ... 6,5 %, fiind utilizate pentru piese rezistente la coroziune , piese de rezistenta pentru motoare etc . - Aliaje Al - Mg contin 4,5 - 7,0 % Mg si uneori Si si pana la 1,3 % fiind caracterizate printr-o buna rezistenta la apa de mare si la agenti chimici . - Aliaje Al - Zn contin 4,5 - 6,0 % Zn si se folosesc pentru piese care necesita o stabilitate dimensionala ridicata .

6

d).Aliajele cuprului se pot imparti in trei grupe principale : - alame , aliace cupru - zinc ; - bronzuri , aliaje cupru - staniu , cupru - aluminiu si cupru - plumb - staniu ; - aliaje speciale . Alamele de turnatorie au simbolul AmT , se folosesc la turnarea armaturilor pentru conducte de apa , aburi etc ( alame obisnuite ) si pentru turnarea rotilor dintate , piese pentru nave ( alame speciale AmXT ) . Bronzurile turnate in piese au urmatoarele caracteristici : rezistenta ridicata la coroziune , rezistenta medie la rupere si soc , calitati deosebite la uzura si frecare . Aliajele speciale reprezinta o mica fractiune din greutatea aliajelor pe baza de cupru , totusi ele sunt de un real folos pentru productie . Astfel aliajele Cu - Cr se folosesc pentru suporturi de electrozi , aliajele Cu - Be sunt intrebuintate pentru arcuri destinate intrumentelor muzicale .

1.2 ELABORAREA FONTEI DE TURNATORIE

a). Elaborarea fontei in cubilou . Cubiloul este un cuptor in functionare continua ; pe masura ce se evacueaza fonta topita - la intervale de 10 -15 min - prin gura de incarcare se intoduce incarcatura noua .Incarcatura cubiloului este alcatuita din : fonte brute de prima topire , deseuri de fonta , deseuri de otel , fondati ( CaO , F2Ca , dolomita ) , combustibili ( cocs metalurgic ) si feroaliajele pentru ateliere si de oxidare . Partile principale ale unui cubilou ( anexa 1 , fig.1 ) sunt : cuva 1 , umpluta in permanenta cu incarcatura , prin gura 5 , langa care se afla platforma de incarcare 14 ; creuzetul 2 , prevazut cu jgheabul de scurgere 6 pentru fonta si gura pentru evacuarea zgurei 7 ;

7

vatra 3 , executa dintr-un amestec de nisip de turnatorie in amestec cu 12 - 14 % argila. La exterior cubiloul are o manta metalica captusita cu caramizi de samota 4 . La baza , cubiloul este prevazut cu un capac 8 , sustinut de patru stalpi metalici 9 . Aerul necesar arderii este adus de la un ventilator la toba 10 , de unde patrunde in cubiloul prin gurile 11 . Deasupra gurii de incarcare se afla cosul 12 , iar deasupra acestuia se afla parascanteiul 13 . Constructiile moderne de cubilouri sunt prevazute antecruzete pentru omogenizarea compozitiei chimice a fontei , cu mai multe randuri de guri de aer , cu insuflarea de aer preincalzit la 200 - 600 C cu insuflarea de aer imbogatit cu circa 20 % in oxigen tehnic si cubilouri cu cocs si gaz metan . Caldura de topire a incarcaturi se obtine prin arderea cocsului in aerul introdus prin gurile de vant , dupa reactia exoterma C+O2 = CO2 . Procesul metalurgic din cubilou consta in diluarea fontei brute cu deseuri de otel insotit de o slaba oxidare a siliciului ( 10 - 15 % ) si a manganului ( 15 -20 % ) . Partial se oxideaza si carbonul insa practic se poate considera ca scaderea procentului de carbon se realizeaza numai prin diluare , deoarece la traversarea patului de cocs fonta se recarbureaza . b). Elaborarea fontei in cuptoare electrice prin inductie . Din punctul de vedere al principiului de functionare , cuptoarele pentru topirea metalelor si aliajelor prin inductie se impart in doua grupe : cuptoare cu miez de otel ( cu canal ) ; cuptoare fara miez ( cu creuzet ).

In anexa 1 , fig.2 reprezentata schema de principiu a cuptoarelor cu miez de otel . Pe un miez format din tole de otel 5 se afla o infasurare primara 4 de alimentare cu energie electrica si infasurare secundara 3 , sub forma unui canal inchis , in care se afla metalul topit 1 . Canalul se executa din material refractar . 8

Campul magnetic creat de infasurarea primara induce in canalul cu metal un curent care, la trecere prin acesta spira inchisa, degajand o energie termica . In anexa 1, fig.3, este reprezentata constructia schematica a cuptorului fara miez, constituita din cuva de topire , executata din masa refractare, inductor si ecran magnetic . Ecranul ,agnetic este format din pachete de tole de transformator dispuse vertical in jurul spatiului pentru cuva in interiorul ecranului se aflat inductorul executat din teava de cupru prin care circula apa de racire . La cuptoarele fara canal se obtine o circulatie continua a metalului, fapt ce duce la omogenizarea baii metalice . Cuptorul de inductie este un agregat economic , intrucat consumul de energie electrica este de 440 - 450 kWh/tona de fonta lichida . In comparatie cu cubiloul , topirea fontelor in cuptoare electrice prin inductie prezinta urmatoarele avantaje : se micsoreaza proportia de incluziuni nemetalice ; se micsoreaza pierderile de metale prin ardere 0,5 - 3,0 % fata de 8 - 10 % cat sunt aceste pierderi cu cubilou ; continutul de sulf si de fosfor poate fi redus pana la miimi de procente, folosindu-se incarcaturi ieftine de fier vechi .

1.3 PROPRIETATILE DE TURNARE ALE FONTELORPrincipalele proprietati tehnologice ce caracterizeaza comportarea fontelor la turnare sunt : fluiditatea, contractia, segregatia, retasura si tensiunile interne. Fontele au o buna fluiditate la turnare , in special fontele eutectice si fontele cu grafit nodular. Contractia liniara a fontei cenusii este de 0,8 - 1,0 %, iar a fontei albe de circa 1,7 % datorita continutului mai redus de Si si C . Fontele se caracterizeaza printr-o segregatie puternica in special in cazul pieselor mari si cu pereti subtiri . Retasura formata in piesele turnate din fonte nu este prea voluminoasa datorita contractiei relativ mici a fontelor. 9

In piesele turnate din fonte, tensiunile interne sunt favorizate de neomogenizarea structurii si de modificarea dimensiunilor in timpul tratamentului termic.

1.4 ELABORAREA ALIAJELOR NEFEROASEAliajele neferoase se folosesc pentru turnarea in piese care trebuie sa aiba anumite proportii, ca : - greutate specifica mica ; - rezistenta la uzura prin frecare ; - rezistenta la coroziune ; - conductivitate termica ridicata. Principalele aliaje neferoase folosite , pentru turnarea pieselor sunt : o bronzurile, aliaje , Cu-Sn , Cu-Al , Cu-Pb ; o alamele , a;iaje de Cu-Zn ; o aliajele de aluminiu ; o aliajele de magneziu ; o aliajele antifrictiune pe baza de Sn , Pb si Al . A. Materiale pentru elaborarea aliajelor neferoase. La elaborarea aliajelor neferoase se folosesc : a) Metale turnate in blocuri : aluminiu tehnic primar ( 98,00 - 99,8 % Al ) ; cupru ( 99,0 - 99,95 % Cu ) ; magneziu primar ( 99,85- 99,9 % Mg ) ; nichel ( 97,6 - 99,8 & Ni ) ; plumb ( 99,5 - 99, 95 % Pb ) ; staniu ( 96,25 - 98,35 % Sn ) ; zinc ( 97,5 - 99,99 % Zn ) .

b) Prealiaje , adica aliaje intermediare folosite in cazul cand alierea directa cu elementele in stare pura nu este posibila . 10

Prealiajele se utilizeaza la elaborarea aliajelor dintre metalele de baza cu temperatura de topire scazuta si elemente de aliere greu fuzibile ( Cu , Ni , Cu , Mn etc. ) , in scopul evitarii supraincalzirii aliajului . Pentru acesta este necesar ca prealiajele sa aiba un continut cat mai ridicat de elemente greu fuzibile si temperatura de topire cat mai apropiata de cea a metalului de baza. c) Deseurile metalice si metalele vechi neferoase se impart in urmatoarele categorii : cupru, alama, bronz cu staniu, bronz cu aluminiu, bronz cu plumb, nichel, plumb si altele . d) Fondantii au rolul de a antrena oxizii prin reducerea tensiunii superficiale intre metal si oxid si de a rafina si degaja baia metalica pin actiune mecanica . In practica industriala se folosesc urmatorii fondanti : soda calcinta 50% si fluorina 50% sau soda 20% , fluorina 40% si nisip de cuart 40% pentru bronzuri cu staniu ; amestec de sticle si borax pentru bronzuri cu aluminiu , mangal pentru alame si amestecuri de cloruri si fluoruri ale metalelor alcaline pentru aluminiu si magneziu . Cantitatea defondanti folosita variaza intre 0,5 si 1% din greutatea incarcaturii.\ e) Dezoxidantii servesc la reducerea oxizilor din baia metalica, cuprul fosforos in cazul aliajelor de cupru . B. Elaborarea aliajelor de cupru a. Bronzurile cu staniu se elaboreaza in cuptoare cu creuzet, cu flacara si in cuptoare electrice . Ordinea de topire a incarcaturii este urmatoarea : cuprul si deseurile de bronz apoi staniul si daca este necesar si plumbul . Dezoxidarea se face cu adaosuri de cupru fosforos in proportie de circa 0,05% din greutatea topirii . Pentru eliminarea aluminiului din bronzurile cu staniu se foloseste un fondant alcatuit din 50% ZnO si 50% borax , in proportie de 6 % din greutatea baii metalice pentru fiecare procent de aluminiu . Fierul si stibiul se indeparteaza din aliaj cu ajutorul unui fondant compus din 50% sulfat de potasiu si 50% soda cacinata. Temperatura de turnare a bronzurilor cu staniu este de 1100 - 1180 C .

11

b. Bronzurile cu aluminiu se elaboreaza cu precadere in cuptoare de inductie, topindu-se intai cuprul si apoi aluminiul . Inainte de introducerea aluminiului, cuprul se dezoxideaza cu cuprul fosforos, in asa fel incat in aliaj sa ramana 0,01- 0.02 % P. Pentru protejarea topiturii contra oxidarii si pentru micsorarea pierderilor prin ardere , aliajul topit se acopera cu fondanti . La topirea bronzurilor de aluminiu se aplica si rafinarea cu clorura de mangan , care se introduce in proportie de 0,2 - 0,4 % din greutatea incarcaturii . Temperatura de turnare a bronzurilor de aluminiu este de 1100 - 1200 C , in functie de forma piesei turnate . c. Alame. La elaborarea alamelor ordinea de topire a incarcaturii este urmatoarea : cuprul , deseuri de alama si zincul . alama se topeste fie sub un strat de fondant ( 25% Na2O ; 65% SiO2 ; 10 7% NaCl ) . La topirea alamei nu se folosesc dezoxidanti speciali deoarece insusi zincul este dezoxidant . C. Elaborarea aliajelor de aluminiu . La elaborarea aliajelor de aluminiu se topeste intai aluminiul in care apoi se dizolva prealiajele. Aliajele de aluminiu fiind sensibile la oxidare si absorbite de gaze se elaboreaza sub un strat de fondanti de compozitie complexa ( fluori si cloruri ale metalelor alcaline ) . Dupa topirea si indepartarea zgurei se dezoxideaza metalul cu ajutorul unui fondant , iar apoi aliajul topit se modifica cu unele metale ( Ti, Ta, B, Be, Zn etc) care se introduc in cantitati de miimi de procente . Aliajul modificat se degajeaza cu clor sau azot ( 5 - 10 min la 750 C ) dupa care metalul se toarna . La elaborarea aliajelor aluminiu - siliciu de tipul siluminiului , modificarea se face cu sodiu metalic ( 0,1 % ) sau cu un amestec de saruri ale sodiului ( 75% NaF si 25% NaCl ) la 750 - 800 C dupa rafinare . Dupa modificarea baii metalice si amestecarea acesteia aliajul se toarna . D. Elaborarea aliajelor cu baza de magneziu . Aliajele de magneziu se elaboreaza in cuptoare cu creuzet , iar topirea se face in urmatoarea ordine :

12

fondanti ( 40 - 50 % din grutatea metalului ) , aliajul de magneziu si elementele de aliere sau prealiere . La elaborarea aliajelor de magneziu o atentie deosebita se acorda pregatirii fondantului pentru izolarea buna a metalului de contactul cu aerul si gaze de ardere in scopul evitarii aprinderii magneziului . In timpul topirii baia metalica trebuie sa fie acoperita cu un strat de fondant . Dupa topire , aliajul se incalzeste pana la 720 - 740 c si se amesteca timp de 4 - 6 min. E. Proprietatile de turnare ale aliajelor neferoase . Aaliajele de aluminiu si magneziu se caracterizeaza printr-o capacitate duna de turnare , grosimea minima a peretilo pieselor mici este de 3 mm , in timp ce la piesele mari si de importanta , grosimea nu trebuie sa scada sub 4 mm . Aceste aliaje au o contractie mare la solidificare si deci tendinta de a forma macrorestasuri interioare , iar cele care se solidifica intr-un interval de temperaturi formeaza microretasuri si retasuri exterioare datorita pericoului impurificarii aliajului cu oxizi, este obligatorie umplerea linistita si neintrerupta a formei . Bronzurile fara staniu si alamele speciale au tendinta de a forma retasuri concemtrate ca urmare a contractiei mari in timpul solidificarii de a produce straturi de oxizi pe suprafata aliajului lichit si de a forma sulfuri . In schimb bronzurile cu staniu formeaza micrrestasuri interioare care patrund adanc in piesa turnata . Lipsa tendintei de formare a macroretasurilor la bronzurile cu staniu se datoreste unui interval mare de temperaturi de solidificare ; de exemplu , pentru bronzul cu un continut de 5 - 10 % Sn, intervalul de solidificare este de 150 200 C . La bronzurile fara staniu si la alame acest interval este relativ mic, de obicei, nu depaseste 50 C. Principalele operatii pentru obtinerea unei piese turnate sunt : - executarea modelelor ; - executarea formelor si a miezurilor ; - topirea si elaborarea metalului si aliajului ;

13

- turnarea metalului pentru umplerea cavitatii formei ; - solidificarea si racirea metalului sau aliajului in forma . Operatiile auxiliare din turnatorie sunt : - pregatirea materialelor pentru executare formelor si a miezurilor ; - pregatirea materialelor de incarcat pentru topire, curatirea pieselor turnate, adica taierea retelelor de turnare si a bavurilor si a maselotelor ; - tratamentul termic al pieselor turnate . Prin turnare se pot realiza lingouri sau piese . Lingourile sunt semifabricate de forme simple, destinate prelucrarii prin deformare plastica ( laminare , forjare , presare etc ) sau retopirii ( lingouri mici numite blocuri ) pentru elaboarea de aliaje . Lingotierele sunt forme metalice in care se executa turnarea lingourilor . Modelul este o piesa asemanatoare cu piesa turnata , avand fata de dimensiunile acesteia dimensiuni mai mari cu valoarea contractiei si a adaosului de prelucrare . Modelele se pot executa din : - lemn , pentru productia de unicate si mica serie ; - metal , pentru productia in serie si in masa ; - ciment ; - ipsos ; - materiale plastice . La executarea modelelor trebuie respectate urmatoarele conditii : - sa se stabileasca rational planele de separatie ; - sa se ia in considerare marimea contractiei metalului la solidificare ; - sa se prevada un numar minim de miezuri pentru productia de unicate sau de serie mica ; - sa se prevada locasuri pentru montarea miezurilor in forma ; - sa se prevada inclinarile necesare ( 0,5 - 2 % ) ale peretilor modelului , pentru a fi scos usor modelul din forma ; - colturile si intersectiile bruste trebuie executate cu rotunjiri . Pentru piesa din figura 2a , planul de separatie este A - A , iar modelul va fi executat din doua bucati asamblate intre ele cepurile 3 ( fig. 2b ) . 14

Capetele modelului 1 si 2 reprezinta niste proeminente numite marci , care au rolul de a realiza adancituri in forma , in scopul fixarii miezului cu ajutorul unor capete .

Ramele de formare sunt cutii metalice fara fund , utilizate la realizarea manuala si mecanica a formelor de turnare. Ramele de turnare pot fi : - permanente , folosite la formarea in rame ; - demontabile , la turnarea fara rame . Se pot executa din otel laminat , din fonta cenusie si din aliaje de aluminiu , daca au dimensiuni mici . Se folosesc, de obicei , doua sau mai multe rame ( fig. 3 ). In timpul asamblarii , pentru ghidare , una din ramele pereche este prevazuta cu tija de centrare 1 , iar cealalta cu urechi de ghidare 2 . Cu ajutorul manerelor 3 , ramele pot fi manevrate , iar cu gulerele 4 sau cu nervurile interioare este mentinut amestecul .

15

Materiale folosite pentru executarea formelor si a miezurilor a) Nisipuri si lianti de turnatorie Amestecurile de formare folosite in turnatorii contin granule de nisip care sunt legate intre ele cu o pelicula subtire de liant , de obicei argila. Nisipurile proaspete de turnatorie sunt alcatuite din graunti de cuart cu marimea de 0,003 - 3 mm si cu un continut de maximum 15 % componenta levigabila si impuritati Componenta levigabila a unui nisip este acea parte care , in anumite conditii , poate fi redusa prin spalare . Ea este constituita in cea mai mare parte din argila . Oxizii de fier, oxizii metalelor alcaline , sulfurile si substantele organice sunt impuritatile continute in nisipul de turnatorie . Liantii folositi in turnatorie sunt substante care servesc la legarea granulelor de nisip din amestecul de formare . Liantii pot fi : anorganici sau organici , solubili sau insolubili. Liantii anorganici sunt : argila , bentonita si cimentul . Liantii organici sunt : lianti insolubili in apa ( hidrofobi ) si solubili in apa ( hidrofili ). Liantii insolubili in apa pot fi : uleiurile de in , de canepa , de bumbac , de mei sai inlocuitorii lor ( gudronul , bitumul , colofoniul etc .) si sunt mai ieftini .

16

Liantii solubili in apa pot fi : melasa , dextina , lesia sulfitica etc . b) Proprietatile amestecurilor de formare Amestecurile de formare trebuie sa aiba proprietati : - rezisteta mecanica - capacitatea amestecului de a rezista la anumite solicitari exterioare fara a se distruge ; - plasticitate - capacitatea amestecurilor de formare de a lua si a pastra forma modelului , sau a cutiei de miez ; - permeabilitate - capacitatea amestecurilor de a lasa gazele formate la turnare sa fie eliminate din cavitate prin peretii formei ; - compresibilitate - capacitatea amestecurilor de a se comprima fara a se distruge la actiunea unor forte exterioare ; - durabilitate - capacitatea amestecului de a putea fi folosit la turnari repetate ; - refractaritate - capacitatea amestecurilor de a nu se inmuia si de a nu adera la metalul aflat la temperatura ridicata c) Prepararea amestecurilor de formare Amestecurile de formare separa din nisipurile de turnatorie noi , lianti si amestec de formare care a mai fost folosit . Operatiile de pregatire in vederea amestecarii in prportiile necesare , pentru obtinerea in final a amestecului de formare sunt redate in figura 4 : - uscarea - se executa in cuptoare sau in instalatii speciale se uscat , care pot fi : orizontale sau vericale ;

17

- macinarea - se executa in concasoare ( fig. 5a ) . Materialul este introdus in cuva 3 care primeste miscare de rotatie de la mecanismul de actionare 4 , fiind macinat de rolele masive de fonta 1 si 2 . - cernerea - se executa cu site de diferite constructii ( fig. 5b ) ; materialul introdus in directia sagetii intr-un ciur rotativ 1 este trecut dupa cernere in rezervorul 2 , iar granulele mai mari , care nu trec prin sita , cu ajutorul cunui dispozitiv magnetic , particulele meferoase continuandu-si traseul.

Fig.5 Instalatii pentru prepararea materialelor de formare Materialele de formare , dupa operatiile pregatitoare , se amesteca ( fig. 6 ) , rezultand amestecul de formare .

18

Amestecarea materialelor se realizeaza cu ajutorul amestecatoarelor cu role (fig.7) . Pentru a asigura umiditatea necesara amestecului se adauga o anumita cantitate de apa . Materialul iesit din amestecator trece intr-un dispozitiv de afanare ( fig. 8 ) .

Scule folosite la formare Pentru executarea formelor se folosesc urmatoarele scule : lopata , batatoare , vergele de otel , ciocane de lemn , perii , carlige pentru demulare , lantete , troile , crosete, esuri , netezitoare si alte scile simple ( fig. 9)

19

Batatoarele folosesc la indesarea amestecului de formare in rame si in cutiile de miez . Lantetele folosesc pentru netezirea formelor si inlaturarea defectelor acestora. Trolia se utilizeaza la netesirea suprafetelor plane ale formelor si miezurilor . Crosetele scot din forma corpurile straine cazute in cavitate . Netezitoarele sunt piese profilate care servesc la netezirea portiunilor curbe ale formelor . Pudre si vopsele de protectie si izolatie Pudrele sunt materiale de formare folosite la izolare intre model si forma si sunt formate din praf de grafit , talc , praf de cuart . Vopselele sunt alcatuite din emulsie de grafit cu apa , cu argila si cu silicat de sodiu , cu care se vopsesc formele si miezurile inainte de uscare , pentru a le mari refractaritatea si a impiedica lipirea amestedcului de formare de metalul turnat in cavitatea formei . Chiturile se folosesc pentru repararea formelor si a miezurilor . Cleiurile se folosesc pentru lipirea miezurilor si a unor forme executate din mai multe bucati sau rupte . Formarea este procesul tehnologic de executie a formelor , folosind modele , amestecuri si accesorii de formare . Operatia de formare poate fi executata : - manual - la productia de unicate si de serie mica ; - mecanic - la productia de serie sau de masa . a) Formarea manuala Se poate realiza : - in rame de formare ; - in solul turnatoriei pentru piese foarte mari ; - in miezuri si cu sabloane pentru piese de revolutie mari . Amestecul de formare se indeasa cu ajutorul batatoarelor ; inaltimea optima a stratului de amestec supus indesarii nu trebuie sa depaseasca 120 mm . In general , procesul tehnologic de formare consta in urmatoarele operatii : 20

- se asaza modelul pe o planseta de lemn ; - se asaza rama de formare pe planseta si se pudreaza cu praf de licopodiu sau nisip , pentru a se evita arderea amestecului de formare la model ; - se asaza amestecul de model intr-un strat uniform , deasupra modelului ; - se completeaza cu amestec de umplere ; - se indeasa forma cu batatorul ; - se inlatura surplusul de material si se executa canale de aerisire ; - se intoarce rama cu 180 ; - se monteaza cea de-a doua parte de model - se monteaza cea de-a doua rama , se pudreaza modelul si suprafata de sparare a formei ; - se introduce amestecul de model , se asaza modelul piciorului palniei de turnare si rasuflatoarea ; - se completeaza cu amestec de umplesre si se bate ; - se inlatura surplusul de material de formare si se executa canale pentru indepartarea gazelor ; - se desfac formele , se scoate modelul si se finiseaza modelul ; - se monteaza miezul si se asambleaza formele pentru turnare ( fig. 10 ) .

Fig. 10 - Succesiunea operaiilor de formare: a) piesa de turnat ; b) model ; c) miez ; d) asezarea primei jumatati de model si a ramei de formare pe planseta din lemn si pudrarea cu praf de licopodiu : 1 - rama ;

21

2- model ; e) introducerea amestecului de model, completarea cu amestec de umplere, ndesarea formei cu batatorul ; f) inlaturarea surplusului de material, executarea canalelor de aerisire ; g) intoarcerea ramei la 180 , asezarea celei de-a doua jumatati de model, fixarea ramei a doua, pudrarea cu praf de licopodiu a modelului si a suprafetei de separare, introducerea amestecului de model, asezarea piciorului palniei de turnare si a rasuflatorii, completarea cu amestec de umplere si baterea ; h) inlaturarea surplusului de material si executarea canalelor pentru indepartarea gazelor ; i) desfacerea formei, scoaterea modelelor, finisarea formei, montarea miezului si asamblarea formei pentru turnare. b) Formarea mecanica Indesarea amestecului de formare si scoaterea modelului se executa cu masini speciale de format . Avantajele operatiei sunt : cresterea productivitatii ; uniformizarea calitatii pieselor turnate prin indesarea egala a amestecului in rame de formare ; identitatea dimensionala a pieselor ; reducerea efortului depus de muncitori . Formarea mecanica impune un numar insemnat de dispozitive ca : modele metalice , placi de model , rame de constructie speciala , care fac ca procedeul sa fie rentabil numai in cazul productiei de serie si de masa . Formarea consta in asezarea ramei deasupra placii de model , umplerea cu amestec de formare unic , indesarea mecanica , executarea gaurilor de aerisire , introducerea si scoaterea modelului . se executa apoi cea de-a doua jumatate de forma , prevazuta cu retea de turnare , apoi se introduc miezurile si se asambleaza formele pentru turnare . Dupa modul de indesare , masinile de format pot fi : - prin presare ; - prin scuturare ;

22

- prin scuturare si presare ; - prin aruncarea amestecului de formare . Masina de format prin scuturare si presare ( fig. 11 ) . Rama de formare se aseaz pe placa de model care se afla pe masa 1, se umple cu amestec de formare si se ndeasa prin scuturare si presare. Pentru scuturare, aerul comprimat intr prin conducta 2 si ajunge n spatiul A, ridicand masa 1, pana cand partea inferioara a pistonului 5 ajunge n dreptul orificiului 3, pe unde aerul din spatiul A iese afara si masa mpreuna cu forma cad, dup care miscarea se reia, obtinndu-se scuturarea . Pentru presare se trimite aer prin orificiul 4 sub pistonul 6, care ridica masa, presnd forma pe placa 7, fixata pe batiul 8. Miezurile sunt parile cu care se obin golurile interioare ale piesei. Miezurile, fiind nconjurate de metal n stare lichida, trebuie s aiba : rezistenta mecanica mare, permeabilitate mare la gaze, compresibilitate ridicata, refractaritate ridicata . Miezurile se pot executa manual sau mecanic: Manual, miezurile se executa cu ajutorul cuiilor de miez , care au o cavitate de forma golului de piesa, sau cu sabloane. Pentru piesa din figura 12 , miezul se executa prin indesarea amestecului in cavitatea cutiei de miez . Mecanic , miezurile se executa n cazul produciei de serie sau masa cu ajutorul urmatoarelor masini : Masinile de format miezuri cu ajutaje profilate ( fig. 13 ) Amestecul de miez din rezervorul 1 este impins, cu un melc sau cu pistonul 2, n ajutajul 3.

23

Uscarea miezurilor si a formelor

Formele executate pentru turnarea pieselor mari si a pieselor cu pereti subtiri se folosesc in stare uscata; n celelalte cazuri formele putandu-se ntrebuinta n stare neuscata. Miezurile se monteaz n forme aproape totdeauna n stare uscat. Pentru uscare formele si miezurile se incalzesc la o anumita temperatura, pentru eliminarea apei si marirea capacitatii de liere si a celorlalti lianti. Temperatura se alege n functie de natura liantului. Uscarea poate fi facuta cu gaze, n cuptoare sau instalatii speciale, pe care circula gaze arse ce vin n contact cu formele sau cu miezurile. Uscatorul mobil (fig. 14) este prevazut cu un ventilator, care sufla aer cald n cavitatea formei.

24

Turnarea metalului lichid n forme Metalul lichid este introdus n oale speciale de turnare, prevazute cu captuseala din material refractat. Dupa capacitatea lor, oalele de turnare pot fi manevrate: - manual de un singur muncitor (fig.15a ); - manual de doi muncitori (fig.15b ); - cu instalatii de ridicat ( fig.15c ) ; zgura este mpiedicat s curg n cavitatea formei cu o lopatic pentru oale mai mici sau cu un dispozitiv special de reinere (1).

Metodele de turnare pot fi :

- turnare directa - metalul se toarn direct n forma ( fig.16a ) ; - turnare laterala - metalul ajunge n cavitatea formei prin canale laterale ( fig. 16b ) ;

25

- turnare n ploaie - metalul topit patrunde, sub forma de picaturi, pirn niste orificii laterale ( fig.16c ) ; - turnare n sifon - metalul topit ajunge n forma prin partea inferioara ( fig.16d ); - turnarea n trepte - metalul topit ajunge n form prin canale laterale aflate la mai multe niveluri.

Procedee speciale de turnare a) Turnarea n forme metalice Formele metalice permanente sunt confectionate din fonta, otel, etc., iar miezurile din amestecuri de formare sau de otel. Pentru piese mici de fonta , se aplica aliaje neferoase si mai rar otel . Se obtin piese cu precizie ridicata , cu economie de metal prin reducerea adaosului de metal de prelucrare si simplificarea procesului tehnologic. n figura 17, este prezentat o cochilie folosita la turnarea pistoanelor in aliaje de aluminiu . Corpul cochiliei este alctuit din trei parti demontabile (1, 2, 3) n care se introduce metalul lichid. Golul interior se realizeaza cu miezurile metalice 4, 5 i 6. Pentru golurile orizontale se folosesc miezurile 7 i 8. 26

b) Turnarea centrifuga Se aplica tuturor pieselor cu forma de revolutie cat si celor cu diferite configuratii, ca bucse, cilindri, etc . Metalul lichid se toarna intrform aflat n miscare de rotatie . Sub actiunea fortei centrifuge, metalul este distribuit pe suprafata interioara a formei, unde se solidifica ( Fig.18 ). c) Turnarea sub presiune Se aplica la productia de serie sau de masa, datorita costului ridicat al matritelor. Se introduce metalul lichid n cavitatea unei forme metalice sub influenta presiunii exercitate de masina de turnare. Presiunea ridicata ( 10-20 daN/cm2 ) , realizata cu un piston sau cu aer comprimat, asigura umplerea golurilor formei si o structura compacta a pieselor. Avantaje. Piesele realizate prin acest procedeu au suprafete netede si curate, reproduc ntocmai configuratia locasului matritei, au o o

27

precizie dimensionala si caracteristici mecanice superioare pieselor turnate prin alte procedee. Dupa presiunea utilizat la turnare, se deosebesc urmatoarele masini: - masini de turnat cu presiune joasa (10-100 daN/cm2), care pot fi cu compresor si cu camera calda ; - masini de turnat cu presiune nalta ( 10-2000 daN/cm2 ) si cu camera de presiune rece ( Fig.19 ) . Masina de turnat cu pistoneste folosita la turnarea aliajelor de Pb, Sn i Zn, cu temperaturi de topire sub 450C. La temperaturi peste 500C se formeaza pelicule de oxizi pe piston , care mpiedica funtionarea masinii . d) Turnarea n coji

Metalul lichid se toarna ntr-o forma cu pereti subtiri, obtinuta dintr-un amestec de formare special, compus din nisip cuartos si liant de bachelita. Prin aceast metoda se pot turna piese din fonta , otel , aliaje neferoase , cu o preizie dimensionala ridicata si o netezime foarte buna a suprafetelor ( Fig.20 ) . Forma coaja se obtine cu un model montat pe o placa ( Fig.20a ) . Modelul se incalzeste la 200 - 250C se asaza pe un buncar ( Fig.20b ) , in care se gaseste amestecul de formare. Se inchide buncarul cu placa model , se intoarce cu 1800, amestecul de formare cade peste modelul incalzit ( Fig.20c ) formnd o crusta de suprafata. Crusta se desprinde de pe model ( Fig.20d ) si rezulta o semiforma ( Fig.20e ) . Defectele pieselor turnate

28

Defect al piesei turnate este orice abatere de la forma , masa , aspect exterior, capacitate, structura , compoziie chimica , proprietati mecanice si fizice, prescrise n standarde, norme sau conditii tehnice. Abaterile sunt provocate, n principiu, de nerespectarea procesului tehnologic. Defectele apar la interiorul peretilor pieselor turnate; acestea pot fi: surplusuri metalice ( Fig.21 ) , surplusuri nemetalice, goluri, crapaturi ( Fig.22 ) , parti neumplute ( Fig.23 ) , defecte de structura ( Fig.24 ) .

Remanierea pieselor turnate cu defecte Remanierea cuprinde totalitatea operatiilor de corectare a defectelor care fac ca piesele turnate sa nu corespunda conditiilor calitative prevazute n standarde, normative si instuctiuni de receptie. In functie de felul defectului, de dimensiunile si forma piesei turnate, remanierea se execut prin procedee mecanice, prin sudare, chimice si speciale.

29

Dintre procedeele mecanice de remaniere fac parte : curatirea, indreptarea, stemuirea, dopuirea, bucsarea, placarea, procedeul Metalock . Aceste procedee se aplica n mod curent n turnatorie avand avantaj c se folosesc uilaje si tehnologii simple. Sudarea este una din cele mai sigure si mai raspandite metode de remaniere a defectelor pieselor turnate. Clasificarea procedeelor de sudare se face n functie de natura surselor de caldura folosite pentru topirea aliajului de baza si a celui de adaos la locul de imbinare. Sunt recomandate in mod curent trei procedee pentru remanierea defectelor de turnare : - sudarea cu arc electric; - sudarea oxiacetilena ; - sudarea aluminotermica. Dintre procedeele chimice de remaniere amintim: reanimarea prin impregnare. Ca procedeu special de remaniere se foloseste reanimarea prin metalizare. Elaborarea pieselor ( semifabricate ) turnate Tehnologia pieselor turnate tine seama de efectul contractiei liniare din timpul racirii , pentru ca aceasta san u impiedice micsorarea libera a dimensiunilor . In caz contrar , apar tensiuni interne care pot depasi rezistenta la rupere a materialului si aparitia fisurilor in piesele turnate . In figura 1a este reprezentata forma tehnologica gresita a unei piese turnate , cu un gol interior , prevazut cu nervuri care impiedica contractia libera. In figura 1b este reprezentata aceeasi piesa , fara nervuri , fapt ce permite piesei o contractie libera . Modificarea realizata nu influenteaza caracteristicile functionale si de rezistenta ale piesei . La realizarea unor piese fara tensiuni interne impune dimnen-sionarea corespunzatoare a sectiunilor , colturile rotunjite a peretilor si a nervurilor . Piesele turnate cu colturi interioare pot crea discontinuitati in material sub forma de fisuri ( fig .2.a ) , de aceea se folosesc raze de racordare ( fig. 2b, c ) . Daca raza de rotunjirea este prea mare , se poate introduce o acumulare a metalului si formarea unei retasuri ( fig. 2 b ) .

30

Razele de racordare trebuie sa varieze intre 1/6 si 1/3 din valoarea aritmetica a grosimii celor doi pereti care se racordeaza . Constructia pieselor turnate trebuie sa asigure eliminarea usoara a aerului si a gazelor , in caz contrar aparand defecte numite sufluri . Pentru reducerea volumului de munca la prelucrarea prin aschiere este necesar sa fie aleasa corect suprafata de separatie . Astfel , in figura 3 suprafata de separatie a piesei turnate se afla in planul suprafetei frontale A , fapt ce permite indepartarea surprusului de metal din turnare , concomitant cu prelucrarea suprafetei frontale . Daca suprafata de separatie se face dupa planul B , este necesara o operatie suplimentara pentru indepartarea surplusului de metal din planul de separatie. In cazul pieselor turnate care au flanse cu margini rotunjite ( fig. 4 ) , suprafata de separatie A-A trebuie sa treaca prin diametrul maxim al flansei . Pentru usurarea demularii, suprafetele laterale ale pieselor turnate se prevad cu inclinari constructive . In figura 5 , a-f sunt reprezentate sectiunile unor piese turnate construite gresit , fara inclinari , iar in figura 5, g-l , constructii corecte . Inclinarile constructive se dimensioneaza direct pe desenul piesei turnate .

31

1.5 Norme de sanatate si securitatea muncii

Pentru prevenirea accidentelor de munca in sectiile de turnatorie este necesar sa se respecte urmatoarele masuri de tehnica si securitatii nuncii . Laformarea manuala, ramele trebuie sa fie prevazute cu dispozitive pentru asamblare si urechi pentru ridicat si transportat. Toate operatiile de formare se executa numai cand forma se sprijina pe sol . Se interzice efectuarea de lucrari sub forma suspendata in macara . Masinile de format trebuie sa fie asigurate impotriva pornirii necomandate (butoate ingropate sau manete cu piedica de siguranta ). La masinile de indesat cu cap de aruncare centrifug , masina poate fi manevrata cu ajutorul dispozitivelor construite in acest scop . Nu se introduce mana in capul de aruncare. Dezbaterea manuala a pieselor in turnatorii nemecanizate se va executa numai dupa racirea pieselor si pe cat este posibil cu umezirea amestecului de formare . Locurile de munca unde se executa dezbaterea pieselor trebuie prevazute cu instalatii de ventilare pentru aspirarea prafului . La curatirea manuala a pieselor turnate se vor purta ochelari din sticla incasabila si manusi , iar locul de munca va fi prevazut cu o instalatie de ventilatie puternica . Poligoanele folosite la curatirea si remanierea pieselor trebuie sa fie prevazute cu aparatori pentru pietre si curele de transmisie . Nu se vor executa lucrari de intretinere in timpul functionarii masinii .

32

2. ANEXA 1

33

34

3. BIBLIOGRAFIE

1. S. Badea , R. A. Zeman - Utilajul si tehnologia prelucrarilor metalurgice , manual pentru licee industriale cu profil de metalurgie . clasa a XII-a sis coli profesionale , Editura Didactica si Pedagogica , Bucuresti , 1995 ; 2. Adrian Murariu , iuliu Ovesea - Utilaje si tehnologii in metalurgie . Producator produse metalurgice , manual pentru clasele IX , X , XI , XII licee industriale cu profil de metalurgie pentru scoli profesionale 3. N. Atanasiu , Gh. Zgura si altii - Tehnologia prelucrarii metalelor ( clasele IX-a si a X-a ) , E.D.P. , Bucuresti , 1978 ; 4. V. Barbie si altii - Tehnologii metalurgice , E.D.P. , Bucuresti , 1979 ;

5. C. Bratu, I. Chira si altii - Utilajul si tehnologia turanarii ( clasa a XI-a ) , E.D.P., Bucuresti , 1979 ; 6. Gh. Zgura - Utilajul si tehnologia prelucrarii metalelor ( clasa a X-a ) , E.D.P. , Bucuresti , 1977.

35