proiect tfra producerea bielei

Upload: basarabmihai

Post on 07-Mar-2016

89 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

Producerea Bielei

TRANSCRIPT

CAPITOLUL I

CAPITOLUL I1. Analiza datelor initiale

1.1 Caracteristica obiectului .

Biela este organul mecanismului motor care transmite forta de presiune a gazelor de la piston la arborele cotit si transforma miscarea alternativa de translatie a pistonului in miscare de rotatie a arborelui cotit.1.2 Constructia bielelor

Constructia piciorului bielei. Piciorul bielei are forma unui tub, in partea superioara a acestuia prezetandu-se o zona de material in exces, pentru corectarea masei. Piciorul bielei trebuie sa fie suficient de rigid, in acest scop marindu-se raza de racordare intre picior si corp, sau se deplaseaza axa boltului fata de axa piciorului.

Constructia corpului bielei. Pentru a rezista la solicitarea de compresiune si a elimina efectul de famblaj, capul bielei are sectiunea transversala de forma unui dublu T cu talpile paralele cu planul de incastrare. Unele biele au alezat prin corp un canal de ungere, in cazul ungerii prin presiune.

Constructia capului bielei. Capul bielei trebuie sa aiba rigiditate superioara, conditionata de functionarea normala a cuzinetului; sa aiba o masa redusa pentru a genera forte de inertie mici, sa aiba dimensiuni reduse, acestea determinand conturul carterului si fac posibila la montaj sau demontaj trecerea bielei prin cilindru, sa aiba o racordare larga cu corpul pentru a atenua efectul de concentrare a tensiunilor.

Biela este organul mecanismului motor care transmite forta de presiune a gazelor de la piston la arborele cotit si serveste la transformarea miscarii alternative de translatie a pistonului in miscarea de rotatie a arborelui cotit.

Biela este compus din trei pri:

partea articulata cu boltul se numeste piciorul bielei (1);

partea articulata cu manetonul arborelui cotit se numeste capul bielei (2);

partea centrala se numeste corpul bielei (3).

Construtia piciorului bielei.

Piciorul bielei are forma unui tub (fig. 13.5, a). La partea superioara se lasa material in exces (E) pentru corectarea masei. Sub actiunea fortei de presiune a gazelor piciorul bielei se deformeaza (b) el se rigidizeaza pe cai diferite. Astfel, se mareste raza de racordare dintre picior si corp (c), dar biela isi pierde sveltetea, solutia (d) (p = ) este convenabila pentru MAC supraalimentat. La MAC, forta Fp, fiind mult mai mare decat fora Fap se ingroasa la exterior partea inferioara a piciorului (e) prin dezaxarea cercului exterior al piciorului. Daca ungerea se face prin stropire se practica un orificiu (fig. 13.6, a) sau o taietura (b) la partea superioara a piciorului. Daca uleiul este adus sub presiune se practica un canal in corpul bielei prin care soseste uleiul la piciorul (c).

1.3 Conditii de lucru

Biela este supusa la solicitari variabile. Asupra bielei actioneaza fortele de presiune ale gazelor si de inertie a grupului piston. Marimea sarcinii aplicate impune bielei o conditie fundamentala, sa poseda o rezistenta mecanica superioara. Sub actiunea fortelor, partile componente ale bielei se deformeaza diferit.

Forta de presiune produce in corpul bielei o deformatie remanenta care, micsorand lungimea dintre axele piciorului si capului, impiedica miscarea libera a acestuia.

Sub actiunea aceleiasi forte, corpul bielei se deformeaza astfel incat se cmpromite paralelismul axelor, efectul de flambaj, ceea ce constituie cauza principala a uzurii lagarelor.

Din punct de vedere functional, o deosebita importanta o reprezinta lungimea bielei. Biele lungi conduc la forte normale mai reduse, solutia conducand in schimb la marirea inaltimi motorului, la reducerea rigiditatii bielei si la aparitia unor solictari importante de flambaj. Bielele scurte au o rigiditate sporita, iar efectul de flambaj este practic nesmnificativ.

Biela este organul mecanismului motor care transmite forta de presiune a gazelor de la piston la arborele cotit si transforma misecarea alternativa de translatie a pistonului in miscare de rotatie a arborelui cotit. Are rolul functional de a transmite fortele de la piston la manivela sau invers.

Bielele se confectioneaza din materiale rezistente la oboseala si cu rezistenta mare la rupere : OL 50 B, OL 60 B, OLC 35, OLC 45, oteluri aliate cu Cr, Ni,Mo.

Solicitarile la care sunt supuse bielele :

-flambaj ;

-compresiune ;

-ncovoiere ;

-oboseala.

ANALIZA FUNCIONAL

Biela este solicitata de forta de presiune a gazelor la compresiune si flambaj ; fora de inertie a grupului piston solicita biela la intindere si compresiune. Biela este supusa la solicitri variabile. Mrimea sarcinii aplicate impune bielei o conditie fundamentala: s posede o rezistenta mecanica superioara.

Sub aciunea fortelor, partile componente ale bielei se deformeaza diferit. Forta de presiune produce in corpul bielei o deformatie remanenta care, micsorand lungimea b (fig. 132, a) dintre axele piciorului si capului, impiedica miscarea libera. Sub actiunea aceleasi forte, corpul bielei se deformreaza astfel (efectul de flambaj) incat se compromite paralelismului axelor (b), ceea ce constitue cauza principala a uzarii lagarelor si a slabirii pieselor din mecanismul motor. Sub actiunea fortelor axiale de inertie piciorul si capul bielei se ovalizeaza (c), ceea ce creeaza pericolul de gripaj.

Fortele tangentiale de inertie (d), produc solicitarea la incoviere a corpului. Incovoierea bielei poate aparea si din cauza dispozitie excentrice (e) a fortei de compresiune, determinata de jocul radial dintre bolt si bucsa. Deformarea bielei fiind cauza principala a micsorarii fiabilitatii si mai ales a organelor conjugate, impune o a doua cerinta fundamentala, biela sa posede o rigiditate superioara.

Biele pe acelasi fus maneton, motor in V la 90

Din punct de vedere functional, o deosebita importanta prezinta lungirnea b, a bielei. Bielele lungi (A 0,2...0,25) conduc la forte normale mai reduse (oblicitatea mai mica.), ceea ce micsoreaza frecarea dintre cilindru si piston. Solutia conduce in schimb la marirea inaltimii motorului, la creterea masei acestuia si la reducerea rigiditatii bielei, la aparitia unor solicitari importante de flambaj in corpul bielei. La reducerea raportului S/D de 1-a 1,25 la 0,8 s-a obtinut (fig. 13.3) o biel cu rigiditate sporita la care solicitarile de flambaj au devenit practic neinteresante.

Dezvoltand forte insemnate de inerie, biela creeaza solicitari mari in lagare, de aici un alt deziderat important: masa bielei sa fie cat mai mica. Drept indice de comparaaie a masei bielei se alege masa raportata a bielei. Se constata ca dupa fabricatie masa bielei variaza in limite largi 5% (pentru ma-= 400 g, mn = 20 g). Pentru echilibrare se cere ca abaterea s fie sub 1 %. De aceea, la piciorul si capul bielei se prevad, zone ingrosate, din care se elimina material pentru corectarea masei ma (pentru ma= 400 g, se admite mn = 3 g).

Daca arborele cotit nu este alcatuit din elemente demontabile, capul bielei se poate articula pe maneton numai daca este sectionat (v. fig. 13.1). Partea inferioara a capului se numeste capac si se prinde de partea superioar prin suruburi. Capetele bielei fiind articulate, trebuie asigurata ungereasuprafetelor in miscare relativ. Piciorul bielei se unge sub presiunea. Pentru a reduce frecarea si a preveni gripajul, in piciorul bielei se monteaza o bucsa din material antifrictiune.

Manetonul se deplaseaza pe periferia interioara a capului in acelasi sens, cu viteze ridicate: in aceste conditii se poate realiza un regirn hidrodinamic de ungere. Uleiul se aduce in articulatie sub presiune, iar capul bielei este prevazut cu un cuzinet.

Biele in bloc motor, complet echipat1.4 Defectele posibile

1.5 Programa

1.6 Conditii tehnice pentru fabricare

Asigurarea unei rezistente inalte la oboseala si rigiditate corespunzatoare determina conditii tehnice specifice pentru executie.

In ceea ce priveste geometria bielei se prevede ca axele alezajelor sa fie in acelasi plan si paralele,abaterile de la coplaneitate si paralelism se admit de maximum 0,003.0,006mm/100mm din lungimea bielei; abaterile privind distanta intre axele alezajelor nu vor depasi 0,0050,1mm.Se limiteaza avalitatea si conicitatea alezajului din piciorul bielei la 0,005 .0,010 mm iar a celui din capul bielei la 0,0080,012mm. Bataia fetelor frontale maximum0,1mm.Abaterea de la perpendicularitatea axei gaurii pentru suruburi fata de suprafata de imbinare a capacului bielei cel mult 0,1/100mm; capacul bielei trebuie sa se aseze pe intreaga suprafata de imbinare;nu se admite joc.

Referitor la rugozitatea suprafetelor prelucrate se indica valorile Ra=1,6m pentru suprafata alezajului piciorului inaintea presarii bucsei; Ra=0,8m dupa presarea si prelucrare definitiva a bucsei; Ra=3,21,6m pentru suprafata alezajului capului inainte de montarea cuzinetului; Ra=3,2m pentru suprafetele frontale ale capului si piciorului bielei.

Pentru a asigura uniformitatea echilibrajului diferenta de masa a bielelor montate la un motor se recomanda sa nu depaseasca 12% si in general 722 g.

Pentru a evita socurile la montajul cu bolt flotant se prescriu la piciorul bielei jocuri foarte stransede ordinul 510..m.Acestea se pot obtine prin sortarea bielelor in grupe dimensionale dupa toleranta de executie a alezajului piciorului bielei. La biela asamblata cu cuzinet in imbinarea cu fusul maneton,pentru asigurarea conditiilor de ungere hidrodimanica, trebuie sa respecte jocul in limitele c=(0,00045.0,0015)dm unde dm este diametrul fusului maneton.

La montarea capacului de biela o atentie deosebita trebiue sa se acorde strangerii suruburilor de biela,deoarece in cazul unor deceleratii este posibila o uzura inegala sau chiar ruperea suruburilor. Strangerea trebuie facuta cu cheia dinamometrica dupa prescriptiile uzinei constructoare1.7 Desenul de executie

Fig. Desen de executie 1

Fig. Desen de executie al bielei

Fig. Desen de executie al bielei

1.8 Alegerea semifabricatului Dupa ce s-a studiat desenul piesei pentru care trebuie sa se proiecteze procesul tehnologic de prelucrare,precum si rolul acestuia in componenta produsului din care face parte si numarul de bucati care trebuie executat in unitatea de timp,se trece la alegerea celui mai economic semifabricat.

Un semifabricat se poate realiza in general prin mai multe metode si procedee diferite ca volum de munca si cost de fabricatie.

Factorii care determina alegerea metodei si procedeului de elaborare a semifabricatului sunt: materialul impus piesei,dimensiunile piesei,forma constructiva,caracterul productiei,precizia necesara,volumul de munca necesar,costul prelucrarilor mecanice,utilajul existent sau posibil de prelucrat.

Avand in vedere caracterul productiei,forma si dimensiunile piesei,precum si materialul din care este confectionata biela,se va alege un semifabricat matritat.

Se poate mentiona ca pentru productiile de serie mare si de masa se pot face investigatii care sa permita realizarea desemifabricate cu adaosuri de prelucrare cat mai mici.

La alegerea semifabricatului se impune deci luarea in considerare a costului cumulat al elaborarii semifabricatului si al prelucrarii mecanice. Este necesar in consecinta un calcul economic justificat.

Alegerea materialului:

- Pentru se alege oelul aliat pentru mbuntire, destinat construciei de maini, 40Cr10X STAS 791 88, inbunatatit la 330350 HB. Compoziia chimic a acestui oel este redat n tabelul de mai jos:Marca

oelCompoziia chimic % max

CMnPSCr

40Cr10X 0,36-0,440,5-0,8max.0,025max.0,0250,8-1,1

Caracteristicile mecanice, dup tratamentul termic, sunt redate n tabelul urmtor:

Marca

OeluluiLimita de curgere Rp0,2

Rezistena

la traciune

Rm

Alungirea A %

min.Gtuirea

Z %

min.Rezilienta KCU300/2

J/cm2min.Duritatea

Brinell n stare recoapt

HB

max.

40Cr10X780980104558217

Semifabricatul se obtine prin matritare la cald, n varianta monobloc a corpului bielei cu capacul, alezajul capului bielei avnd form eliptic.

Semifabricatul se obine prin matriare n mai multe faze, pe prese hidraulice. Matriarea pe prese

Se folosesc aceleai prese ca i n cazul forjrii libere:

- matriarea pe prese cu excentric. n raport cu ciocanele de matriat presele cu manivel sau cu excentric pentru matriare la cald prezint urm-toarele avantaje: cursa patinei presei, avnd o mrime fix, la fiecare curs se realizeaz o faz de matriare, ceea ce permite obinerea unor productiviti mai ridicate; crete precizia de matriare ntruct presele sunt prevzute cu coloane de ghidare; viteza de deformare fiind mic rezult c rezistena la deformare a materialului i energia consumat pentru defor-mare sunt mai mici; sunt necesare fundaii mai mici dect la ciocane; se pot folosi extractoare, ceea ce micoreaz nclinrile piesei matriate (fig. 1.54); condiiile de lucru sunt mai bune; manopera simpl; posibiliti de mecanizare i automatizare mari.

Fig. 1.54 Matri cu extractor:

1 matri superioar; 2 matri inferioar;

3 pres; 4 extractor

Dezavantajele principale sunt: costul ridicat al pieselor; limitarea numrului de piese; cursa patinei fiind fix presele cu excentric sunt mai puin universale; necesit o pregtire mai ngrijit a semifabricatelor (ncl-zire fr oxidare, curire de oxizi etc.).

- matriarea pe prese hidraulice. Presele hidraulice prezint urm-toarele particulariti: vitez mic de deformare; fora maxim se obine de la nceputul cursei pistonului i este constant n timp avnd valori foarte mari; numrul de curse este mic deci productivitatea redus; mrimea cursei de lucru este mare; costul utilajului este ridicat; se preteaz pentru piese foarte mari sau pentru materiale cu plasticitate redus.

- matriarea pe prese cu friciune. Presele cu friciune sunt utilaje cu matriare cu caracteristici intermediare ntre ciocane i prese cu manivel. Fora maxim dezvoltat variaz ntre 502000(103 daN. Particulariti: fora de deformare se aplic sub form de oc; cursa patinei presei nu este fix ceea ce permite mrirea gamei de piese ce se pot matria; matriarea se face de obicei n matrie cu o singur cavitate; fazele de matriare pot fi realizate prin una sau mai multe lovituri. Folosirea lor se recomand n cadrul pieselor mici, de configuraie simpl n producia de serie mic i mijlocie. Azi se nlocuiete tot mai mult sistemul de antrenare prin friciune prin sistemul de antrenare hidraulic (fig. 1.55, a, b).

- matriarea pe maini orizontale, permite matriarea din semifabri-cate simple a pieselor pline sau goale de configuraie simpl sau complex la care partea deformat este scurt i de seciune mult mai mare dect seciunea semifabricatului iniial. Procedeul cuprinde patru faze importante (fig. 1.56). n prima faz semifabricatul se introduce n matri pn atinge opritorul 1.

Fig. 1.55 Ciocane pres cu antrenare hidraulic:

1 cilindru hidraulic; 2 cadru; 3 ghidajele batiului;

4 piuli; 5 arbore filetat; 6 volant; 7 sabot. n faza a doua are loc strngerea semifabricatului i nceputul refulrii. Urmeaz faza a treia de refulare complet. n faza a patra semimatria mobil coboar i piesa este scoas afar. n cazul pieselor inelare se prevede un dispozitiv de tiere astfel nct dintr-un semifabricat de lungime nedefinit se matrieaz un numr mare de piese. Avantajele procedeului sunt: productivitate mare (4001000 piese/h); posibilitatea de matriare a unor piese a cror form nu permite matriarea la alte utilaje; obinerea unor piese de dimensiuni apropiate de cele finite datorit matririi fr bavur i a unor nclinaii mici de matriare; adaosurile de prelucrare i toleranele de matriare sunt mici.

Fig. 1.56 Fazele procesului de matriare pe mainile de forjat orizontale:

1 opritor; 2 matri fix; 3 matri mobil; 4 semifabricat;

S sursa de lucru; Sm deschiderea matriei; I, II, III, IV fazele de matriare Principiul de lucru al mainilor se poate urmri n figura 1.57. Scula pentru deformare este confecionat dintr-un poanson cu ajutorul cruia se deformeaz semifabricatul i din matria propriu-zis n care are loc defor-marea. Dac piesa se prelucreaz ntr-o singur trecere, matria este execu-tat din dou semimatrie care conin o zon de strngere i una de deformare. Dac deformarea se produce n mai multe trepte matria se construiete sub forma unui bloc de matrie care conine zona de strngere, de refulare, de perforare, de tiere etc. Pentru economisirea de material de matri cavitile de deformare se confecioneaz sub forma unor pastile de material dur care se monteaz prin nurubare n corpul matriei. Particularitile procesului de deformare sunt: numrul fazelor de deformare trebuie s fie ct mai mic; refulrile se prevd a fi executate n poanson pentru a evita formarea bavurilor ca s-ar putea imprima n pies; piesele trebuie s aib dimensiuni ct mai apropiate de semifabricatul iniial pentru a avea grade mici de deformare.

Fig. 1.57 Schema de principiu a mainii de matriat orizontal:

1 motor electric; 2 curele de transmisie; 3, 4 roi dinate;

5, 6 sistem biel-manivel; 7 berbec; 8 semimatria superioar;

9 semimatria inferioar; 10 sistem de prghii; 11 camer;

12 roat canelat; 13, 14 sistem de sprijin; 15 frn.

Freza 1F ferastrau 200 x 5 STAS 1159/2-84.

Tehnologia de prelucrare mecanica

Aspecte particulare si etapele principale ale procesului tehnologic. Biela si capacul bielei nu sunt interschimbabile, deoarece sunt supuse unor prelucrari definitive in stare asamblata la fel ca si bucsile de biela,care se prelucreaza definitiv dupa presare.

Alegerea si prelucrarea bazelor de asezare. Pentru realizarea unor suprafete plane de reazem de calitate, procesul tehnologic incepe cu prelucrarea fetelor frontale ale capului si piciorului bielei.Prelucrarea fetelor frontale se executa prin frezare,brosare sau rectificare plana.In cazul frezarii se pot prelucra separat suprafetele capului si piciorului bielei;la o singura asezare se prelucreaza toate cele patru fete frontale.Brosarea fetelor frontale poate fi aplicata atat la bielele cu lungimea capului si a piciorului diferita cat si la bielele cu lungimea acestor elemente egala.

Rectificarea se aplica bielelor simetricecare au lungimea capului egala cu lungimea piciorului si a caror fete frontale se afla in acelasi plan.

Prelucrarea prealabila a alezajelor din capul si piciorul bielei. In cazul prelucrarii bielelor forjate separat ,alezajul din piciorul bielei se executa prin burghiere,orientand piesa dupa conturul piciorului,cu strangere pe fata frontala.

Prelucrarea suprafetelor plane de separatie ale capului bielei. Cand biela si capacul sunt semifabricate distincte,suprafetele plane de separatie se prelucreaza in mod obisnuit prin brosare pe masini verticale de brosat si mai rar se frezeaza pe masini orizontale de frezat.

Prelucrarea gaurilor pentru suruburile de biela. Prelucrarea gaurilor pentru suruburi atat in corpul bielei cat si in capac se executa concomitent prin operatii de burghiere,largire ,tesire,alezare,filetare pe masina de gaurit cu capete multiaxe si masa rotativa sau agregat de gaurit.Piesa se orienteaza dupa alezajele din piciorul si capul bielei cu apasare pe suprafata frontala a capacului si corpului.

Prelucrarea de semifinisare a alezajelor din capul si piciorul bielei. Semifinisarea alezajelor se executa dupa asamblarea corpului cu capacul bielei cu ajutorul suruburilor.Prelucrarea consta, de obicei, din operatii de strunjire interioara din mai multe treceri si mai rar din operatii de adancire si alezare.

Ajustarea si sortarea bielelor pe grupe masice. Operatia de ajustare a masei bielelor se executa prin fezare pe masini de frezat orizontale si consta in indepartarea de pe suprafetele celor doua capete a cantitatilor de metal suplimentar, in scopul obtinerii masei prescrise.

Materiale i semifabricate optime utilizate la fabricarea bielelor

Un studiu efectuat de specialiti la cererea unor firme japoneze productoate de autovehicule, are ca principal concluzie faptul c firmele care nu vor lua msuri de nlocuire a materialelor tradiionale cu altele noi, nu vor putea face fa concurenei.

Compozitele au cunoscut o dezvoltare foarte rapid, gsindu-i o tot mai larg utilizare: n construcia aerospaial, n industria chimic, n domeniul telecomunicaiilor, n domeniul medical, n construcia de automobile etc.

Comparativ cu materiale calsice, compozitele se comport mai bine la solicitri mecanice i termice, la uzur i coroziune i au densitatea mai mic dect aceea a materialelor clasice((=1.2...4.3 g/cm3 fa de (=7,8 g/cm3, n cazul materialleor feroase, i chiar a aliajelor de titan (=4.5 g/cm3), au rezisten ridicat la coroziune, sunt uor prelucrabile, au proprieti tehnologice superioare materialelor clasice, sunt ergonomice i ecologice etc.Compozitele pot fi definite ca materiale constituite dintr-o mas metalic (feroas sau neferoas) ori nemetalic (materiale plastice, roci minerale, ceramice, celuloz, lemn etc.) numit matrice, armat cu elemente de rezisten sub form de microcristale filiforme.

n funcie de natura materialului matricei, compozitele pot fi grupate n :

-materiale compozite cu matrice metalic feroas;

-materiale compozite cu matrice metalic neferoas;

-compozite cu matrice din materiale plastice;

Executarea unor repere cu funcii vitale n structura constructiv -funcional a motoarelor cu ardere intern (exemplu -corpul bielei din compozit cu matrice metalic ranforsat cu armtur de carbon nfurat n ochiuri le acesteia, cu rulmeni din ceramic, pistonul din matrice de aluminiu armat cu wiskers-uri de SiC sau de Al2O3 ori Si3N4 etc) conduc la simplificarea construciei motorului(21( i la prelungirea considerabil a duratei de funcionare.

Un asemenea motor nu mai necesit sistem de ungere i de rcire, fapt ce permite motorului s funcioneze n condiii cu totul diferite de acelea prescrise motorului realizat din materiale clasiceMaterialele din care se confecioneaz biela trebuie s ndeplineasc o serie de condiii ca: rezisten mecanic ridicat, n special la rezistena la oboseal i oc i s rspund unor condiii grele de funcionare.

Se utilizeaz aproape exclusiv oelurile de mbuntire cu coninut mediu de carbon (C=0,35...0,45), dar la motoarele cu ardere intern cu aprindere prin scnteie se folosesc i biele din font, iar la motoarele rapide se utilizeaz biele din aliaje de titan.

Cele mai utilizate materiale sunt oelurile de mbuntire cu coninut mediu de carbon (C=0,35...0,45).

Cel mai indicat procedeu de obinere a semifabricatelor pentru biele din otel este forjarea, la biele de dimensiuni mari i de serie mic i prin matriare, la cele de dimensiuni mici i medii la serie mare i de mas.

In cazul bielelor din aliaje de titan semifabricatul se obtine prin turnare in vid.

Titanul are densitatea 4,507 g/cm3 fiind considerat un metal semiuor.

Titanul este un metal care a cptat importan industrial de un timp nu prea ndelungat, ns proprietile sale deosebite ca densitatea relativ mic, mai mic ca a fierului, rezistena mecanic mare( una din cele mai mari rezistene specifice), marea lui stabilitate la coroziune etc, au fcut ca utilizarea lui n tehnic s creasc ntr-un ritm intens.

El este un metal alb-argintiu, deosebit de activ chimic, motiv pentru care se obine greu sub form pur iar odat obinut este dificil de protejat de aciunea mediului exterior. n atmosfer la temperaturi sczute se oxideaz uor acoperindu-se cu o pelicul de oxid compact care-i imprim o mare rezisten la coroziune n ap, apa de mare, acizii.

La nclzire, la temperaturi mai mari de 500C, titanul i aliajele sale se oxideaz uor i absorb oxigen, carbon, azot, hidrogen care la concentraii mici formeaz i soluii solide de interstiie, iar la concentraii mai mari i compui ca nitruri, hidruri, carburi i oxizi degradnd plasticitatea, mrind mult fragilitatea i micornd sudabilitatea i rezistena la coroziune.

Titanul tehnic este un material de construcii mecanice deosebit de apreciat, el se prelucreaz bine prin deformare i are sudabilitate bun, ns prelucrarea lui prin achiere este dificil.

Folosind ca material de baz titanul, acesta se poate alia cu Al,Mo,V,Cr,Sn,Fe,Sr,Nb i uneori cu mici proporii de siliciu. Dat fiind influena nociv a C,N i O, aceste elemente sunt considerate impuriti, limitele pn la care sunt admise fiind 0,004-0,1 % O, 0,02-0,06% N, 0,03-0,06 % C. O puternic influen asupra tenacitii manifest hidrogenul care n proporii de numai 0,02-0,05 % face ca tenacitatea s fie nul, motiv pentru care coninutul n hidrogen se limiteaz la 0,01 %.

Principalele mrci de titan tehnic i aliaje de titan sunt prezentate n tabelul 1.

Tabelul 1

Proprieti mecanice

MarcaRm(N/mm2(Rp0,2(N/mm2(A5%Z%HB

Ti 99,5300 - 420min.200min.25min.35min.100

Ti 99,4400 - 550min.280min.20min.30min.140

Ti99,2550 - 750min.450min.15min.30min.170

Ti Pd 0,15min.450min.350min.16min.30min.140

Ti Al5 Sn2,5min.800min.770min.10min.20min.270

Ti Cu2min.550min.390min.16min.35

Ti Al6 V4min.900min.840min.10min.20min.300

Ti Al7 Mo4min.1020min.950min.10min.20min.330

Ti Al6 V6 Sn2min.1020min.950min.6min.15min.330

Toate aliajele industriale pe baz de titan conin n principal Al alturi de care se mai pot aduga Mn, V, Mo, Cr, Si, Sn, Zr i uneori Fe. Aliajele de titan se clasific dup structura obinut la rcirea n aer(normalizare) n aliaje ( , aliaje (+( i aliaje (.

Cteva din aceste aliajele de titan sunt prezentate n tabelul 2.

Tabelul 2

Nr.Compoz.chimic%

crt.AlMnVMoCrSiSmAlte elemente

Aliaje(

14,3-6,2-------

24,5-6,00,8-2---0,18-10-12% Zr

34,5-6,0-----2-30,5-1,5% Nb

43,5-5,00,8-2------

Aliaje(+(

55,5-7,0-4,2-6,0-----

66,0-7,3--2,8-3,8-0,2-0,4--

74,5-6,3-0,9-1,92,8-3,8----

Aliaje(

85,5-7,0--2,0-3,01,0-2,50,15-0,4-0,2-0,7% Fe

94,0-5,7-1-5,51-5,50,2-2- -0,5-1,5% Fe

102,3-3,6--6,8-89,5-11,0---

Aliajele ( sunt aliaje care conin pn la 6% Al, structura ( se menine n cazul n care alturi de Al se introduce i Mn pn la 2%, Mo pn la 1%, mici proporii de Si etc.

Aliajele ( sunt aliaje complexe care conin alturi de Al diverse elemente ca: Mo, Cr, V, Si, Fe, Sn, Cu etc.

Aliajele (+( conin alturi de elementul principal de aliare Al care se gsete n proporie de 4-7.5% i 4-6%V, 4%Mo, 2%Sn, 0.-0.4%Si etc. Aceste aliaje sunt mai rezistente dect aliajele monofazice, se pot deforma uor.Sunt rezistente la fluaj pn la 450C, temperatur pn la care i pstreaz constant rezistena mecanic.

Cteva aliaje de titan dup diferite norme din diferite ri sunt prezentate n tabelul 3. Tabelul 3

Companii

AliajLNDINAICMAAMSMIL-T-

9047DFranco

AIR-

9183DTDBS

Ti 99,53.70253.7025Ti-P 01--T 35-TA 5

Ti 99,43.70343.7035Ti-P 024902-T 405003BTA 5

Ti 99,2

3.70653.7065Ti-P 044921 AComp.

l/AT60-TA 9

Ti Pd 0,15--------

Ti Al6 Sn2,53.71143.7115-4960 DComp.

ll/ATA SE 5083-

Ti Cu2------5123TA 24

Ti Al6 V43.71643.7165Ti-P 634926 EComp.

lll/ATA 6V5173TA 13

Ti Al4 Mo4 Sn2------5153TA 34

Ti AI7 Mo4---4970 AComp.

lll/A---

1.3 Calculul ritmului si productivitatii tehnologice. Stabilirea tipului sistemului de productie

Condiia de baz care trebuie ndeplinit la proiectarea proceselor tehnologice pe linii tehnologice cu flux continuu, const n asigurarea sincronizrii operaiilor, adic n efectuarea fiecrei operaii ntr-un timp de lucru egal cu foarte puin mai mic dect ritmul liniei tehnologice.

n funcie de mrimea ritmului liniei tehnologice se face divizarea procesului tehnologic n operaii, se alege utilajul i se proiecteaz S.D.V.-urile.

Mrimea ritmului de lucru a liniei tehnologice se determin ca fiind ctul raportului dintre fondul real de timp Fr i planul de producie de piese Pfp care trebuie executate pe linia tehnologic respectiv n intervalul de timp egal cu fondul real de timp, adic:

Rl = Fr/Pfp(min/buc)

Planul de fabricaie se consider a fi P=60000buc/an

Fondul real de timp:

Fr=Fn*K=60*z*Sch*h=60*250*1*8= 120000ore, unde:

Fn este fondul nominal de timp, z-numrul de zile lucrtoare, Sch-numrul de schimburi, h-numrul de ore dintr-un schimb.

Rl = 120000/60000=2(min/buc)Producia de serie mijlocie are urmtoarele caracteristici:

-numr mediu spre mare de produse, prelucrrile fcndu-se pe loturi de piese ;

-caracter ciclic i de repetare periodic a lucrului ;

-utilaje universale i specializate;

-coeficient de ncrcare a mainilor-unelte ridicat;

-SDV-uri universale, specializate i speciale;

-prelucrrile se fac pe maini reglate la cot prin diferite metode n funcie de volumul de producie;

-documentaia tehnologic pentru serie mijlocie i mare este sub form de planuri de operaii;

-regimul de achiere se calculeaz dup metoda analitic;

-normarea tehnica se calculeaz;

-mna de lucru cu calificare medie;

-amplasarea mainilor-unelte n flux tehnplogic sau pe grupe de maini, n funcie de volumul de producie;

-realizarea semifabricatulor cu precizie mai ridicat, de exemplu, turnarea cu modele metalice, matriarea etc.;

-realizarea asamblarilor prin metoda interschimbabilitii limitate folosind procedeul reglrii sau sortrii.

Condiia de baz care trebuie ndeplinit la proiectarea proceselor tehnologice pe liniile tehnologice cu flux continuu, const n asigurarea sincronizrii operaiilor, adic la efectuarea fiecrei operaii ntr-un timp de lucru egal sau puin mai mic dect ritmul liniei tehnologice.

n funcie de mrimea ritmului liniei tehnologice se face difuzarea procesului tehnologic n operaii. Se alege utilajul i se proiecteaz SDV-urile.

Mrimea ritmului de lucru a liniei tehnologice( RL ) se determin ca fiind raportul dintre fondul real de timp ( Fr ) i planul de producie de piese ( Pfp ) care trebuie executat pe linia tehnologic respectiv n intervalul de timp cu fondul real de timp.

1.3.1 Calculul fondului anual de timp (Fr)

Fondul anual de timp se determina cu relatia :

Ft = [Zc-(Zw+Zs)] [h/an] (1.3.1)

unde : Zc - numar total zile calendaristice ; Zc=365

Zw numar zile de weekend ; Zw=104

Zs numar zile sarbatori legale ; Zs=7

-numar de schimburi ; =3 - durata unui schimb ; =8 - coeficient ce tine seama de pierderile de timp ;

pentru = 3 alegem =0.96

Inlocuind valorile de mai sus in relatia 1.3.1 vom obtine :

Ft=[365- (104+7)]=5783.04 [h/an]

1.3.2 Calculul planului productiei de piese (Npp)

Planul productiei de piese se determina cu relatia :

Npp=Npn + Nr + Nrc + Nri (1.3.2)

unde : Np numar de pise; Np=105000 ans./an

n numar de piese de acelasi tip; n=1

Nr numar pise de rezerva fabricate odata cu produsul; Nr=0

Nrc numar piese de rezerva livrate la cerere pentru diferite reparatii;

Nrc=(0....300%); alegem : ans./an

Nri numar piese rerelutate din cauze inevitabile;

Alegem : pise/an

Inlocuind acum valorile cunoscute in relatia (1.3.2) obtinem :

ans./an

1.3.3 Calculul ritmului si productivitatii liniei tehnologice

Ritmul de lucru se stabileste cu relatia :

(1.3.3)

Numeric rezulta : min/piesa;

Productivitatea se determina cu relatia :

(1.3.4)

Obtinem :

piese/h

1.3.4 Stabilirea preliniminara a tipului sistemului de productie

Tipul sistemului de productie se stabileste in functie de valoarea obtinuta pentru ritmul de lucru .

Pentru situatia in care (in cazul nostru min/piesa) productivitatea realizata va fi una de serie mare.Conform celor prezentate in 4 tab 1.5 acest tip de productie se caracterizeaza prin urmatoarele particularitati:

cantitate medie de produse intr-un numar redus de sortimente;

loturile se repeta la intervale diferite (egale sau neegale),conform cerintelor pietei;

beneficiarul este piata;

tehnologii studiate in detaliu cu fise si plan de operatii;

utilaj universal si in parte special;

amplasarea utilajului pe operatii, in ordinea fluxului;

mana de lucru specializata pe operatii cu calificare scazuta;

personal cu inalta calificare pentru reglarea utilajului;

grad mediu de echipare cu SDV-uri , cu tendita de a se utiliza SDV-uri compuse din elemente demontabile, specifice unor operatii;

mijloace de transport generale si unele speciale;

utilizarea unor metode diverse de semifabricare;

utilizarea larga a verificatoarelor speciale; controlul calitatii produselor prin esantionare;

aprovizionarea continua cu stocuri tampon pentru asigurarea continuitatii productiei;

programarea pe baza de balante de incarcare; normare termica si ....

[piese/lot], z1=255 zile/an

[piese/lot]

CAPITOLUL II

Alegerea metodei de obtinere a semifabricatului, alegerea schemei si tehnologiei de prelucrare, alegerea masinilor-unelte si sculelor .

2.1 Alegerea metodei de obtinere a semifabricatului Alegerea corecta, rationala, a metodei si procedeului de elaborare a semifabricatului este una din principalele conditii ce determina eficienta procesului tehnologic, atat in etapa de semifabricare cat si in cea de prelucrare mecanica.

Deoarece costul prelucrarii mecanice este in general mai ridicat decat al semifabricarii se recomanda metodele si procedeele care, satifcand in totalitate conditiile tehnice impuse, conduc la semifabricate mai precise, mai apropiate de pisa finita.

Stabilirea criteriilor de decizie constau in general in compatibilitatea procedeului cu :

-materialul pentru executia pisei

-forma piesei

-dimensiunile principale ale pisei

-solicitarile piesei

-precizia impusa prin desenul de executie

-tipul productiei

-cerinte de economicitate(din punct de vedere al cheltuielilor de semifabricare dar si al coeficientului de utilizare al materialului)

Avnd n vedere forma i dimensiunile piesei, precum i volumul de producie stabilit (5000 buc/an), se va alege ca procedeu de semifabricare turnarea n forme din amestec de formare realizate mecanic.

Din considerente privind tipul productiei vom alege turnarea fiind apropiata din acest punct de vedere de tipul productiei stabilit anterior (serie mijlocie).

2.2 Stabilirea pozitiei semifabricatului in matrita si a planului de separatie

Pentru stabilirea pozitiei semifabricatului in matrita si a planului de separatie, trebuie sa se tina cont de anumite criterii. Cele mai importante sunt:

Planul de separatie sa faciliteze curgerea usoara a materialului;

Planul de separatie trebuie sa imparta piesa in parti egale si simetrice;

Planul de separatie sa fie astfel ales incat suprafetele ce vor fi ulterior supuse prelucrarilor mecanice prin aschiere sa fie perpendiculare pe directia matritarii si sa nu prezinte unghiuri laterale de inclinare.

Planul de separatie sa asigure fibraj continuu.

Planul de separatie poate fi ales sub diferite forme. Cel mai simplu si totodata cel mai avantajos plan de separatie este cel drept. Este indicat pentru piesele avand forme simple deoarece permite alegerea unor blocuri de matrite mai simple si mai mici si permite prelucrarea mai usoara a formei cavitatii in care se matriteaza piesa. In consecinta se alege pentru piesa specificata in tema de proiect un plan de separatie drept orizontal, schema matritei fiind prezentata in figura 2.2.1.

Din desenul de executie al piesei se poate observa ca se poate folosi o matrita cu suprafata de reparatie longitudinala.

Matrita si planul ei de reparatie precum si semifabricatul sunt prezentate in fig. 2.2.1

Fig. 2.2.1 Dispunerea semifabricatului in matritaPrelucrrile mecanice n acest caz sunt reduse substanial.2.3 Stabilirea preliminara a adaosurilor de prelucrare si executarea desenului semifabricatului

Penru definitivarea formei si stabilirea dimensiunilor semifabricatului trebuie rezolvate problemele referitoare la :

1) Stabilirea adaosului de prelucrare necesare in procesul de prelucrare mecanica (aschiere) a piesei

2) Stabilirea adaosurilor tehnologice pentru asigurarea calitatii semifabricatului sau facilitatrea anumitor etape din procesul tehnologic de semifabricare si prelucrare mecanica (adaosul de contractie, inclinari,racordari)

Conform prevederilor STAS 7670-83, in care sunt indicate adaosurile de prelucrare si abaterile limita pentru piesele din otel matritate, rezulta ca pentru o piesa avand masa cuprinsa intre 1.0-2.5 Kg (masa estimata a rotii dintate), dimensiunile maxime intre 120-180 mm, grupa de complexitate S4, calitatea otelului M1 si care va necesita o prelucrare fina prin aschiere, adaosul de prelucrare recomandat este de 2.5 mm.

Adaosurile tehnologice se stabilesc tinand cont de prevederile aceluasi STAS 7670-83 in functie de inaltimea piesei [] si de raportul (vezi fig. 2.3.1)

In cazul de fata mm iar =