1. PREZENTARE DEPARTAMENT ALUMINIU Activitatea departamentului este coordonată de un Șef Departament și se desfășoară în două clădiri, pe o suprafață… [306454]

II. STUDIU DE CAZ

1. [anonimizat] o suprafață de 26.600 m².

Acest sector cuprinde 2 [anonimizat], două ateliere de prelucrare cu ajutorul mașinilor și două ateliere de mentenanță. Sectorul a înregistrat o [anonimizat] a capacităților de producție.

Aici se produc piese brute din aluminiu pentru cutiile de viteze și motoare. Tipurile de piese turnate sunt: [anonimizat], [anonimizat], suporți, [anonimizat], culbutori etc.

Turnătoria de la Dacia reprezintă un mare avantaj deoarece produce piese brute în intern. Greutatea acestor piese variază între 0,3 și 11 kg.

[anonimizat], Franța și Italia.

[anonimizat]:

a) [anonimizat] (aliaje folosite doar la elaborarea aliajelor feroase și neferoase), pentru realizarea compoziției chimice;

b) Aliaje de "a doua fuziune" [anonimizat], cărora li se "restabilește" compoziția chimică ([anonimizat], realiere) [anonimizat] (aliajele destinate retopirii trebuie să corespundă Standardului SREN 1676/96, echivalentul normei europene EN 1676/96).

[anonimizat] o evoluție uimitoare între anii 1999 și 2014 [anonimizat].

Se constată o evoluție pozitivă a [anonimizat] 4:

În România producția pieselor din aliaje neferoase (în tone), în urma unui studiu făcut între anii 2003 – 2006 reiese o [anonimizat] 9:

În anul 2006, [anonimizat] o [anonimizat] 4.

Tabelul 4. Producția de piese din aluminiu

Făcând o analiză a prețurilor pe materiale ca în tabelul 5, în anul 2008, folosite în TSP acestea erau:

Tabelul 5. Preț material

Datorită calității pieselor și costurilor acceptabile de producție Uzina Dacia are o mare piață de desfacere a [anonimizat] 10.

Fig. 10. [anonimizat] – degazare, aliajul lichid preluat în oale refractare cu capacitatea de 300-500 kg este transferat la celulele de turnare sub presiune (TSP) și deversat în cuptoarele de menținere. [anonimizat] a mașinii TSP de unde este injectat în cochila metalică ce dă configurația piesei. După solidificarea aliajului și extragerea automată a ansamblului piesa-rețea de turnare, asigurată de un robot de turnătorie, piesa este răcită într-un bazin cu apă, după care este așezată de către robot pe o ștanță montată pe o presă acționată hidraulic, pentru separarea piesei de rețea prin decupare mecanică. Piesa ștanțată este depusă automat pe un tobogan de unde ajunge în zona controlului la capăt de linie, efectuat de către operator. Piesele găsite conforme sunt așezate într-un container specific, conform fișei de condiționare, după care sunt transportate în sectorul finalizare. În acest perimetru piesele sunt debavurate, ajustate, controlate la aspect, verificate la etanșeitate. Piesele găsite conforme sunt puse în containere tip, atașându-se eticheta fiind apoi duse în gara rutieră.

Departamentul este împărțit în trei sectoare: sectorul topire, sectorul turnare și sectorul finalizare.

1.1. Sectorul de topire

Cuptorul de topire (turn de topire și camera de menținere), este deservit de operatori, transportul fiind asigurat conform fluxului tehnologic logistic în containere speciale pe role. Acestea, sunt în așteptare, încărcate cu lingouri sau cu recirculație proprie și transportate de către operator, în zona porții de încărcare a cuptorului, pentru constituirea patului de topire, conform instrucțiunilor de lucru.

Deschiderea manuală a porții, permite împingerea căruciorului. După închiderea porții, operatorul acționează butonul de pornire al elevatorului, în funcție de încărcătura, înregistrând în acest fel, tipul de încărcătură în calculator. În mod automat calculatorul va înregistra încărcătura și va afișa pe ecran, cantitățile de lingouri, de recirculație și de lichid. La fiecare oră se prelevează de la cuptorul de topire câte o probă din aliajul topit pentru determinarea compoziției chimice (T topire 7155°C).

Recuperarea aliajului lichid se face prin bascularea cuptorului către oala de transport. La fiecare operație de basculare, calculatorul afișează cantitatea de aliaj și afișează următoarea încărcare în camera de fuziune.

Perifericele cuptorului permit în oricare moment monitorizarea temperaturilor din cele două camere, a încărcăturii în camera de fuziune, a nivelului de aliaj lichid în camera de menținere cât și a raportului: materia primă(lingou)/ recirculat, în ceea ce privește rețeaua de șarjă.

Aliajul deversat în oala de transport va fi supus unui tratament de dezoxidare –degazare, într-un dispozitiv precum cel din figura 11, după care va fi transportat la celula de turnare și deversat în cuptorul de menținere ce o deservește.

Fig. 11. Instalație de degazare și dezoxidare

1.2. Sectorul de turnare

Este sectorul ce determină calitatea pieselor obținute. O bună funcționare a cestui sector asigură producția unor piese conforme. În acest sector întâlnim:

– utilaje: cuptor de menținere care asigură temperatura aliajului la 66010C, mașina de turnat sub presiune (fig. 2) și presa pentru manevrat ștanța de debavurat;

– scule: cochila și ștanța de debavurat;

– anexe: instalația de sprayere, robot de extracție a piesei (temperatura piesei la extragerea din cochilă trebuie să fie între 320 – 250°C), termoregulatoare, bazinul de răcire al pieselor (temperatura piesei la așezarea pe ștanță trebuie să fie aproximativ 50°C).

Fig. 12. Mașină TSP

Înainte de începerea efectivă a procesului de turnare este necesară o fază de pregătire a cochilei, (formată dintr-o parte fixă și o parte mobilă). Este montată pe platourile mașinii, racordată la sistemul de încălzire și deopotrivă la cel de răcire, verificându-se buna funcționare a părții mecanice (portmiezuri, placa eliminatoare – eliminatori), după care este închisă și încălzită. Încălzirea se realizează cu ulei, la o temperatură de 200 – 260șC. Acesta străbate cochila printr-o serie de canale stabilite în funcție de configurație. Încălzirea se realizează cu ajutorul termoregulatoarelor. Odată realizată omogenitatea termică a cochilei începe demarajul (temperatura aliajului 66010°C). Cochila este încălzită treptat prin turnări succesive, parametri de lucru fiind măriți sau introduși treptat. Modul de lucru în faza de demaraj urmează o procedură, instrucțiunea de lucru fiind afișată la postul de lucru. Pe tot parcursul demarajului, cochila este monitorizată din punct de vedere termic, verificându-se temperatura, cu ajutorul unui pirometru sau camera de termoviziune; spreyerea cochilei se face în mod manual folosindu-se un spreyor cu acționare manuală. Când s-a ajuns la parametrii indicați în documentație mașina este trecută în regim automat, procesul de turnare fiind monitorizat în mod automat de către mașina.

Termenul de termic în turnarea sub presiune regrupează toate subiectele controlate sau nu, care influențează comportamentul cochilei și piesei în derularea procesului de turnare.

Temperatura aliajului, matriței, piesei participa la regimul termic al procesului de turnare. Există elemente cu mare influență asupra temperaturii aliajului de tipul:

Elemente accesibile în producție;

Elemente accesibile în matrițerie;

Elemente accesibile în concepție;

În cadrul acestor categorii putem enumera:

Pulverizarea;

Circulația fluidelor;

Configurația matriței;

Dimensiunile piesei;

Materialul matriței;

Timp de ciclu;

Etc.

În acest proces propagarea căldurii se face prin:

Conducție: transfer de căldura dintr-o regiune cu temperatura mai ridicată către o regiune cu temperatură mai scăzută în interiorul unui solid, lichid, gaz.

Convecție: transfer de căldură între o suprafață solidă și un fluid (lichid, gaz) care exista în contact direct și mișcare relativă. Fenomenul de convecție este însoțit de conducție și radiație.

Radiație: este procesul prin care căldura trece de la corp cu temperatură ridicată la un corp cu temperatură redusă, corpurile fiind separate în spațiu și nu sunt în contact (plita-mana).

Un rol important în menținerea pentru echilibrul termic al cochilei, îl are timpul de ciclu. Timpul de vărsare, injectare, răcire, așteptare înaintea extracției permite transferul caloriilor către matrița și, deci, participă la încălzirea cochilei.

Schematic, durata unui ciclu urmează pașii prezentați în figura 13.

Fig. 13. Etape ciclu de turnare

Astfel, durata timpului de ciclu depinde, de:

Forma piesei

Suprafața de schimb cu matrița

Volumul piesei

Temperatura aliajului

Durata de solidificare

Viteza de transfer a căldurii

Masa matriței

Timpul de ciclu optim este funcție a schimburilor de termice (căldură). Căldura sau aportul de calorii al cochilei depinde:

masa turnată;

temperatura de turnare;

căldura specifica a aliajului;

Căldura specifică a unui corp este cantitatea de calorii, pe care el trebuie s-o aducă pentru a ridica (a crește) temperatura 1°C/kg. Unitatea de măsură a căldurii este joule pe kg *( ° C sau Kelvin). Iată câteva exemple de căldura specifica: în J/kg, K  :

Căldura specifică a apei este de 4186 Jouli/kg .K (la 0° C, condiții de presiune normală).

Aur: 129 J/kg.K

Aluminiu: 900 J/kg.K

Cupru: 385J/kg/K

Zinc: 380 J/kg/K

Apa: 4186 J/kg.K

Aer: 1004 J/kg.K

Ulei : 2000 J/kg.K

Ciclurile termice depind de condițiile de răcire a cuplului matriță/mașina și de reglajele realizate în timpul instalării cochilei. Acest echilibru este stabil pentru o cochilă în procesul de turnare sub presiune. Dezechilibrele termice pot veni din:

Părțile masive;

Variațiile de debit al fluidelor de termoreglare (apa, ulei, pulverizare);

Variația timpului de ciclu;

Variația temperaturii aliajului;

Pentru o temperatură optimă a cochilei se recurge la evacuarea caloriilor – răcirea cochilei. Răcirea poate fi naturală sau forțată. Răcirea forțată se poate realiza în mai multe moduri:

prin suflarea cu aer;

prin împroșcare cu apă;

circularea apei în circuitele de răcire;

printr-un consemn la termoregulator (temperatura redusă);

Toți ceilalți timpi din durata ciclului permit evacuarea caloriilor pentru o răcire optimă.

Operatorul urmărește pe tot parcursul schimbului buna desfășurare a procesului. Verificarea 100% a aspectului piesei permite să vadă eventualele derive și să acționeze în consecință. Controlul frecvențial făcut cu dispozitivul „bord de linie” îi permite să depisteze eventuale abateri, dimensionale, gripaje, deteriorări de miezuri.

1.3. Sectorul de finalizare

Piesele sunt aduse din sectorul de turnare cu ajutorul motostivuitorului, așezate în containere tip conform fișei de condiționare și duse în zona de stocare. De aici sunt preluate și transferate la postul de finalizare. Aici piesele sunt polizate, debavurate, ajustate în zonele indicate în fișele schemă de control, modul de operare fiind cel indicat în FOS (fișa operațiilor standard. La fiecare post de lucru operatorul verifică piesa la aspect, pentru identificarea eventualelor defecte.

Piesele găsite neconforme sunt depozitate în containere tip, aplicându-se eticheta specifică pentru produs neconform. Piesele conforme sunt condiționate fiind însoțite de etichetă și transportate în gara rutieră.

2. PROCESUL DE TURNARE SUB PRESIUNE

Turnare este una dintre principalele căi de producere a pieselor din aliaj de aluminiu. Studiată de-a lungul anilor de T. Obara and K. Sakata în anul 1997[12], Otarawnna, S., Dahle A.K. Fundamentals of Aluminium Metallurgy, Edited by: R. Lumley [13], este un proces tehnologic de obținere a pieselor din aliaje ușoare (Al, Mg, Sb) prin "injectarea" aliajului, în stare lichidă, pe mașini TSP, într-o formă metalică(cochila).

Turnarea sub Presiune (TSP) ca PROCES tehnologic este cel mai avantajos procedeu din punct de vedere al obținerii de piese brute din aliaje ușoare, mai rapid, mai economic, piesele au o geometrie complexă cu mare grad de finisare (se pot obține găuri direct pentru tarodare), cu pereți subțiri și uniformi, în toleranțe foarte strânse.

Fazele centrale ale procesului de turnare sub presiune/topire sub presiune sunt:

Umplerea rapidă a cavității matriței;

Alimentarea compensativă a întoarcerii de solidificare;

Umplerea totală și perfectă a cavității matriței;

Conferirea unui structurii fine piesei rezultate.

Materialul din care este formată matrița este confecționat dint-un aliaj cu temperatură ridicată de topire, de regulă molibdenul, iar aliajele utilizate se modifică în funcție de natura metalului topit turnat în formă.

După solidificare, care are loc prin răcirea formelor printr-un sistem cu circulare a apei, produsul este extras din formă și se obține un produs semiprelucrat, care la rândul său trebuie prelucrat prin îndepărtarea șpanului, sau un produs finit.

Turnarea sub presiune se împarte în două tipuri, în baza faptului dacă camera de încălzire aparține sau nu mașinii:

Dacă realizarea practică a unor piese, cu metode de turnare noi, cu mașini și cochile noi, cere cunoașterea aprofundată a diverselor discipline (studiul materialelor, hidraulica, rezistența materialelor, etc), tot atât de adevărat este că: intuiția, experiența, creativitatea, sensibilitatea față de meserie, sunt factori determinanți în obținerea rezultatelor bune.

Datele tehnice în procesul de turnare sunt alese în funcție de modelul mașinii TSP, conform tabelului:

Tabelul 6. Date tehnice pentru mașini de turnat

Obținerea ("turnarea") pieselor, din aliaje de aluminiu, pe mașini (prese) de Injectat Sub Presiune, înseamnă parcurgerea ciclului de turnare, care cuprinde următoarele etape:

1. Sprayerea (poteiajul) cochiliei cu agent separator, lubrifiant și demulant. Agentul separator este folosit pentru a crea un “film” protector care să evite, dacă este posibil, lipiri ale aliajului pe oțelul cochiliei. Lubrifiantul asigură curgerea aliajului lichid în timpul umplerii cochiliei. Agentul de demulare asigură extragerea piesei din cochilie.

2. Suflarea cu aer a cochiliei se realizează pentru îndepărtarea surplusului de agent de poteiaj. Acest surplus trebuie îndepărtat deoarece intrând în contact cu aliajul lichid și se poate transforma în gaze care sunt greu de eliminat din zonele ascunse. Existența acestor gaze acumulate favorizează apariția imperfecțiunilor de turnare (porozități de genul suflurilor).

3. Închiderea cochiliei

4. Turnarea aliajului lichid în camera de injecție, la o temperatură adecvată (650 – 670°C).

5. Injecția cu cele trei faze, reprezentate în figura 14, împărțite astfel:

Fig. 14. Faze de injecție

a) Faza1 de injecție (F1) reprezentată schematic în figura 15, care presupune împingerea aliajului de către pistonul de injecție până în apropierea secțiunilor de umplere ale piesei. Acțiunea se face cu viteza mică pentru a evita includerea aerului din camera de injecție în aliajul lichid. Aerul astfel pătruns este regăsit în piesă sub formă de pori, gen sufluri.

Figura 15. Faza 1 de injecție (F1)

b) Faza 2 de injecție – figura 16 (F2). În această fază are loc umplerea formei (piesa) într-un timp foarte scurt, prin creșterea vitezei de înaintare a pistonului de injecție, pentru a evita solidificarea aliajului înainte de a umple golul formei.

Figura 16. Faza 2 de injecție (F2)

c) Faza 3 de injecție (F3). Se aplică, cu întârziere după final fazei 2 de injecție, o presiune suplimentară asupra pistonului, când aliajul este încă în stare "păstoasă", pentru compactarea piesei, prin "compensarea retragerilor de contracție", date la solidificarea aliajului de diferența de densitate între starea lichidă (2,55g/cm³) și cea solidă (2,75g/cm³) – figura 17.

Figura 17. Faza 3de injecție (F3)

6. Solidificarea aliajului în formă. Se menține închisă cochilia un timp necesar pentru solidificarea aliajului.

7. Se deschide cochilia și miezurile mobile.

8. Eliminarea piesei din cochilie și extragerea sau preluarea se face robotizat sau manual, într-un interval de 320°C – 250°C. În acest caz coeficientul de contracție al aliajului de aluminiu, este mai mare decât la oțel sub 250°C și apare riscul de "prinderi" (lipiri) în jurul miezurilor, prinderi de bucăți sau chiar întreaga piesă, în formă.

Astfel, procedeul de turnare sub presiune presupune cunoașterea acestor etape și a parametrilor de proces pentru a fi sigură punerea lor în practică și a asigura toate condițiile de obținere a pieselor pentru care există acest proces.

Parametrii de proces, constituie toate acele informații – valori măsurabile, citibile pe monitoare sau pe cadranele aparatelor, înregistrabile și repetabile, care intervin și pot influența obținerea piesei turnate.

Toate aceste informații se poate capitaliza și utiliza ca experiență în procedeul de turnare al altor piese.

2.1. Parametrii procesului de turnare sub presiune

Parametrii unui astfel de proces sunt:

Compoziția chimică a aliajului;

Temperatura aliajului în cuptorul de topire (°C);

Timpul necesar tratamentului pentru dezoxidare și degazare a aliajului lichid (măsurat în minute);

Cantitatea produselor de tratament pentru dezoxidare și degazare(grame);

Temperatura aliajului în cuptorul de menținere, la mașina de turnare (°C);

Diluția produsului de poteiaj (% )(emulsia livrată de furnizor este considerată 100%);

Temperatura uleiului la termoregulatoare pentru termoreglarea semicochililor: fixă și mobilă(°C);

Debit apă pentru răcirea semicochililor, camerei, pistonului de injecție (cm3/sec);

Lungimea utilă a camerei de injecție (mm);

Lungimea biscuitului(mm);

Cota de prelevare ("cota de scufundare" a lingurei în aliajul lichid, pentru a prelua exact greutatea grapei);

Lungimea (sI1a) a Fazei1(cursa pistonului de injecție în Faza1, pentru eliminare aerului din camera de injecție) măsurată în mm;

Lungimea (sI1) a Fazei1(cursa pistonului de injecție pentru Faza 1) măsurată în mm;

Viteza(V1) de înaintare a pistonului în Faza 1 (m/sec);

Viteza(V2) de înaintare a pistonului în Faza 2 (m/sec);

Lungimea( sIbr ), de frânare a injecției (cursa pistonului până la începerea frânarii injecției)(mm);

Viteza( vIBr )pistonului de injecție, în faza de frânare (m/sec);

Timpul de întârziere pentru aplicarea presiunii de multiplicare în Faza 3( milisec)

Presiunea ( pIM3 ) de injecție la multiplicare in Faza 3(barr);

Unul dintre factorii importanți ce determină obținerea calității cu acest procedeu în turnarea sub presiune este lubrefierea amprentelor. În limbaj curent (de "turnătorie"), prin lubrefierea amprentelor (cochilei), se înțelege operația de formare a unui strat de produs lubrefiant (antilipire) și demulant, pe suprafețele calde ale cochilei.

Chiar dacă există o mașina cu tehnologie avansată și de o cochilă "cunoscută" și executată conform standardelor tehnice este imposibil să obținem piese de bună calitate și la cadențe de producție ridicate, fără o lubrefiere corespunzătoare a amprentelor.

Cantitatea, tipul de produs, ca și modul de "distribuire" pe amprentele cochilei, sunt factori importanți, care de cele mai multe ori nu sunt analizați la justa lor valoare. Defectele pe piese, non calitatea, slaba productivitate, ruperi de miezuri, opriri de producție, lipiri, sunt revelatoare în ceea ce înseamnă o lubrefiere neadecvată a amprentelor. Produsele de lubrefiere tehnic adecvate (și adaptate), nu sunt deloc un factor auxiliar, ele reprezentând o componentă esențială a procedeului, pentru obținerea celor mai bune prestații și a celui mai bun randament. Produsele de lubrefiere trebuie să fie capabile să "creeze" un film la 250-300°C și sunt constituite din parte activă (uleiuri minerale, aditivi) și apă.

Pentru a garata constanța calității, trebuie să ținem sub control parametri procesului de turnare. Valorile parametrilor aleși pentru obținerea caracteristicilor calitative prevăzute piesei, trebuie să rămână constanți ciclu după ciclu. Constanța valorilor impuse și repetabilitatea lor depind în mare măsură de prestațiile mașinii și aparaturii auxiliare.

Turnătoriile moderne sunt adesea echipate cu aparate ale căror mijloace de captare sunt în măsură să controleze în permanentă valorile principalilor parametri și de a-i transmite în sistemul informatic care îi pune în evidență pe un ecran. Majoritatea acestor aparate, în plus fată de vizualizarea valorilor și evoluția parametrilor sub formă de curbe, sunt capabile să compare valorile înregistrate cu valori programate, să genereze semnale de disfuncționalitate, să oprească producția și să procedeze la auto-corecție.

Injecția, începe în Faza 1, cu aducerea aliajului din cameră, până în apropierea atacurilor, cu viteza mica de înaintare a pistonului( 0,15-0,25m/sec), pentru a permite eliminarea aerului din cameră prin cavitatea formei și prin secțiunile de aerisire bazinele de spălare, apoi continuă cu creșterea vitezei de injecție în Faza 2, pentru umplerea cu aliaj lichid a cavității care dă forma piesei, finalizându-se cu aplicarea presiunii de multiplicare în Faza 3 pentru compensarea retragerii de contracție și compactare a piesei.

2.2. calculul parametrilor din procesul de turnare

Relația de bază în TSP este:

L0 (LMactiv) = LF1 + LF2 + Lcomp + Lbisc,

unde:

L0 reprezintă lungimea utilă, adică spațiul cuprins între capul pistonului de injecție și planul de separație al celor doua semicochile (sau baza frontală a economizorului de pe semicochila mobilă, dacă acesta există). Parametrul se poate măsura sau calcula.

LF1 este distanța parcursă de pistonului de Injecție, în Faza 1, pentru aducerea aliajului în apropierea momentului alimentării, adică lungimea Fazei 1, obținută prin calcul.

LF2 reprezintă drumul pistonului de Injecție, în Faza 2, pentru umplerea cavității formei. Parametrul este lungimea pentru Faza 2 și se calculează, cunoscând greutatea piesei (masa) Gpm și diametrul (Diam) camerei – pistonul de injectat.

Lcomp reprezintă lungimea pistonului de injecție, pentru compensarea retragerilor de contracție volumetrică și se calculează cunoscând lungimea de compensare, coeficientul de contracție (0,073cm3/cm3 din volumul piesei).

Lbisc este lungimea biscuitului, este "cota"(mm), impusă de necesitatea aplicării presiunii de multiplicare din Faza 3, și nu în ultimul rând,de necesitatea prinderii piesei de către robotul de extracție (extracție mecanică) și se adoptă în funcție de diametrul pistonului.

Lbisc poate fi 1/3 x Diametru piston (pentru piston 80 – 130 mm) sau 1/4 x Diametru piston (pentru piston 50 – 70 mm).

Lungimea biscuitului trebuie determinată riguros și ținută în toleranțe strânse deoarece este ultima cantitate de aliaj care se solidifică și influențează direct timpul de ciclu.

Deci este clar că ceea ce interesează în primul rând sunt informațiile referitoare la Faza 1și anume lungimea acesteia care este un parametru calculat din relația: LF1 = L0 – LF2 – Lcomp – Lbisc.

Considerând că am stabilit corect masa de aliaj care trebuie luată în lingură (Ggrapa) rezultă egalitatea: LF2 = Lcil, adică LF2 este lungimea(cursa) pentru Faza 2, parcursa de piston, pentru a injecta o cantitate de metal ( tot ce trece prin sectorul de atac), necesară a se transforma în piesă și maselote, este egală cu Lcil care reprezintă lungimea "cilindrului" de metal lichid din camera, injectat în formă, prin secțiunile atacurilor și se transformă în piesă și maselote. Altfel spus lungimea cilindrului este lungimea Fazei 2.

Vol. cil.(dm3) = Vol. (piesa+mas)(dm3), unde volumul cilindrului se calculează după formula:

Vol. cil.(dm3) = (π*D2(dm)2 / 4)*Lcil(dm)

și

Vol.(piesa+mas.)(dm3) = Gpm(kg) / γ(kg/dm3), așadar rezultă:

π*D²(dm²) / 4)*Lcil(dm) = Gpm(kg) / γ(kg/dm3),

Lcil(mm) = Gpm(kg)*4*100 /( γ(kg/dm3)*πD2(dm²)*0,95), unde: 100 este ordin de transformare al dm în mm și 0,95 este coeficientul de transformare al lichidului în solid.

Pentru calculul lungimii de compensație:

Lcomp(mm)= (4*Vcontr/3,14*D2)*1000=((4*Gpiesa/densit)/3,14/D2)*0,073*1000*1000

=

Exemplu de calcul:

Pentru o piesă, la care masa aliajului de injectat pentru Gpm(piesa + maselote) = 7,150(kg), (Gpiesa=6,200kg) obținută prin turnare pe o mașina cu diametrul camerei de100(mm) [Lungime utilă: L0 = 830(mm), Lungime biscuit: Lbisc = 35(mm) și greutatea specifică la ALU solid, γ =2,7(kg/dm3)].

Calcul LF2

LF2(mm) = (7,150(kg)*4*100) /( 2,7(kg/dm³)*3,14*12(dm²)*0,95) =355 (mm)

Calcul Lcomp

Lcomp(mm) = (4*Vcontr/3,14*D2)*1000

= ((4*Gpiesa / densit)/3,14/D2)*0,073*1000*1000= 20,96(mm)

Înlocuind în relația de calcul a lungimii Fazei 1, LF1 = L0 – LF2 – Lcomp – Lbisc, rezultă:

LF1 = L0 – LF2 – Lcomp – Lbisc = 830(mm) – 355(mm) -21(mm) – 35(mm) = 419(mm), deci, LF1 = 419 mm, este valoarea cu care se începe testul de umplere pentru optimizarea Fazei 1.

3. DEFECTE PE PIESE. CAUZE

Datorita faptului că parametrii procedeului sunt un lanț de interdependențe și că variația uneia din valori are incidente asupra tuturor celorlalte, metoda de urmat pentru a elimina un defect poate sa rezulte de maniera următoare:

recunoașterea și clasarea tipului de defect;

plecând de la observația directă, stabilim care este cauza determinantă;

intervenție pe cochilă sau asupra parametrilor procedeului și făcând o singură corecție de fiecare dată se observă rezultatul obținut;

o dată ce defectul a fost înlăturat, se controlează și se asigură că executarea acestor corecții nu au influență asupra altor caracteristici de conformitate.

se notează corecțiile aduse și se trec în Fișa tehnică de fabricație

Defectele sunt indicate și caracterizate prin litere și numere care le situează în clasificarea generală. Tipurile de defecte sunt în mod egal indicate cu denumirile cele mai curente în limbaj de turnatorie. Aceste denumiri au în același timp origini mai mult sau mai puțin raționale în raport cu defectul și sunt diferite în funcție de regiune.

Descrierea propriu-zisă dă caracteristicile morfologice ale defectului ce pot fi observate cu ochiul liber. Localizarea defectului pe piesa face parte din descriere. Informațiile se referă la poziția piesei în cochilă, iar termenii în partea fixă sau în partea mobilă, îl situează în raport cu cele două semicochile.

Cauze posibile

Ar fi complet hazardat a se indica o singură cauză pentru fiecare defect în parte, pentru că unele sunt rezultatul unei malformații evidente. Defectele sunt rezultatul unui ansamblu de circumstanțe și nu al unei singure cauze bine determinată. Acest lucru explică epidemiile de defecte care apar în producție. Vom găsi cauzele care în stare tehnica seamănă cel mai probabil și este posibil ca vom găsi și explicarea mecanismului care duce la apariția defectului.

Soluții

Găsirea soluției presupune cunoașterea cauzei. Pentru eficacitatea acestei soluții, trebuie făcută o evaluare pro și contra. Nimic nu înlocuiește experiența bazată pe observația sistematică, practică și directă. Pentru aceasta aplicarea soluțiilor presupune o anumită cunoaștere a tehnicilor de turnare sub presiune cât și a mijloacelor de producție.

Clasificarea defectelor pe piese turnate sub presiune

O clasificare și un studiu critic sunt stabilite pentru fiecare tip de defect pe piese turnate sub presiune. Clasificarea este stabilită după o descriere punctuală a defectului considerat, ceea ce permite o identificare și o analiză în funcție de aspectul, forma și mărimea lui, și de a exclude toate cauzele care nu sunt predominante.

În practică, pentru a limita expunerile didactice și cercetarea, cea mai bună clasificare a defectelor este una morfologică.

O primă clasificare a defectelor poate fi făcută atribuindu-le originea și momentul de apariție a acestora, după cum urmează:

A. defecte a căror origine este anterioară procesului de turnare sub presiune;

B: defecte a căror origine este datorată procedeului de turnare sub presiune;

C: defecte care apar după turnare;

Aceasta primă clasificare poate fi descompusă astfel:

defecte care depind de cochilă;

defecte care depind de modalitățile de lucru;

defecte care depind de metal (temperatură, tip de aliaj);

Fiecare clasă este divizată în grupe și subgrupe cu un număr pentru a le diferenția. Un defect este deci identificat printr-o literă și o cifră. Criteriul de clasificare adoptat se inspiră din cel utilizat în ATLAS-ul de defecte de turnătorie editat în Franța și Germania.

3.1. Defecte ale pieselor cu originea înainte de turnare

Vom analiza în continuare cauzele de apariție a defectelor pe care le putem atribui aliajului, în funcție de:

starea fizică (puritate);

starea chimică (compoziție);

caracteristici tehnologice;

Alte defecte de natură geometrică, pot fi atribuite:

concepției piesei;

concepției cochilei;

construcția cochilei, și în particular: canalelor de aerisire (suprafață/secțiune), maselote (volum/poziționare), atacuri și canale de alimentare (volum/poziție/secțiune).

3.2. Defecte de suprafață

Defectele de suprafață sunt defecte care afectează suprafețele pieselor, reperabile cu ochiul liber, referitor mai mult la aspect estetic sau funcțional al piesei.

3.2.1.Defecte de structură

Defectele de structură sau de morfologie cristalină a pieselor, pot provoca:

pierderi de lichide sau gaze presurizate;

dificultăți de uzinaj;

slabe caracteristici mecanice vis–a-vis de solicitările la care piesa este supusă.

Defectele au cauze diferite în funcție de etapa procesului și pot fi numite folosind tabelul din imaginea 18.

Figura 18. Defecte ale pieselor în TSP și cauze ale acestora

3.2.2.Defecte cauzate de aliaj

Defectele care ar putea să apară în piese din cauza aliajului, sunt eliminate înainte ca acesta să ajungă la mașina de turnat sub presiune. După topire (la o temperatura de 720°C în cuptorul de menținere) aliajul merge la mașina de degazare și dezoxidare (Figura 19 ), după care se recoltează cu lingura metal lichid din oală și se toarnă în creuzet-ul care se introduce în camera de vacuum a mașinii (Figura 20 ). După solidificare se scoate proba și i se face o analiza vizuală, dacă proba are partea superioara sub formă de menisc concav (figura a), aliajul este conform ca grad de degazare și se poate transporta în flux de fabricație, dacă proba are partea superioară sub formă de menisc convex (figura b) aliajul nu este conform ca grad de degazare și se repeta operația de degazare.

Fig. a Fig. b

Fig.19. Instalație de degazare și dezoxidare

Fig.20 Mașină de control a conformității aliajului

3.2.3.Defecte cauzate de mașina de turnat

Forța de închidere a mașinii

În Turnătoria Aluminiu de pe platforma DACIA întâlnim mașini de turnat sub presiune de tip: 660T, 1050T, 1400T, 1800T și 2150T.

Forța de închidere mașină (exprimată în tone) trebuie să țină cont de efortul la injecție:

Fi = F = 1,2 * ( Ps * St ) / 1000

Unde:

F = Efortul de injecție (piston) (tone)

Fi = Forța de închidere (mașină) (tone)

Ps = Presiunea specifică aplicată aliajului (bari)

St = Suprafața proiectată totală ( cm2)

1000 = coeficientul de conversie al kilogramelor în tone.

Mașina se alege în funcție de efortul de injecție necesar pentru a umple matrița cu aliaj lichid.

Tabelul 7. date tehnice pentru alegerea mașinii de turnare

Dacă mașina nu este aleasă corespunzător și forța de închidere a mașinii este mai mică decât efortul de injecție dat de presiunea de multiplicare pIM3, aceasta se va deschide și vor apărea bavuri pe piesă în zona de separație a matriței (figura 21).

Fig. . Bavura

Figura 21. Bavură

Pentru a se evita acest defect se va alege mașina minim necesară, superioara forței de injecție Fi.

4. FAZELE INJECȚIEI

Injecția, începe în Faza 1, cu aducerea aliajului din cameră, până în apropierea atacurilor, cu viteza mica de înaintare a pistonului( 0,15-0,25m/sec), pentru a permite eliminarea aerului din cameră prin cavitatea formei și prin secțiunile de aerisire bazinele de spălare, apoi continuă cu creșterea vitezei de injecție în Faza 2, pentru umplerea cu aliaj lichid a cavității care dă forma piesei, finalizându-se cu aplicarea presiunii de multiplicare în Faza 3 pentru compensarea retragerii de contracție și compactare a piesei.

1 – Umplere camera de turnare (40 – 70%,) – FAZA 0 (figura 22).

Fig. 22. Faza 0

2 – Aducerea metalului în proximitatea atacului, (V1= 0,18 la 0,25 m/s pentru pistonul de injecție) – FAZA 1 (figura 23).

Fig.23 . Faza 1

3 – Umplerea amprentei(V2= 3.5 la 4.2 m/s pentru piston) –FAZA 2.(figura 24)

Fig. 24. Faza 2

4 – Aplicare presiune de multiplicare P3: 800 la900 barr) – FAZA 3( figura 25).

Fig.25 Faza 3

4.1. Turnarea aliajului în camera de injecție

Camera de injecție se alege din standard, în funcție de volumul piesei care urmează a fi turnată. În turnătoria aluminiu se folosesc camere de injecție cu diametru interior de 70, 80, 90 100, 110, 120, 130, 140, 150 si 160 mm.

De exemplu pentru reperul carter mecanism MT1 se folosește o camera de diametru mm și o lungime de 850mm de unde rezultă un volum de 6.67dm.

Umplerea camerei de injecție se face automatizat cu ajutorul unui robot de turnare. Camera se umple cu material în proporție de 40 – 70 %

Reperul carter mecanism MT1 are o greutate totală (greutate piesă+greutate maselote+greutate rețea de alimentare+greutate biscuit) de 9,800Kg. Greutatea totală e împărțită la densitatea aliajului lichid rezultă un volum de 3.84 dm.

Procentajul de umplere al camerei este dat de relația:

4.1.1.Faza I, viteza în faza I

Faza I se împarte în două sub-faze, sub-faza sI1a de umplere a camerei de injecție se realizează cu deplasarea pistonului până la distanța de 360.25mm față de punctul 0 al pistonului cu o viteză progresivă, și faza sI1 de aducere a materialului în zona proximității atacului cu deplasarea pistonului până la distanță de 420.09mm față de punctul 0 al pistonului și se desfășoară cu o viteză constantă.

Viteza în faza I se adoptă experimental și trebuie să fie cuprinsă între 0,18 și 0,3m/s. Viteza optimă(viteza maximă pe tronsonul parcurs de piston după sI1a) în faza I pentru reperul carter mecanism MT1este 0,22m/s. Cele două sub-faze sunt reprezentate grafic în figura 26. Neadaptarea unui viteze progresive, are efect asupra materialului injectat așa cum reiese din figura 27.

FAZA 1

Fig 27. Efectele variației vitezei în faza I

În astfel de cazuri apar sulfuri sau pori (figura 28 și figura 29)

Fig.28 Suflură

Fig.29 Pori

Dacă spațiul parcurs de piston sI1 în faza I este prea mare și aliajul lichid trece de proximitatea atacurilor, pe piesă vor apărea defecte de tipul reprizelor (figura 30).

Fig.30 Repriză

4.1.2.Faza a II- a, viteza în faza II

Faza a II-a de umplere a amprentei cu aliaj lichid debutează cu încheierea spațiului parcurs de piston necesar primei faze și se încheie o dată cu începerea fazei a III-a de aplicare a presiunii de multiplicare pIM3. Pentru umplerea amprentei aferente reperului carter mecanism MT1 cu aliaj pistonul a parcurs un spațiu sIbr de 788,27mm.

Viteza în faza a II-a se adoptă sau se calculează pentru a umple amprenta într-un interval de timp cuprins între 0.052 – 0.12 secunde si trebuie sa fie intre 3,0 si 4,2 m/s. Pentru reperul studiat, carter mecanism MT1, am calculat o viteza de 3,35 m/s pentru a umple amprenta în 0,11 secunde.

Dacă viteza în faza a II – a este prea mare pe piesa vor apărea defecte de tipul retrasurilor care pot fi cauzate și de lungimea scurtă a fazei(Figura 31), bavuri(Figura 32) și metalizări care pot fi cauzate și de spațiul parcurs de piston sIbr prea lung.

Fig. 31 Retrasură

Fig.32 Bavură

Dacă viteza în faza a II-a este mică pe piesă vom găsi defecte de tipul porilor, reprizelor (Figura 33) și a umplerii incomplete (Figura 34) care poate fi cauzată si de lungimea prea scurtă a fazei.

Fig. 33 Repriză

Fig.34 Umplere incompletă

4.1.3.Faza a III-a, presiunea de mutiplicare PMI3

Faza a III-a, aplicarea presiunii de multiplicare are rolul de a compensa diferența dintre densitatea aliajului lichid de și densitatea aliajului solid de . Solidificarea aliajului are loc cu contracție de volum, iar pentru a păstra dimensiunile și uniformitatea pereților piesei se aplică o presiune specifica Ps=400 – 1000 barr.

Greutatea totală a reperului carter mecanism MT1 este de 9,80 Kg de unde rezultă un volum aliaj lichid de 3840 cm3. Trecerea aliajului lichid în solid se face cu un volum de contracție de 170,6 cm3, adică un segment de cilindru de 21,7 mm (lungimea de compensare), căruia i se aplica o presiune specifică Ps=912 barr.

Pentru faza a-3-a, este posibil a se regla viteza cu care atingem valoarea finală, eventual întârzierea de aplicare care determină un palier de lungime reglabilă "D" după atingerea presiunii de linie și valoarea finală a presiunii, foarte importantă pentru că, pe de-o parte ea determină compactarea piesei și calitatea sa structurală, iar pe de altă parte ea trebuie să fie în funcție de suprafața amprentei și forța de închidere a mașinii.

Pentru a garanta constanța calității, trebuie să ținem sub control diferiții parametri ai procedeului. Valorile parametrilor aleși pentru obținerea caracteristicilor calitative prevăzute piesei, trebuie să rămână constanți ciclu după ciclu. Constanța valorilor impuse și repetabilitatea lor depind în mare măsură de prestațiile mașinii și aparaturii auxiliare.

III. CONCLUZII

1.Optimizarea parametrilor de proces

Pentru optimizarea parametrilor de injecție în TSP, se poate apela la una din următoarele metode:

utilizarea datelor înregistrate din producția de serie;

utilizarea datelor de calcul teoretic al piesei;

folosirea experienței de la o piesă similară și “încercarea” de a găsi un reglaj optim;

construire metodică a reglajului procesului, pas cu pas.

Pentru oricare dintre aceste patru metode, raționamentele care primează sunt următoarele:

1. La umplerea cochilei cu o "compresie" mică ( 200 – 400 barr, presiune metal), trebuie să rezulte o piesă aparent bună și integră;

2. "Compresia", are scopul principal de a compensa volumul de contracție și de a ameliora structura și „sănătatea” internă a piesei.

1.1.Optimizarea fazei întâi

Nu se recurge doar la optimizarea parametrilor de injecție ci și la optimizarea fazei 1, faza în care aliajul lichid, împins de pistonul de injecție, cu viteza mică (0,15 – 0,25 m/sec), ajunge în zona de alimentare, eliminând și aerul din camera. Optimizarea acestei faze înseamnă găsirea valorii optime a spațiului parcurs de pistonul de injecție, pentru aducerea aliajului lichid în apropierea zonei de alimentare, și de găsirea valorii optime a vitezei V1, de înaintare a pistonului, astfel încât aliajul să nu conțină goluri de aer încă chiar din faza de injecție.

1.1.1.Testul de umplere

Se reglează încărcarea lingurei de turnare, la cantitatea calculată, cu metal lichid necesară pentru o grapa: piesă, maselote, rețea și biscuit (lungimea biscuitului este cea care dă informația). Mașina programată pentru testul de umplere (fiind setată doar valoarea rezultată din calcule pentru LF1), va opri înaintarea pistonului de injecție, după ce a parcurs această lungime. La deschiderea mașinii, extragerea și vizualizarea acestei "semi injecții", avem necesarul de informații care ne ajută să corectăm valoarea lui LF1 din câteva încercări (mărind sau micșorând aceasta valoare), până când aliajul ajunge în proximitatea atacurilor de umplere , fără incluziuni de aer din camera de injecție. Este clar că aceste informații sunt teoretice și mai rar sunt și practice, dar ele ne sunt necesare pentru a face cât mai puține "încercări ", până la stabilirea valorilor "optime" în procesul de TSP.

1.1.2. Reglaje faza 1

Se recurge la eliminarea aerul din camera de injecție, prin canalele alimentare în forma și apoi prin canalele de aerisire ale bazinelor de spălare, folosind frontul de metal împins de pistonul care înaintează cu viteza adecvată, astfel încât să nu se amestece cu metalul lichid.

Pentru “definirea” acestei operații sunt valabile următoarele criterii:

viteza(0,15 – 0,25m/s)

fără goluri de aer, în aliajul lichid pierderile de căldură trebuie să fie cât mai mici, pentru a nu se răcii metalul;

productivitate optimă (timp de umplere cât mai mic).

Pentru a obține rezultatele cele mai bune și de a satisface sub toate aspectele "Calitatea Exigentă", "condițiile", legate de proces ,trebuiesc ținute stabile.

Primele încercări vor începe cu modificarea parametrilor de proces relativ "mari", pentru a putea analiza cel mai mare câmp de parametri , posibili.

Dacă avem mai multe zone de "piesă bună", trebuie să găsim sau să elaborăm condițiile de compatibilitate, acestea putând deveni parametri importanți.

Influența principalelor elemente de aliere

Elementele de aliere care au influență asupra caracteristicilor mecanice ale pieselor în procesul de turnare sub presiune sunt:

Siliciul care ameliorează turnarea și diminuează plasticitatea;

Cuprul: ameliorează caracteristicile mecanice și duritatea;

Magneziul: ameliorează rezultatele mecanice și de coroziune, dar alterează puțin proprietățile de turnare;

Fierul: diminuează alungirea și plasticitatea, dar îmbunătățește limita de elasticitate;

Mangan: neutralizează influența defavorabilă a fierului (recomandat Fe/Mn=1,5 );

Zincul: ameliorează caracteristicile mecanice, scade proprietățile de turnare.

2. TEHNICA POTEYAJULUI ÎN TURNAREA SUB PRESIUNE

Cu scopul de a putea satisface sub toate aspectele "Calitatea Exigentă" pentru piesele turnate este de preferat a se lua toate măsurile posibile pentru de evitarea factorilor perturbanți ce pot interveni în timpul procesului.

Pentru acesta este necesar de a avea un proces de fabricație continuu în timp, cu respectarea constantă a parametrilor de proces.

Astfel lubrefierea automată (poteiajul) permite:

O calitate constant bună;

O reducere a procentului de rebut;

O creștere în productivitate.

2.1. Condiții preliminare fizice

APA, agentul vehiculant al produsului de poteiaj, trebuie să se evapore, cu scopul de a permite formarea filmului separator pe suprafața cochilei. Aceasta evaporare diminuează căldura, ceea ce are efect de a scădea temperatura pe suprafața cochilei până la "stabilirea" temperaturii numite "de umectare", care permite umectarea suprafeței cochilelor de către lubrefiant.

Cea mai rapidă metodă de obținere a acestei stări este vaporizarea amestecului "lubrefiant – apă" cu ajutorul aerului.

Prin aceasta metodă randamentul este multiplicat cu factorul 20, în raport cu aplicarea directă fără agentul aer.

Sunt practicate 2 metode în domeniul lubrefierii cochilelor, care funcționează după principiul "celor doi agenți": aer si lubrefiant, care "sunt obligați" să treacă prin injector (duză):

1. duza cu formarea amestecului în interior;

2. duza cu formarea amestecului în exterior.

2.2. Mecanismul de formare a filmului

Rolul de a pregăti cochila pentru o nouă injecție a aliajului lichid îi revine poteiajului prin:

Scăderea temperaturii cochilei (amprenta) pentru a se putea forma filmul protector;

Să formeze o barieră fizico – chimică între oțelul cochiliei și aliajul lichid;

Reducerea reactivității aliajelor față de suprafața cochilei.

2.2.1.Fazele ce se disting la formarea filmului sunt:

pulverizare produs emulsionat;

vaporizare, efect LEIDERFROST,(la 273°C, picătura plutește pe o perna de vapori – "dansează");

reacțiunea chimică a produselor active cu oțelul cochilei;

formarea oxizilor, (la aceasta reacțiune chimică);

vaporizare apei (de diluție și de constituție(din emulsie)), pentru începerea formării filmului;

dezvoltarea (creșterea) filmului odată cu evaporarea progresivă;

aderența produselor active pe suprafața cochilei.

2.2.2. Protecția cochilei prin crearea filmului

Protecția cochilei, prin crearea filmului protector, este strict legata de:

distanța de pulverizare (maxim 400mm);

presiune optimă (3barr/emulsie și 4barr /aer);

diametru duze;

tipul de emulsie;

unghiul de înclinare al duzei față de planul de separație .

Așadar, factorii determinanți pentru umectare, la formarea filmului separator sunt:

temperatura cochilei. Trebuie să avem o completă evaporare a apei astfel încât pe cochilă fracțiunile de parte activă :

temperatura scăzută favorizează "depozitele" de produs;

temperatura ridicată favorizează efectul Leiderfrost;

presiunea și energia jetului. Aceasta este influențată de presiunea emulsiei și presiunea aerului ambele determinând:

a) capacitatea de pulverizare – presiunea mică duce la o pulverizare grosieră;

– presiunea mare duce la o pulverizare fină;

b) viteza jetului la ieșirea din jicleur – presiunea mică duce la o viteză mică;

– presiunea mare duce la o viteză mare;

distanța și lungimea jetului. Distanța jicleur – suprafața cochilei determină forța de impact după relația: Energia = Presiunea / (distanta)²

unghiul de incidență jet – amprentă; este legat de distanța de impact (recomandat 45 – 60°);

cantitatea de produs care atinge amprenta. Grosimea filmului este proporțională cu cantitatea de produs activ și suprafața cochilei.

2.2.3. Degradarea și distrugerea filmului

După "fixare", filmul suporta temperaturi ridicate prin faptul că difuzează căldura din cochila. Aceasta "reîncălzire" a filmului, produce uscarea lui și începutul degradării. Acesta, se oxidează (la temperaturi mai mari decât cele de vaporizare) și eliberează particulele volatile. În aceste condiții, hidrocarburile tind să formeze molecule mari, foarte "vâscoase", care se transforma în depozite rășinoase și asfaltice.

Metalul injectat la temperaturi de 650 – 670°C, distruge filmul și produce vapori de gaz (în principal CH4), lubrefierea având și acest efect indezirabil.

Este o utopie pură, că se pot găsi formule "universale și miraculoase;

Trebuie să se țină cont de :

diluție;

cantitate aplicata;

aplicare locală / globală;

distribuție uniformă;

uscare cu aer.

Filmul distrus și antrenat, datorita unei lubrefieri excesive sau a temperaturii scăzute pe cochilă duce la apariția urmelor pe piesă. Deteriorările mari (sau totale) ale filmului în anumite zone (cum sunt cele din apropierea atacurilor) pot lăsa cochila fără protecție. În astfel de cazuri sunt frecvente lipirile sau chiar sudurile între aliaj și cochilă. Acest lucru se întâmplă datorită fenomenelor de "cavitate" generate de fluxul metalic, care intra în amprentă cu schimbări bruște de direcție.

Dezvoltările excesive de gaze se produc atunci când filmul este distrus în contact cu aliajul lichid și sunt în funcție de componenți, de grosimea" filmului" și de gradul de "uscare " al filmului.

Pentru formarea filmului separator durata de pulverizare trebuie sa fie limitată . Daca prin pulverizare, temperatura amprentei cade sub punctul de fierbere al picăturilor, acest lucru distruge(suprima), deplasează în întregime sau parțial filmul prin efectul de spălare.

Practica demonstrează ca timpul optim pentru formarea filmului de lubrefiere pe o suprafață cu temperatura între 200 – 250°C, este de ordinul a 1 – 3 sec.

Timpul de formare a filmului este în funcție de :

timpul necesar a se ajunge la umectare;

caracteristicile produsului utilizat;

vaporizarea;

Tehnica de sprayere sunt legate de o bună utilizare a parametrilor și optimizarea timpilor de ciclu. Un ciclu de sprayere traversează următoarele etape: răcirea, formarea filmului și uscarea. Parametrii care caracterizează sprayerea sunt: debitul de aer și presiune, presiunea aerului și a emulsiei, radul de înclinare și distanța de sprayere. Cantitatea de substanță care se aplică se calculează ca fiind produsul dintre debit și timp: Q = debit * timp.

Timpul total de ciclu de pulverizare este dat de suma timpilor de răcire, formare film și uscare, plus timpii de mișcare a capului de sprayere.

Ciclul "optim" este acela care, cu cea mai mică cantitate de produs și în timpul cel mai scurt reușește să pregătească cochila pentru injecția următoare.

Există exigențe și pentru robotul care face sprayerea:

pulverizarea trebuie să fie reglabilă și stabilă;

parametrii de sprayere trebuie determinați sigur și rapid;

să aibă flexibilitate în alegerea programelor;

capul de poteiaj să aibă flexibilitate mare;

să poată fi utilizat și întreținut ușor;

să fie adaptabil rapid la cochilă;

să poată reproduce un număr mare de programe și cicluri.

Sprayerea este făcută prin mai multe tehnici:

în jet continuu;

cu jet în impulsii;

cu jet în poziție fixă;

cu jet în poziție variabilă (în mișcări intermitente). Este cea mai avantajoasă având grija ca pentru a "umecta" o suprafață caldă , trebuie să reducem distanta.

cu jet prin mai multe treceri;

Unghiul de înclinare (incidenta) cu suprafața se reglează la modul de a diminua perna de vapori. Cantitatea de produs care atinge zona de pe cochila, depinde de temperatura în °C a cochilei, distanta, debite / presiuni.

Prin configurația amprentelor, cochila prezintă și puncte dificile de atins (puncte în "umbra", în raport cu poziția și / sau direcția jetului) și, în general fiind puncte "foarte calde", necesită o SPRAYERE îngrijită și adaptată. Căldura cedată de aliaj, către cochilă este cu atât mai mare cu cât "grosimea" este mai mare. La grosimi mici ale diferitelor zone ale cochilei, căldura cedată este mai mică. O parte foarte calda a cochilei se poate spreya în jet scurt și penetrant (cu energie ridicată), iar zone mari (întinse) ale cochilei se pot spreya în "treceri pendulare" pe 2 axe.

În cazul în care sunt probleme la cochilă sunt recomandate următoarele metode de sprayere a acesteia:

Dacă sprayerea nu este făcută corect pot apărea depuneri sau "încrustații" dure calcaroase în amprentele cochilei. Ele se formează pe amprentele cochilei, localizate în zone apropiate atacurilor de turnare și se prezintă pe piesa ca "rugozități"superficiale sau profunde. Apariția acestui fenomen obliga la întreruperea producției și înlăturarea acestor depuneri prin polizări până la suprafața (corectă) a cochilei.

Formarea acestor depuneri este dată de:

1. Dislocarea filmului

Formarea acestor "acumulări" ce dau depunerile dure cu un aspect carbonic (asfaltic), după componenții prezenți în lubrefiant, este cel mai adesea datorată "dislocării" filmului de lubrifiant, care este detașat și transportat de curentul de lichid la umplerea cochilei, în diferite zone "ascunse" ale amprentei. Detașarea este "imputată" fenomenului de cavitate, provocat de turbulenta curentului de metal lichid, la schimbări bruște de direcție.

2. Duritatea apei

Caracteristicile apei utilizate pentru prepararea și diluarea emulsiilor și au influență considerabilă privind formarea acestor încrustații. Apa dură ("duritatea" dată de conținutul ridicat de CaCO3), pulverizată pe suprafața caldă a cochilei, "lasă" Carbonatul de Calciu pe cochilă, la evaporarea ei. Una din "proprietățile" calciului, cristalizat molecular prin pierderea CO2 (care îl menține în soluție) este de a absorbi componenții activi ca: uleiuri, ceara, polimeri sau siliconi, prezenți în emulsie, și de a forma cu aceștia compuși aderenți.

In procesul de injectare, aceste "filme" dislocate, ca și acești "compuși", sunt supuși la presiuni mari devin duri și aderenți la cochilă, rezultând în final "depunerile".

Dacă în procesul de poteyaj este folosit un cap universal pentru toate cochilele, nu va îmbunătății rentabilitatea, chiar dacă piesele se aseamănă, astfel încât să fie permis acest lucru. Personalizarea (pregătirea individuală) a capului de poteyaj trebuie să răspundă atât problemelor foarte complexe ale lubrefierii cât și ansamblului de exigente "cerute" de o piesa anume. Această personalizare se face în funcție de:

Geometria cochilei ce trebuie lubrefiată;

Alura termică din interiorul cochilei;

Lubrefiantul folosit;

Exigențele cerute de suprafața cochilei, cărora trebuie să le răspundă modul de pulverizăre și lubrefiere.

Utilizarea unui cap de sprayere universal pentru toate cochilele, nu va îmbunătății în niciun fel rentabilitatea, chiar dacă există asemănare între piesele care se vor turna, astfel încât acest lucru să fie posibil.

Un alt factor de luat în considerare în alegerea capului de poteiaj poate fi și folosirea unui singur lubrifiant sau o combinație de mai mulți lubrefianți.

Realizarea tehnică a lubrefierii cochilei, ca pregătire pentru o noua injecție, îi revine instalației de poteiaj prin intermediul capului de poteyaj.

Fabricanți de echipamente și instalații de spreyaj (WOLLIN, ACHESON, etc.) au dezvoltat propriile concepții, dar teoretic principiul este același: un ansamblu de 2 brațe telescopice permit manevrarea unui CAP DE POTEIAJ pe verticală și pe orizontală, între cele doua semimatrițe, manual sau automat, manevre asistate de calculator pentru memorarea și reproducerea în ciclu automată a traiectoriei și programului de sprayere, pentru pulverizarea lubrefiantului și suflarea surplusului (rezidual) de produs.

La rândul său, CAPUL DE POTEIAJ, este un ansamblu modulat, de dozatoare de produs și duze de suflaj aer, montate în poziții fixe, dar aceste duze sunt orientabile în spațiu între niște limite rezonabile tehnic. Acolo unde este necesar, unde sprayerea este deficitara din poziția"standard", se folosesc prelungitoare pentru duze produs sau pentru duze aer (zone"umbrite", miezuri "ascunse", "adâncituri" ale amprentei).

"Pozițiile" neutilizate de pe un cap de poteiaj "standard" sunt obturate cu plăcute destinate acestui scop.

Cu realizarea capului de poteiaj prin: dispunerea dozatoarelor pe poziții și orientarea în spațiu a duzelor de sprayere a produsului și de suflarea aerului, ca și echiparea cu prelungitoare duze, a unora dintre dozatoare, în funcție de necesități (gabarit piesa-cochila, complexitate piesa, ciclu de turnare, parametri de lucru,etc), este însărcinat responsabilul de reper care are experiența de a anticipa "zonele cheie" de pe cochila și poate să echipeze la masa de lucru un cap de sprayere "teoretic".

Teoretic, realizarea acestuia ne permite să fim aproape de cel real și, pe cât posibil diminuarea manevrelor care se fac la mașina pentru suplimentarea sau eliminarea de dozatoare, diverse reorientări în spațiu a duzelor, dar și pentru montarea eventualelor prelungitoare duze.

Inspecția calității joacă un rol decisiv în aprecierea satisfacției cerute și așteptate de părțile interesate de organizație. Gradul de orientare a organizației către satisfacerea tuturor părților interesate (calitatea obținută) crește în măsura în care toate condițiile de control al calității sunt atinse. Aceasta este și o expresie a gradului de maturizare a managementului calității practicat în organizație. Astfel, controlul calității trece de la aprecierea gradului de aplicare și adecvare a cadrului normativ, la aprecierea calității percepute de client și, ulterior, la aprecierea calității percepută de celelalte părți interesate. Controlul calității permite dezvoltarea unui sistem de indicatori care exprima în fapt gradul de orientare către calitate a organizației.

În această cercetare am descris procesul de fabricație al carcasei de motor auto, cum se realizează inspecția calității pieselor, am prezentat defectele pieselor care pot apărea în urma procesului de turnare sub presiune dar și etapele controlului calității.

Pentru a fi ideale, piesele produse trebuie sa fie în conformitate cu exigențele impuse de utilizarea lor specifică, după normele și toleranțele dimensionale și după acordurile cu clientul.

Pentru a verifica, în cursul fabricației, dacă piesele produse posedă caracteristicile finale necesare trebuiesc efectuate verificări, controale și încercări pe care le-am prezentat în lucrarea aceasta.

Aceste operații sunt denumite controale de calitate și sunt încredințate unei persoane din serviciul Calității.

Cochila, mașina, cuptoarele ca și utilajele auxiliare trebuie sa fie alese, realizate și întreținute de așa manieră pentru a conserva toată eficacitatea lor. Este clar că numai în acest mod va fi posibil să se întreprindă o acțiune eficace de a preveni apariția defectelor.