TEHNOLOGICA A UNEI MATRIȚE PENTRU COMPACTIZAREA MATERIALELOR COMPOZITE Cuprins 1. Introducere. Materiale compozite cu matrice de aluminiu armată cu… [604513]

UNIVERSITATEA POLITEHICA DIN TIMIȘOARA
FACULTATEA DE MECANICA
SECȚIA INGINERIA METERIALELOR

LUCRARE DE LICENȚĂ
PROIECTAREA CONSTRUCTIVA SI
TEHNOLOGICA A UNEI MATRIȚE PENTRU
COMPACTIZAREA MATERIALELOR
COMPOZITE

Cuprins
1. Introducere. Materiale compozite cu matrice de aluminiu armată cu particule ceramice .
a. Proprietăți.
b. Producere, proprietăți, microstructură
c. Aplicații
2. Proiectarea unei matrițe de compactizat amestec de pulbere
a. Proiectarea formei constructive a unei piese din compozit
b. Realizarea ansamblului matriță
c. Desen de execuție pentru placa matriță și poanson
3. Proiectarea unei tehnologii de tratament termic pentru un poason de compactiza re.
a. Generalități privind oțelurile de scule. Alegerea materialului.
b. Determinarea parametrilor de tratament termic: temperatura de încălzire, durata
de încălzire, mediul de răcire.
c. Alegerea regimului de revenir e
4. Concluzii.

1.Introducere. Materiale compozite cu matrice de aluminiu armat ă cu particule ceramice .
Materialele compozite sunt considerate materiale polifazice sau cel pu țin bifazice care sunt
omogene la nivel macroscopic și ale caror constituen ți sau faze nu apar țin de regula acelea și
categorii de materiale. Ele pot fi și combina ții de constituen ți sau faze metalice. In afara de
acesta ele pot fi alcatuite din componente a le tuturor categoriilor principale de materiale.
In urma acestei afirmatii nu vor fi materiale compozite, materiale care nu sunt omogene la nivel
macroscopic, ca de exemplu semifabricatele stratificate, tip sandwich ale caror straturi sunt
distincte la niv el macroscopic.
Scopul realizarii compozitelor il reprezinta combinarea avantajoasa a proprietatilor tipice ale
componentelor prin care se obtine o imbunatatire evidenta a proprietatilor.

Fig 1.1 Principalele tipuri de compozite
1. Materiale compozite statif icate
2. Materiale compozite infiltate
3. Materile compozite cu armare discontinua
4. Materiale armate cu fibre.

Materiale compozite pe baza de aluminiu
Materielele compozite cu matrice metalica pe baza de aluminiu au ca element principal un
aliaj al acestui met al. Cele mai frecvente aliaje sunt Al -Si, Al -Si-Mg, Al -Cu-Mg, Al -Mn, Al –
Mn-Fe, Al -Ni si Al -Zn. Elementele de armare inglobate in matricea metalica avand forma de
fibre, particule, etc, sunt in cele mai multe cazuri de tip ceramic. Cele mai frecvent utiliza te
fiind Al 2O3, SiC, AlN, B 4C.
Compozitele pe baza de aluminiu beneficiaza din plin de avantajele func ționale si
tehnologice ale aluminiului:
– Densitate redusă, mai puțin de jumatate din cea a oțelului
– Turnabilitate și deformabilitate ridicată
– Costuri de producție scăzute , în condiții ecologice și în cantități mari, posibilitatea
refolosirii deșeurilor în condiții de eficiență economică
– Bună rezistență la coroziune
– Proprietăți funcționale bune (ex. conductivitatea termică)
In present există un n umăr mare de aliaje ale aluminiului deformabile sau de turnatorie care
sunt disponibile pentu aplicații industriale. Imbunătățirea proprietăților mecanice, fizice, si
tehnologice ale acestor aliaje a devenit o importantă direcție in cercetarea si dezvoltar ea
materialor avansate.
Contrar unor avantaje considerabile, există o serie de motive, de natura obiectiva sau
subiectiva pentru care materialele composite nu au ajuns la o utilizare extinsa in industrie :
– Costul ridicat al elementelor de armare ceramice i n cazul whiskers -uri sau al fibrelor de
lungi cu miez din metal refractar .

– Metodele de producere sunt complicate și scumpe din cauza datorită dificultății
înglobării elementelor de armare, din acest motiv procesul de producție este unul la
scară redusa.
– Selecția și utilizarea materialelor se bazează pe existența unor norme internaț ionale
fiind dificil din punct de vedere tehnic a se intrduce noi materiale si aliaje.

1.1. Proprietățile fizico -mecanice ale compozitelor m etalice cu particule ceramice.
Chiar daca rezistența mecanică a compozitelor armate cu particule este una inferioara față
de compozitele armate cu fibre ele prezinta o serie de avantaje :
– izotropie
– se pot prelucra asemanator materialelor clasice
– costul relativ scăzut.
Pe măsura introducerii unei cantități mai mari de particule ceramice modulul de elasticitate
crește iar densitatea se modifică, ambele modificari făcăndu -se intr -o manieră previzibilă ,
rezistența mecanică și limita la curgere cresc iar ductilitatea si tenacitatea sc ad.
Modificarea cea mai evidentă este rigiditatea care se poate dubla față de situația
materialului nearmat , totuși condiția ca acest avantaj să poată fi valorificat în aplicațiile
inginerești, tenacitatea trebuie menținută în limite acceptabile (15-30 %)
Performan țele compozitelor armate cu particule depind de itinerariul tehnologic fiind
diferit decăt cel adoptat la materilale clasice . Din aceste motive pentru utilizarea lor la
scară industrială este importantă ințelegerea comportarii mecanice a acestor materiale
pentru ca metodele de obținere sa fie optimizate iar proprietațile lor să fie superioare.
Principalele caracteristici structurale ale materialelor compozite cu matrice metalica sunt
urmatoarele:
– Particulele ceramice din interiorul grăunților
– Similar cele de la limitele de grăunte
– Limitele de grăunte
– Limitele de subgrăunte
– Particulele principale
– Dizlocațiile.
Grăuntii compozitelor supuse la prelucrari mecanice sunt relativi mici, intre 1 si 10µm
multe dintre particulele de armare fiind locali zate la limitele de grăunte. Pe langa
precipitatele care apar in aliajele durificabile in material pot exista și alte impurități, de
exemplu in aluminiu pot exista impurități bogate in fier sau mangan datorită procesului
tehnologic.
Tendința actuală in ela borarea modeleor are doua laturi
– Adaptarea și verificarea modelelor folosite pentru materialele clasice si a celor
polifazice având mecanisme de durificare prin precipitare de faze secundare
– Elaborarea de noi modele specifice cere țin seama de paticularită țile mecanismelor
structurale existente in material.
O bună ințelegere a nivelului actual al cunostințelor și a tendințelor actuale in domeniul
compozitelor armate cu particule in special cea ce privește nivelul proprietăților obținute și
a factorilor de influență indentificați

.
1.2. Itinera riul de producere
Modelele de producere a materialelor compozite cu matrice metalică de aluminiu armate
cu particule ceramice se pot clasifica in trei mari categorii având la baza principii tehnice
diferite:
– Metalurgia topiturii, stă la baza procedeelor care folosesc aliaje de aluminiu in
stare topită sau parțial topită, topitura fiind amestecată, infiltrată, barbodată etc, cu
scopul inglobarii particulelor ceramice de armare. In funcție de modul de procesare
al topiturii s -au dezvoltat mai multe procedee, pintre care și metodele: melt –
infiltration, compo -casting, stir -casting, rheocasting.
Metalurgia pulberii se aplică sub forma unor tratamente termo -mecanice asupra unor
amestecuri de pulbere metalice și cera mice. In unele cazuri materia prima o constitue doar
pulberea metalică, elementele de arma re fiind com puși ceramici ai metalului pe baza de
oxid sau nitruri produse prin reacții chimice in intimitatea metalului.
– Dimensiunile de particule care pot fi folosite in cazul metalurgiei topiturii, aliajul
topit nu umezeste particulele fapt care face dificila distribuirea acestora in topitură.
Acest proces impune o serie de restricții asupra dimensiunii particulelor, in cazul
metalurgiei pulberi lor daca tratamentul termic se aplică unui amestec mecanic de
pulbere metalice si ceramice distribuția uniformă a particulelor in acest amestec
este condiționată de rapoartele dimensionale intre diamentrul mediu al particulei
metalice si a celei ceramice. Daca diferența este prea mare pericolul producerii de
aglomerari de particule ceramice cu efecte negative asupra proprietăților finale.
– Uniformitatea distribuției de particule se poate obține prin amestecarea cu viteză
mare a topiturii (stir -casting), in c are se introduc elementele de armare.
– Natura interfeței particulă -matrice temperaturile ridicate combinate cu durate
lungi apărute la metodele bazate pe topitură pot duce la formarea de diverși
compuși cu efect negativ asupra proprietăților.
– Segregațiile sunt structurile defavorabile apărute in interiorul matricei metalice de
exemplu structura dentritică produsă la turnare

In tabelul următor sunt prezentate căteva metode de producere asupra unor
caracteristici ale materialelor compozite metalice armate cu particule.

Caracteristici
Amestecul
topiturii Pulverizarea
simultana Metalurgia
pulberilor
Mărimea particulei de
armare (µm 10-25 10-25 1-15
Controlul distribuției
particulelor Scăzut Mediu Ridicat
Nivelul maxim al
armarii 25 20 60
Proprietați mecanice
realizabile Scăzute Medii Ridicate
Cost Foarte scăzut Scăzut Ridicat
Tabelul.1. 2 Principalele caracteristici realizabile prin căteva procedee de producere.

Așa cum se poate observa metodele din metalurgia pulberilor sunt cele care oferă cea mai mare
flexibiliatate in ceea ce privește gradul de armare pentru un domeniu relati v larg al
dimensiunilor particulelor, așadar proprietațile obținute sunt superioare da r la costul mult
datorită materiei prime utilizate cat si a utilajelor.
1.3 Influența nivelului de armare cu particule
Creșterea nivelului de armare se manifestă la doua nivele:
 Pe măsura gradului de participare al materialului ceramic cresc proprietațile de tipul A
(mecanice și fizice) care sunt exprimate prin relații de legii amestecului se vor deplasa
in sensul apropierii de nivelul proprie tăților materialului ceramic, asta in cazul:
rigidității, coeficientul de dilatație termică, conductivitatea termică și electrică.
 Introducerea unei proporții sporite de particule va duce la creșterea densității acestora și
la scăderea distanței intre ele. Acest fapt are consecințe la nivel m icromecanic și o
influență asupra proprietăților de tip B cum ar fi rezistența mecanică, limita de curgere,
ductilitatea, tenacitatea, etc.
1.4 Modulul lui Youg
Un exemplu de proprietate de tip A care variază puternic odată cu armarea o reprezintă
rigidit atea a carei valoare este exprimată prin modulul lui Young. Această creștere se manifestă
chiar și la valori mici ale proporțiilor de particule ceramice, acesta fiind un motiv important
pentru dezvoltarea lor. Ele stau la baza unor aplicații din industria aeronautică (structuri de
rezistență și cadre pentru aparatura de navigație), din industria automobilelor sau a materialelor
sportive .

Nivel de armare S iC[%vol] Rigiditatea [GN· 𝑚−2]
0 70
15 97
20 103
30 121
35 135
40 145
Tabelul 1 .4 Efectul armării cu particule de SiC asupra aliajului de aluminiu

1.5 Rezistența la uzare
Aliajele de aluminiu au in general o rezistență la uzare redusă, motiv pentru care armarea cu
particule ceramice este foarte importantă pentru creșterea acestei proprietăți .
Inițial dezvoltarea materialelor compozite cu matrice ușoară a avut ca scop creșterea rezistenței
mecanice și a rigidității fapt care a condus la dezvoltarea compozitelor cu fibre si a whisker -uri.
Dintre metodele de uzare cel prin abraziune este cel mai distructiv producând cele mai multe
pierderi de material in cel mai scut timp. Pe de altă parte cercetările experimentale au relevat
faptul că adaosul de particule ceramice are efectul cel mai favorabil la acest gen de uzare,
existand o legă tura directă intre proporția de armare si rezistența la uzare.

1.6 Coeficientul de dilatație termică liniară α
Această prop rietate reprezintă o variație spectaculoasă odată cu creșterea proporției de armare,
valoarea coeficientului de dilatație termică α care are o valoare semnificativă la aliajele de
aluminiu poate fi redus prin armare cu particule ceramice făcăndu -le apte utilizarii in aplicații
din industria electronica si electrotehnică (radiatoare) O asemenea modificare este ilustrată in
tabelul următ or:
Nivel de armare SiC [% vol.] Coeficient ul de dilatare termică α [10-6 K-1]
0 21,5
15 18,5
20 16,8
30 15,7
40 13,2
50 12
55 10,5
60 9,7
Tabelul 1. 6 Coeficientul de dilatare termică pentru divese nivele de armare cu SiC
1.7. Influența aliajului matricei
Spre deosebire de compozitele armate cu fibre lungi, unde proprietațile sunt net dominante de
fibre, materialul matricei are o importanță secundară , iar cele armate cu armare discontinua
sunt influențate puternic de catre matri ce.
Cercetările experimentale efectuate pana in prezent asupra aliajelor de aluminiu au arătat ca
prin armare se obține o creștere din ce in ce mai mică a proprietaților mecanice pe măsură ce
matricea metalică are o rezistența mecanică mai mare, din acest motiv este mult mai ușor și mai
și mai eficientă in cazul aliajelor cu rezistență scăzută.

1.8 Rezistența mecanic ă la curgere
Cercetarile experimentale au dovedit că adaosul de particule ceramice are ca efect creșterea
rezistenței mecanice a compozitelor cu matrice de aliaj de alminiu, cu unele exepții care sunt
prezentate in urmatorul tabel:

Material Limita tehnică
R𝑅𝑝0,2 [𝑀𝑃𝑎 ] Rezistenta mecanica
𝑅𝑚[Mpa] Alungirea A[%]
Al-1100 35 90 35
Al-1100+SiC 90 180 10-15
Al-6061 275 310 12
Al-6061 (T6)+SiC 400 500 5-6
Al-2024 395 495 10
Al-2024(T6)+SiC 400 520 3-4
Al- 7075 500 570 12
Al-7075 T(6)+SiC 450 550 3-4
Al-8090 480 530 6
Al- 8090 (T6)+SiC 500 530 2-3
Tabelul 1. 8 Proprietățile unor materiale compozite armate ci 20%vol SiC și ale matricelor
corespunzătoare.
Datele experimentale publicate in literature trebuiesc privite cu unele rețineri din mai multe
motive:
 Calitățile de material sunt foarte diferite, in special datorită unor probleme apărute la
producere, așadar materialele care s-ar presupune să fie identice sunt de fapt diferite.
 Cele mai multe contribuții in domeniu se referă la căte un singur material studiat
investigațiile pentru mai multe m ărci de materiale fiind foarte puține.
Soritimentele
și cantitățile de materiale din partea producătorilor disponibile pentru studiu s -au redus foarte
mult in ultimii ani.
O tendință importantă care rezultă din studiul valorilor din tabelul 1.4 este că la aliajele cu o
rezistență mecanică mai redusă creșterea de rezistență este mai mare față de aliajele cu o
rezistență mecanică mai ridicată la care creșterea este mai redusă
1.9 Rezistența mecanică la rupere
Compozitele metalice armate cu particule ceramice au in general o ductilitate scăzută, de multe
ori ruperea producăndu -se in timp ce materialul incă ecruisează. Din motivul acesta rezistența
mecanică la rupere este dependentă de ductilitate, astfel incăt o analiză a modului de rupere
este importantă pentru stud iul acestei proprietăți. Sunt mai multe moduri in care un compozit
metalic se poate rupe:
– Ruperea ductile a matricei
– Ruperea fragile a matricei
– Decoeziunea interfeței particulă -matrice
– Ruperea fragile a particulelor

Aspectul secțiunii de rupere al compozitelor cu matrice metalică de aluminu armat cu particule
ceramice, mai ales Si C si 𝐴𝑙2𝑂3 este carcaterizat prin prezența unor mici cratere caracteristice
ruperii ductile a matricei, ruperile fragile fiind neobservabile.
In cazul folosirii particulelor de SiC nu s -au constatat decoeziuni particula -matrice, fie in cazul
in care elementele de armare sunt particule sau whiskers -uri, tensiunea de coeziune este
estimată ca fiind de cel puțin 1,7GPa , valorile comparabilă cu rezistența mecanică a
particulelor de SiC.

1.10 Plasticitatea la rece
Succesiunea cea mai probabilă a fenomene lor produse confirmată de observații experimentale
este următoarea:
– Dizlocatiile de alunecare interacționează cu particulele ceramice producând bucle
de tip Orwan
– Chiar pentru deformatii reduse (<< 1%) tensiunile ridicate care se produc la
interfața matrice -particulă generează dizlocații secundare.
– Dacă deformarea continua, va fi din ce in ce mai greu ca dizlocațiile de alunecare
să ajungă in vecinătatea particulelor din cauza tensiunilor de reacție care au rămas
nerelaxate și al increngăturii de dizl ocatii generate secundar. Dacă dizlocatiile de
alunecare nu pot ajunge la particule atunci particula și zona invecinată a matricei
care a devenit inpenetrabilă acționează ca un obstacol nedeformabil, ce se va roti in
timpul deformării și va genera dizlocaț ii secundare.
– Din acest motiv pe măsura ce deformarea avansează, zona rotită se extinde in jurul
particulei , rotația maximă înregistrăndu -se în imediata vecinătatea a particulei.

1.11 Plasticitatea la cald
Plasticitatea la cald a acestei categorii de ma teriale este importantă din mai multe puncte de
vedere:
– Itinerariul de producere al compozitelor include operații de deformare plastocă la
cald absolut necesare consolidarii, omogenizării distribuției de particule si
conferirii formei finale, deoarece ductilitatea este in general redusă.
– Creșterea rezistenței la flulaj este unul din obictivele importante ale studierii și
producerii compozitelor cu matrice metalică, având in vedere că aliajele nearmate
ale aluminiului prezintă o scăderea accentuate a pro prietăților mecanice odata cu
creșterea temperaturii, cu toate acestea au un bun potential de utilizare in industria
automobilului si in mult mai multe aplicații la care greutatea scăzută este o cerință
importantă.
Rezistența mecanică a compozitelor cu arm are discontinue are tendința de scăderea la creșterea
temperaturii, excepțiile fiind foarte puține. Creșterea rezistenței s -a raportat doar la anumite
compozite armate cu whiskers -uri, in intervalul de temperature 100 -200°C, acestea având după
o imbunătăți re a ductilității in comparație cu modificarea tensiunii de curgere.
În general tensiunea de curgere scade la o creștere moderată a temperaturii, însă în măsură mult
mai redusă decît se întîmplă la aliajul nearmat. În intervalul 200 -300°C compozitele prod use pe

baza aliajelor aluminiului au o scădere accentuată a limitei de curgere și o reducere importantă
a vitezei de ecruisare.

Figura 1.11 Evoluția comparative a rezistenței mecanice cu temperatura pentru un compozit și
matricea nearmată.
1.12 Microstuctura matricei.
Pe lângă influențele rezultate din natura particulelor de armare, tenacitatea compozitelor
obținute pe baza aliajelor ușoare depinde de aliajul matricei, de ductilitea si de viteza ecruisării
matricei acestea exprimând abilitatea al iajului metalic de a se deforma plastic pentru
descarcarea concentrării locale a tensiunilor ce precede formarea golurilor. Folosirea unor
aliaje mai ductile și in general cu o rezistența mecanică mai mică va avea ca rezultat obținerea
unor compozite cu o tenacitate mai bună.
Legătura între plasticitate și tenacitatea compozitelor este reprezentată in figura de mai jos, in
care se reprezintă dependența intre tenacitate și limita de curgere tehnică la un compozit cu
matrice de Al-2,3 Li -1,2 Cu -0,7 Mg -0,1 Z r armat cu 20% SiC aflat in diferite stări structurale.

Fig 1.12 Tenacitatea la rupere in funcție de limita de curgere tehnică

1.2.1 Microstructură
1.2.1.1 Factorii ce influențează rezistența la oboseală
O fisură de oboseală amorsată la o particula ruptă , o aglomerare de particule, o fază
intermetalică sau altă neomogenitate din matrice are de obicei lungime cuprinsă intre 5 și 10µm
in funcție de dimensiunea crăpăturii inițiale. In acest fel aceste fisuri vor fi de 10 păna la 100 de
ori mai mici decăt fisur ile produse in laborator in scopul stabilirii unor corelații inre viteza de
creștere a fisurii (da/dN) și factorul de intensitate a tensiunii aplicate (ΔK). De asemenea
tensiunea necesară creșterii acestor microfisuri este de doua pănă la patri ori mai mar e decăt
cea pentru fisurile mai mari. Studiile făcute păna in prezent pe materiale clasice indică faptul ca
microfisurile cresc mai repede decăt fisurile mari relativ la ΔK. Observațiile formulate de
diverși autori pot fi sintetizate in cele ce urmează:
 Analiza comparativă a suprafețelor de rupere pentru compozite cu diferite proporții de
armare, au arătat, ca pe masură ce in aliajul matricei se induc tot mai multe particule
fisurile produse prin oboseală sunt mai sinuoase, gradul de rugozitate a suprafețel or
crește, uneori chiar si de trei ori, ceea ce inseamnă că și fenomenul de inchiderea
fisurilor se face mai intens.
 Înafară de creșterea rugozită ții suprafeței de rupre, are loc și un fonomen conex, adică
creșterea abaterii standard a distribuției unghiu rilor după care se propagă fisurile.
Această tendință se accentuează la valori mai reduse ale factorului de intensitate a
tensiunii aplicate.
 Aglomerările de particule, impreună cu porozitățile inerente care apar, acționează ca
niște scurtcircuite față de crețerea fisurilor și din acest motiv ridică viteza de propagare
a fisurilor la o valoare dată a solicitării aplicate.
 Ramificarea fisurii principale are si in cazul compozitelor un efect important, daca o
microfisură apărută este coplanară și pe acea dire cție cu fisura principală, valoarea
factorului de intensitate a tensiunii crește dacă distanța păna la microfisura este cel mult
egală cu lungimea microfisurii.
 Observațiile metalografice au evidențiat că microfisurile secundare apar preponderent
pe aglom erarile de particule, existănd o bună coincidență intre distanța dintre
aglomerări și cea intre fisurile secundare.

Mecanismul ruperii
Măsurarile efectuate pe suprafețele de rupere au dovedit că fisurile se extind după diferite
direcții, valoarea medie a unghiurilor față direcția principală fiind în cazul compozitelor în
jurul valorii de 45°,iar pentru aliajul matricei cu cel puțin 10 -15° mai mic . Această
constatare sugerează că materialul cedează ca urmare a solicitării la forfecare, deoarece
planele inclinate cu 45°fată de direcția principală sunt cele in care solicitarea transversal
este maximă.
Un mecanism de propagare a fisurilor la oboseala având o probabilitate mult mai ridicată
de producere se bazează pe fisurarea matricei. In interiorul zonei de plasticitate, care apare
in mod ciclic la solicitare, acumularea deformațiilor plastice, se face in aproprierea
particulelor .Acumularea este mai pr onunțată la mica distanță de por ii incluziunii ceramice,

aceste puncte fiind după toate probabilitățile locul unde apare ruperea matricei, ducănd la
crețerea fisurii..
Raportul dintre valoarea distanțelor particulă -fisură (d c) și diametrul parti culei (D p) se
constată că este relativ constant pentru o anumită geometrie a particulelor.
Tensiunile reziuduale din material, impreună cu efecul de creștere a rigidității produs de
particulele ceramice sunt cele care guvernează avansul curgerii locale a materialului. Cu
toate acestea curgerea globală a materialului este controlată de valoarea stării de tensiune
medie. Tensiunea hidrostatică, care este dominantă pentru materialul nedeformat nu va
avea nici un impact asupra extinderii plasticității locale.

Figura 1.2.1.1 Definirea distanțelor de la particula fisurată
Tensiunea de prag
Chiar și fracțiuni volumice mici de particule au un efect pronunțat asupra rezistenței la
temperatură ridicată a materialelor metalice: odată cu descreșterea forței aplicate, viteza de
deformare la fluaj scade rapid sub valorile corespunzătoare al e materialelor nearmate,
rezultă nd viteze de deformații foarte mici la sarcini finite.

Figura 1.2.1.2 Reprezentarea schematică a comportării la fluaj pentru compozitele arm ate
cu particule.

Compactizarea pulberilor
Compactizarea reprezintă actualmente cea mai folosită metodă de formare a pulberilor, ea
constănd din presarea la rece a pulberilor in scule specializate dotate cu cavitati inchise.
Compactizarea are ca efect:
– Creșterea densitații aparente a pulberilor. Această densitate aparentă este
reprezentată de raportul dintre densitatea afectiva a pulberii presate, care conține o
anumita proporție de pori si densitate teoretică a materialului respectiv, in statre
masiva a tunci cand este liăpsit de pori.
– -Realizare de legaturi intre particule, care se pastrează si după relaxarea presiunuii
de compact
– Obținera unei forme și a unor dimensiuni ale agregatului de pulberi apropiate de
cele finale ale piesei.
Semifabricatul c reat prin compactizare presat sau creat crud. In cazul pulberilor ductile
legaturile sunt create in principal prin 2 mecanisme:
– Fixarea reciprocă prin forma a particulelor, care se blocheaza una pe alta. Acest
fenomen este mai pregnant la pulberilor cu pa rticule de forma neregulata, avănd
muchii ascuțite, dar si rotunjite, fiind parctic absent la pulberile cu particule sferice,
care sunt astfel mai puțin proprii compactizării.
– Adeziunea particulelor in zonele de contact prin deformare plastică. Forțele de
legătură sunt de valori reduse, permițand doar manevrarea interpolaritații a
semifabricatelor pănă la consolidare prin sinterizare. Pe masura ce presiunea de
compactizare creșt e, iar deformarea plastică este mai importantă, crește și suprafata
de contact dintre particule, rezultand forțe de legatură mai mari in presat.

Pentru pulberile dure, cu ductilitate foarte redusă, este necesară asigurarea legăturilor intre
particule prin tr-un liant, care joacă rolul de lubrifiant pentru reducerea frecărilor cu pereții
sculelor.
Din punct de vedere practic compactizarea se realizeaza de obicei uniaxial, presarea
executandu -se pe o singura direcție, fie intr -un singur sens, prin intermediul unui singur
poanson (Fig 1.2.1.3a) caz in care compactizarea se numește uniaxiala cu simpla acțiune, fie in
ambele sensuri (Fig 1.2.1.3b) in cazul compactizarii uniaxiale cu dubl a acțiune. Din punct de
vedere al densitații aparente realizate, compactizarea uniaxială cu dublă acțiune va realiza o
uniformitatea mai bună și implicit o calitate mai bună a piesei finale.

Fig 1.2.1.3 Schema de principiu a compactizarii uniaxiale. a) cu simpla acțiune b) cu dubla actiune

Tehnologii de compactizare
Realizarea tehnologiei presupune aplicarea asupra pulberii a unei presiuni de valori
considerabile, folosindu -se in acest scop, prese cu actionare mecanica sau hidraulica.
Presele de tip mecanic se remarca printr -o productivitate ridicată, fiind preferate petru forț e
mici si mijlocii si implicit pentru piesele mai reduse ca dimensiuni. Presele cu actionare
hidraulică permit dezvoltarea unor forțe mai mari, putănd fi astfel folosite pentru presate de
dim mai mari, asigurand si controlul mai bun al presiunii aplicate, dar la cadenț e de presare
mai reduse
Pentru piesele de complexitate redusă sau medie presele utilizate sunt cele de tip universal,
dezvoltate in general pentru precedeele de deformare plastica la rece (decupari, perforări,

ambutisări etc). Pentru preducere a presatelor de formă complexă, unde este necesară
acționarea separată a mai multor poansoane, au fost concepute prese speciale pentru
compactizare, permițănd controlul in coordonate al deplasarilor sau al forțelor aplicate.
Operațiile de compactizare pres upun parcurgerea mai multor faze tehnologice, pe parcursul
cărora elemente active ale sculelor de compactizare sunt deplasate in diferite poziții. In
cazul cel mai frecvent al compactizării cu dublă acțiune intr -o matriță simplă succesiunea
fazelor este ur matoarea:
 Poansolnul superior este retras din placa matriță pentru alimentare, iar poansonul
inferior este coborăt, astfel incăt distanța de la capatul sau superior pană la marginea
de sus a matriței să corespundă cantității de pulbere netasată necesară pe ntru
realizarea presatului, spatiul astfel creat va fi umplutde catre papucul de alimentare
cu o cantitate bine determinată de pulbere, alimentarea se poate face cu vibrarea
pulberii, caz in care densitatea aparentă a pulberii va fi mai mare decăt la curge rea
liberă, iar coloana de pulbere va fi mai scurtă.
 Poansonul inferior se retrage in poziția de presare, astfel incăt coloana de pulbere
coboară, creănd in partea superioară un spațiu folosit pentru ghidarea poansonului
superior.
 Poansonul superior patrude in matriță, in spațiul creat prin coborărea coloanei de
pulbere, incepănd presarea pulberii.
 Presiunea aplicată crește la valori mari, realizănd compactizarea propriu -zisă a
pulberii.
 Poansonul superior se retrage din matriță, iar cel inferior este acționat in sus pentru
extragerea presatului, o dată cu noua umplere, papucul de alimentare va indepărta
presatul realizat, aruncăndu -l intr -un recipient de colectare.

Aplicații
Datorita caracteristicilor lor deosebite, materialele compozite au numeroase aplicații in
diverse domenii, cum ar fi: construcția structurilor aerospațiale și aeronautice, construcția
de mașini, automobile si nave, medicină, electonică și energetică, bunur i de larg consu, etc.
Aplicații in industria automobilelor
Cerințele actuale și de viitor în domeniul autovehiculelor privesc creșterea eficienței
motorului, reducerea emisiilor nocive, reciclarea materialelor componente etc. Acestea
impun schimbări tehnologice importante, precum și apariția unei noi clase de autovehicule,
care să fie ecologice, eficiente din punct de vedere al vânzării și economice în utilizare.
Pentru respectarea acestor cerințe, domeniile în care sunt necesare noi tehnologii sunt:
 dezvoltarea de motoare de tracțiune cu randamentul mărit – consum scăzut de
carburant însoțit de creșterea puterii motorului la capacitate cilindrică mică

 reducerea coeficientului aerodinamic al autovehiculului, printr -o formă
corespunzătoare a caroseriei
 O parte dintre cerințele de mai sus pot fi satisfăcute prin utilizarea în structura
caroseriei a materialelor noi și în special a materialelor compozite polimerice
 O structură modernă a caroseriei unui autovehicul este constituită dintr -un șasiu de
reziste nță din oțel înalt aliat sau din aliaje de aluminiu, la care se adaugă panourile
de caroserie (exterioare și interioare) realizate din compozite polimerice. Există și
varianta folosirii unor panouri exterioare din aliaje de aluminiu sau din oțel
inoxidabil , dar care din cauza prețului de cost ridicat se utilizează doar în cazuri cu
totul speciale
 Compozitele polimerice care se utilizează în acest caz au drept elemente de
ranforsare structuri din fibră de sticlă sau mai rar fibre de carbon și aramide, lungi și
scurte

Figura1.3 Componentele unui autovechicul Ford realizate din materiale compozite.