Imbunatatirea Suprafetelor Metalice

INTRODUCERE

Imbunătățirea suprafețelor metalice este o preocupare de mare actualitate. Prin ea se asigură obținerea unor suprafețe care permit pe de o parte îmbunățățirea comportării în exploatare și pe de altă parte realizarea unor însemnate economii prin reproiectarea a numeroase repere.

Modernizarea procedeelor de recondiționare, aplicarea tehnologiilor, a operaților terologice asigură prelungirea duratei de viață a pieselor de mașini, reducerea fondurilor investite în stocul cu piese de schimb, utilizarea mai bună a fondului de timp și de investiții, reducrea manoperei.

CAPITOLUL I

ELEMENTE DE FIABILITATE ȘI MENTENANȚĂ

Fiabilitate este așadar o însumare de mai multe noțiuni și idei, și anume :

— probabilitatea funcționării fără defecțiuni;

— în condiții de exploatare date ;

— îndeplinindu-și misiunea de bază;

— în timpul de funcționare prescris.

Fig. *** Fitcvența solicitărilor în exploatare cu un număr de cicluri (curba A) și care rezistă pînă la un anumit număr de cicluri (curba B).

a. Probabilitatea funcționării fără defecțiunile. bazează pe faptul că există o anumită suprapunere a frecvenței solicitărilor (curba A din fig. ***) peste frecvența rezistențelor (curba B din fig. ***) exprimate în funcție de numărul ciclurilor de funcționare, curbe de tip Gauss sau Weibull. Evitarea suprapunerii celor două curbe pe zona C, ar însemna supradimensionarea majorității pieselor și creșterea costurilor în perioadele de creație, fabricație și exploatare. De aici și caracterul de probabilitate al căderilor, și, ca urmare și al fiabilității. O suprapunere suficient de mică, nu elimină total defectele întîmplătoare, dar se realizează condiții pentru ca defectele să fie admisibile sau neglijabile. Probabilitatea însă, așa cum este tratată de statistica clasică, nu este adecvata total pentru deservirea fiabilității, deoarece aceasta se bazează exclusiv pe un risc calculat.

b. Condițiile de funcționare, de exploatare date, stabilesc caracterul cantitativ al fiabilității produsului respectiv. De modul de exploatare depinde foarte mult și siguranța în funcționare și anume, de condițiile de temperatură, umidități, gradul de impurificare al aerului, regimul de lucru, gradul de încărcare, de mentenanță etc. în anumite condiții funcționează un tractor agricol și în altele un tractor rutier.

c. Misiunea de îndeplinit este legată de criteriile care definesc buna funcționare. Există situații în care anumite sisteme, deși suferă anumite deficiențe în funcționare, nu sînt împiedicate să-șî îndeplinească misiunea încredințată, ca de exemplu îndoirea unei apărători, desprinderea vopselei etc. Scăderea presiunii din circuitul hidraulic va face să crească timpul de ridicare a mașinilor agricole purtate.

De asemenea, unele performanțe scad în timp, crește procentul de buruieni netăiate la cultivatoare, se mărește procentul de pierderi la recoltare etc.

Din considerentele arătate, unele tratate de fiabilitate, consideră că orice defecțiune (ca de exemplu deteriorarea vopselei) se va remedia la prima intervenție de reparații, iar căderea este o oprire datorită acelui defect care împiedică mașina săși îndeplinească una sau toate funcțiile de bază încredințate.

d. Timpul de funcționare prescris impune produsului condiția de a-și păstra performanțele și de a-și îndeplini corespunzător misiunea într-o anumită perioadă de timp dinainte prescris. Cu alte cuvinte, fiabilitatea se poate exprima în funcție de timp; R(t) = Pr (T > t), adică fiabilitatea reprezintă probabilitatea ca o mașină să funcționeze fără defecțiuni, fără căderi, o perioada de timp T, mai mare decît timpul inițial prescris.

Aceasta nu înseamnă că fiabilitatea rămîne strict, în acest caz, o funcție legată de timp. Condițiile de funcționare, de exploatare, de mentenanță, de fabricare sau reparare, de proiectare, de creație, sunt tot atâția factori care influențează fiabilitatea, factori care nu sînt o funcție de timp.

Între costul și fiabilitatea unui produs, în etapa elaborării Iui este o strînsă dependență (fig. ***). Costurile sînt cu atît mai ridicate cu cît cerința impusă fiabilității este mai severă. Pe de altă parte, activitatea de mentenanță (reparații, întrețineri), din etapa de exploatare, impune costuri al căror nivel este în raport invers cu fiabilitatea produsului.

Întotdeauna, la un preț egal se preferă un utilaj sigur și solid decît un utilaj cu performanțe superioare însă cu o construcție și structură fragilă.

Fiabilitatea se micșorează de-alungul vieții unei mașini, din momentul în care s-a stabilit necesitatea acesteia și pînă la reformare, în perioadele de marketing (de prospectare a pieții) de creație (proiectare), de fabricație (execuție) și de utilizare (exploatare), după cum se prezintă schematic în figura ***. Pe perioada exploatării, scăderea fiabilității este mai puțin accentuată în cazul în care mentenența este normală (curba 1) și mai accentuată dacă mentenența nu este corespunzătoare (curba 2).

Fig. *** Relația între cost și fiabilitate

NOȚIUNEA DE FIABILITATE

În momentul de față eficiența activităților în orice sector al economiei naționale se apreciază prin reducerea consumurilor și pierderilor de orice natură. În acest sens, una din problemele de baza care se pune sectorului mecanic din agricultură este stabilirea limitelor de uzare a mașinilor și a pieselor.

Ținând cont de concepția nouă care se manifestă pe plan mondial, cât și cerințele actuale ale activităților din sectorul mecanic al agriculturii noastre cu privire la planificarea și ritmul de lucru, capacitatea unităților reparatoare, organizarea fluxului tehnologic, adoptarea procedeelor și metodelor de recondiționare și reparare etc. În cele ce urmează, se vor evidenția și defini parametri legați de evoluția calității mașinii în timp.

Siguranța în funcționarea mașinilor și instalațiilor din agricultură este o problemă foarte actuală și capătă importanță din ce în ce mai mare. Aceasta pentru eă numărul acestor mașini și instalații este foarte mare la nivelul economiei naționale, ele devin din ce în ce mai complexe și de asemenea, au un timp de misiune strict limitat, la capătul căruia rezultatele se pot aprecia prin cîștiguri sau pierderi enorme. Nerealizarea lucrărilor cu aceste mașini la momentul impus, sau imobilizarea mașinilor în vederea întreținerilor și reparării peste termenele optime, afectează, datorită numărului lor mare, bunăstarea întregii noastre societăți. În această situație, dacă avem în vedere și complexitatea mașinilor care crește continuu, apare o posibilitate sporita de defectare (cădere) a acestora, și, astfel, pentru realizarea programului propus este necesar a se cunoaște cît mai precis parcul de mașini de rezervă, necesarul de putere, rezeva funcțională (resursele) etc.

Abordarea noțiunilor de fiabilitate în cadrul cursului de reparații a fost impusă de faptul că : în teoria fiabilității și mentenabilității conceptul de bază este căderea sau defectarea. Disciplina de reparații are în vedere aceleași preocupări în legătură cu necesitatea de a stabili cauzele căderilor, limitele pînă la care pot fi folosite mașinile pentru ca sa nu apară avaria, pentru a stabili numărul de mașini sau sub-ansamble care pot sosi la un moment dat în unitatea reparatoare astfel ca sectorul mecanic să nu fie surprins fără capacitate de lucru, și deasemeni pentru a stabili necesarul de piese și agregate de schimb care să asigure o imobilizare minimă.

Toate acestea duc la concluzia că o utilizare judicioasă a parcului de mașini și agregate din agricultură nu mai poate fi întemeiată numai pe o experiență dobândită. Prin urmare, sunt necesare metode științifice de investigare a acestor fenomene care să permită cunoașterea aprofundată a esenței lor, capabile să conducă la concluzii juste pe care să se întemeieze deciziile ce vor fi luate în legătură cu dirijarea tuturor activităților. După cum se va vedea, introducerea metodelor de investigare este condiționată de existența unei experiențe dobândite, pe care se vor grefa aceste metode. De exemplu, ipotezele pe care se întemeiază modelul opririlor programate sunt induse ca o sinteză a experienței dobândite.

Cadrul conceptual al sistemului de mașini din agricultură include noțiuni ca: avarii, reparații capitale, reparații curente, revizii periodice, opriri pentru stocare, cum și legăturile logice dintre ele :

— reparațiile capitale au un ciclu de realizare mai mare decît reparațiile curente ;

— reparațiile capitale sunt efectuate în limita anului în care activitățile sistemului sunt mai reduse sau lipsesc;

— avariile au un caracter aleatoriu (imprevizibile).

1.2 NOȚIUNILE DE MENTENANȚĂ ȘI MENTENABILITATE

Pentru a asigura o bună fiabilitate, se execută unele operații de întreținere, revizii, reparații etc. denumite operații de wentenanță.

Mentenabilitate a este definită prin aptitudinea unui element sau sistem care exprima probabilitatea de repunere în stare de funcționare a acestuia într-o perioada dată. Ea cuantilică calitatea acțiunilor de întrețineri și reparații, prin metode-prescrise și în condiții date (STAS 8174/2—77).

Mentenanța este ansamblul tuturor acțiunilor tehnice și organizatorice asociate, efectuate în scopul menținerii sau restabilirii unui produs în stare de a-și îndeplini funcția specifică.

Mentenanța preventivă, efectuată la intervale de timp predeterminate, cuprinde întreținerile periodice , și reviziile tehnice Rt. Mentenanța corectivă efectuata după aparția unei defectări, cuprinde intervențiile la reparațiile curente .care se execută după necesitate, neplanificat.

DEFECTAREA SAU CĂDEREA

O noțiune fundamentală a teoriei fiabilității este defectarea cu sinonimul cădere, care reprezintă încetarea aptitudinii unui dispozitiv de a-și îndeplini funcția specifică.

Cauzele defectării sînt legate de proiectarea, fabricarea sau exploatarea utilajului.

Defectarea poate fi;

— inerentă, ca rezultat a unor vicii ascunse de proiectare, de execuție, de montaj etc. la solicitări normale, sau datorită utilizării ne corespunzătoare, cu solicitări care depășesc probabilitățile admise ;

— primară sau secundară, a cărei cauză nu este, respectiv este defectarea unui alt dispozitiv cu care păstrează un contact direct, indirect sau ocazional;

— bruscă sau progresivă care nu ar fi putut, respectiv ar fi putut să fie prevăzută prin examinare sau supraveghere anterioară ;

— parțială sau totală care rezultă din deviațiile unora sau mai multor caracteristici peste anumite limite, dar care nu provoacă, respectiv provoacă dispariția totală a funcției specificate ;

— intermitentă, care este repetitivă, îndeplinirea funcției specificate se regăsește fără o corectare externă ;

— catastrofală, care este în același timp bruscă și totală ;

— prin degradare, care este în același timp progresivă și parțială ;

— considerată sau neconsiderată care se ia, respectiv nu se ia în considerare în calcule de fiabilitate ;

— critică, susceptibilă să provoace răniri de persoane sau pierderi materiale importante ;

— majoră sau minoră, care, fără sa fie critică, este respectiv nu este susceptibilă de a împiedica îndeplinirea funcției specificate.

1.4 STRUCTURA SISTEMULUI DE MENTENANȚĂ

Elementele structurale ale acestui sistem sunt: întreținerile tehnice (zilnice și periodice), reviziile tehnice, reparațiile (curente și capitale) și stocarea mașinilor.

întreținerile și reviziile tehnice reprezintă un ansamblu de operații obligatorii care se efectuează zilnic și periodic pe toată durata de exploatare a utilajelor, în vederea prevenirii defecțiunilor, a uzurilor premature și asigurarea funcționării acestora cu indici de exploatare optimi.

Structural, întreținerile și reviziile tehnice se compun din întreținerea zilnică 1, întreținerea periodică Ip, și Ip2 și revizia tehnică R,.

Periodicilatea acestor întrețineri și revizii este stabilită pentru fiecare tip de utilaj prin normative, în funcție de caracteristicile constructive ale utilajelor și elementelor de filtrare, a combustibililor și lubrifianților folosiți.

Întreținerea tehnică zilnică reprezintă un ansamblu de operații obligatorii de curățire, verificare și alimentare, care asigură buna funcționare a mașinilor pe toată durata unui schimb de lucru.

Întreținerea tehnică periodică Ip1 se caracterizează prin curățirea și schimbarea filtrelor, completarea uleiului în carter, precum și prin verificarea generală a instalației electrice.

Întreținerea tehnică periodică IP2 se caracterizează prin schimbarea uleiului din carterul motorului, înlocuirea filtrului de ulei și a elementului filtrant de la sistemul de alimentare etc.

Cheltuielile efectuate la întreținerile periodice Ip1 și 1P2 cu înlocuirea lubrifiantului și a unor filtre și piese mărunte se suportă din sumele acordate pentru aceste intervenții.

Revizia tehnică Rt este o intervenție preventiva complexa caracterizată la autovehicule prin schimbarea uleiului din transmisii, iar la mașinile agricole de verificarea generală anuală a stării tehnice a tuturor ansamblurilor și subansamblurilor componente. Se execută reglarea sistemelor și mecanismelor precum și înlocuirea pieselor care au ajuns la uzura limită, în vederea asigurării funcționării utilajului cu indici calitativi și de fiabilitate în concordanță cu cerințele impuse.

La efectuarea reviziei tehnice la tractoare și motoare se execută și constatarea stării tehnice fără demontarea acestora, stabilindu-se termenul până la care tractorul sau motorul respectiv mai poate lucra în condiții normale.

Reparațiile se clasifică în: reparații curente (Rc1, Rc2) și reparații capitale (Rk).

Reperația curentă Rc, este o intervenție de mentenanță corectivă, care se execută după necesitate alunei când starea tehnică a mașinii o impune. Constă din operații de reglare, înlocuire de subansambluri și piese, precum și de recondiționare a pieselor uzate sau deteriorate, in scopul repunerii în stare de lucru și funcționării economice a utilajului. Aceste reparații pot fi de complexitate diferită în funcție de defecțiunea sau gradul de uzură al ansamblului caic trebuie reparat.

Reparatiu curentă Rc2, intervenție preventivă, se caracterizează prin demontarea parțiala sau totală a mașinii, constatarea detaliată a stării tehnice, înlăturarea defecțiunilor, înlocuirea pieselor uzate cu altele noi sau recondiționate, montarea, reglarea, rodarea și recepția mașinilor, astfel încât să i se asigure funcționarea normală până la reparația următoare. La motor și la mașinile agricole de complexitate medie reparația curentă Rc este reparația de gradul cel mai mare (pentru motor reprezintă Rk, iar pentru șasiu R,).

Reparația capitală Rk, intervenție preventivă, reprezintă ansamblul operațiilor de demontare totală, constatarea detaliată, recondiționarea pieselor uzate, restabilirea ajustajelor și coaxialităților inițiale, montarea, reglarea, rodajul și recepția mașinii în scopul asigurării unei durate de funcționare între două operații cât mai apropiate de cea a mașinii noi.

Intervențiile de mentenanță preventivă se programează la tractoare după consumarea cantității de motorină sau a orelor de funcționare, la autovehicule după numărul de km parcurși, iar la mașini agricole după realizarea volumului de lucrări planificat exprimat în ha, tone, ore.

La termenele planificate pentru executarea reparațiilor Rk și R.;2 se verifică starea tehnică a utilajului, dacă se constată că utilajul mai poate lucra, se întocmește o notă de constatare care se aprobă de conducerea tehnică a unității din care să rezulte termenul în care utilajul mai poate să lucreze în continuare.

Ciclul de mentenanță reprezintă totalitatea intervențiilor care se execută în perioada de funcționare a unei mașini între două reparații de grad maxim sau din momentul intrării în exploatare și până la prima reparație de grad maxim, perioadă estimată în ore de funcționare, volum de lucrări, litri de combustibili, unități convenționale etc.

Stocarea mașinilor este caracterizată de complexul de măsuri tehnico-organizatorice pentru păstrarea corespunzătoare a mașinilor în vederea prevenirii acțiunii corozive 8 agenților atmosferici, deteriorării diferitelor organe și subansambluri ale acestora în perioada de inactivitate.

Intervenția cuprinde ansamblul operațiilor ce se efectuează fie pentru a preveni, fie pentru a înlătura unele defecțiuni ale utilajului.

Periodicitatea reparațiilor reprezintă intervalul dintre două intervenții de același fel, care se succed.

1.5 Concluzii

Indicii de bază ai fiabilității sunt :

fiabilitatea și mentenanța;

densitatea de probabilitate a timpului de funcționare;

intensitatea de defectare;

media;

dispersia și abaterea medie, practică a timpului de funcționare.

Prin fiabilitatea unui produs se înțelege capacitatea acestuia de a funcționa o perioadă

determinată de timp potrivit destinației și în condiții de exploatare date. Mărimea timpului de funcționare a elementelor este rezultatul influenței manifestării în procesul de utilizare, a caracteristicilor de calitate intrinsecă, realizate în procesul de producție, a influenței condișilor de exploatare și de transport.

Durata de viață este intervalul de timp de la realizarea motorului până la scoatere definitivă din funcțiune. Durata de viață utilă este intervalul de timp în care respectând valorile limită ale solicitărilor și normele de întreținere și reparare, mașina se comportă la fel din punct de vedere al fiabilității. Pentru a asigura o bună fiabiliatate, se execută unele operații de întreținere, revizii, reparații, etc. denumite operații de mentenanță.

CAPITOLUL 2

RECONDIȚIONAREA ARBORILOR COTIȚI

2.1 Generalități

Materialul arborelui motor este un oțel de îmbunătățire. Defecțiunile caracteristice arborelui motor sunt: depunerile de impurități în canalele de ungere, fisuri si crăpături, încovoierea, torsionarea, uzuri ale fusurilor paliere și a fusului manetoane, deteriorarea filetelor, uzura locașurilor de pană și a gaurilor din flanșă.

Fig. *.* Zonele fisurării arborilor cotiți.

Controlul arborilor se referă la uzura fusurilor, a suprafețelor cilindrice exterioare de îmbinare cu piesele conjugate, a carnetului, a canalelor de pană, a filtrelor, încovoierea sau torsionarea lor. precum și a fusurilor.Fig.*.*.

2.2 Precizia dimensională și forma

Precizia dimensională și de forma a fusurilor sau a altor tronsoane ale arborilor se verifică, de regula cu micrometre(fig.**,a). În vederea determinării abaterilor de la forma geometrica ( ovalitatea, conicitate) este necesară măsurarea în 3 secțiuni transversale și în fiecare secțiune pe 4 directii (**, b) respectiv un fus sau un tronson al unui arbore va cuprinde 12 măsurători, de unde va rezulta:, , ovalitatea și conicitatea.

Controlul dimensiunilor diametrale ale arborilor se pot efectua și calibre potcoava ( fig.**). Canalele de pana și canelurile se verifică cu micrometre sau cu calibre potcoavă, iar lățimea globurilor cu calibre tampon.

2.3. Încovoierea arborilor

Încovoierea arborilor se determina după fusul din mijloc, cu ajutorul unui comparator cu cadran, arborele fiind fixat între vârfuri sau pe prisme.

Fig. ** Controlul unui tronson cilindric cu micrometrul.

Fig. **. Calibre limitatori pentru verificarea arborilor.

Fig. **. Verificarea încovoierii unui arbore cotii.

Verificarea mai rapida și chiar îndreptarea arborelui în special a arborilor cotiți și a axelor cu

came se realizează pe standuri.

2.4 Defecțiunile caracteristice ale arborilor cotiți

Fig.**. Instalație pentru curățarea și spălarea sub presiune a canalizașiei de ungere din arborii cotiți: l-rezervor, 2-suport, 3-arbore cotit de moror, 4- conducta cu ajutaje, 5- capac, 6-manometru, 7-conducata de golire, 8- robinet, 9-robinet pentru conducta de detergent, 10-filtru, 11- electropompa, 12-robinet de golire.

2.4.1 Depunerile de impurități în canalele de ungere

Depunerile de impurități în canalele de ungere se curața cu o instalație de forma celei din

figura **, cu are comprimat și petrol sau detergent, sub presiune de lucru de 12 daN/ , cu un debit de 15 /h. Motorul electric are u=3000rot/min.

2.4.2 Fisuararea arborilor

Fisurarea arborilor, neobservata la timp, provoacă avarieri grave. Din aceste considerente, după demontare si spălare se executa un control cu detectoscopul electromagnetic, cu pulbere sau soluție feromagnetică, un control ultrasonic la fisuri sau lichid flourescent, după care se verifică duritatea fisurilor.

Arborii care prezintă fisuri se reformează și numai în caz de forța majoră constituie locul fisurii, se sudează și apoi se prelucrează prin aschiere.

Cauzele fisurilor, care apar în secțiunile solicitate mai sus (fig.**), sunt:

• oboseala materialului în urma funcționarii îndelungate, în condiții de solicitării complexe;

• practica greșita de reduce a jocurilor dintre fusuri, paliere și cuzineți, prin pilirea capacelor, ceea ce da forța de inerție, dezaxare și uzura neuniforma;

• jocurile inegale și lagărele paliere, ceea ce duce încovoierea arborilor și la vibrații;

• nerespectarea razelor de racordare dintre fusuri și brațele manetoane;

• rugozitatea necorespunzatoare la racordări, care poate facilita forma fisurilor;

• tensiunile remanente la călire, peste care se supun forțele dezvoltate de motor;

• solicitări indelungate la torsiune și încovoiere, mai ales la exploatări brutale ale mașinii, sau în cazul funcționării neregulate a injectoarelor.

2.4.3 Încovoierea arborilor cotiți

Încovoierea arborilor cotiți se datoreste fie necoaxialitătii lagărelor paliere, fie existentei unor jocuri inegale între fusurile paliere si cuzineți.

Controlul încovoierii se realizează cu ajutorul unui comparator cu cadran de pe placa de control, cu arborele așezat în prisme(fig…)

În cazul așezării arborelui cotit între vârfuri, la început se urmărește, un comparator cu cadran, fusurile paliere de la capete, pentru a verifica găurile de centarare. Dacă aceste prezintă o bătaie mai mare de 0.05mm, se rectifică, cu centrare cu fusurile paliere de la capele.

La arborele cotit se mai verifică și partea frontala, pentru stabilirea bătăii axiale a flanșei. Controlul se executa prin așezarea palpalorului de la palpator pe flanșă, iar dacă bătaia axei este mai mare.de 0. 05 mm. se strunjeste fața frontală a flansei.

Fig…. Instalația pentru verificarea torsiunii și îndreptarea arborilor.

2.4.4 Torsionarea arborilor cotiți

Torsionarea arborilor cotiți de obicei este neînsemnată, în cazul de blocare în mod binar a motorului, de gripare a arborelui în lagăre, a pistoanelor în cămașile de cinlindru, etc.

Torsionarea se constata cu așezarea arborelui pe prisme(fig….) și verificarea poziției reative a fusurilor, prin rotirea arborelui față de un raper fix. În figura …. se prezintă o instalație pentru îndreptare și verificarea torsiunii.

2.4.5 Uzura fusurilor arborilor cotiți

Uzura fusurilor arborelui cotit, atât a fusurilor paliere cât și a fusului de inerție a pistoanelor și a bielelor. Sub acțiunea acestor forte (fig. ….) fusurile manetoane se uzează neuniform mai intens în partea axei arborelui. Fusurile paliere 2 și 4 prezintă uzuri aproape uniform, iar 1 și 3 a uzurii mai intense spre partea manetoanelor.

Uzurile menționate fac să crească raza brațului maneton și dau fisurilor forma ovala, iar în cazul în care bielele nu sunt montate perpendicular fata de arbore, și forma conică. În zona canalului de ungere, pe fus, poate apărea un inel, un numar(fig…..), care, la valori de peste 0,025mm, în cazul montării unor cuzineți noi, pot produce suprapresiuni locale.

Uzarea se manifesta prin scăderea presiunii uleiului, iar în faza mai înaintata, și prin bătăi sesizabile cu ajutorul stetoscopului și chiar fără acesta, ca urmare a măririi jocurilor dintre fusuri și cuzineți.

Fig. … Schema acționării forțelor pe arborele cotit al motorului D-103.

Fig. … Schema formării unui gol în zona orificului de ungere de pe fus.

2.5 Concluzii

Recondiționarea fusurilor uzate se realizează prin doua metode:

• prelucrarea la dimensiuni (trepte) de reparații;

• compensarea uzurii prin raport de material.

Prelucrarea la dimensiunile de reparații se executa la diferite trepte, iar condițiile de precizie dimensională, de formă și rugozitate ale dimensiunilor de reparații se păstrează similar cu cele inițiale.

Rectificarea se execută cu un corp abraziv din electrocoridon, cu liant ceramic, de granulație 40…..25 si duritatea L, M, N sau O. Viteza discului abraziv =25-35 m/s, viteza periferică a fusului v= 10-15m/min, avansul transversal al discului este de 0, 01 m/cursa dubla, descânteierea realizandu-se cu avans transversal. Reconditionarea fusului prin compensarea uzurii cu depunere de metal (fig….)se aplica mai rar, necesitând aparatură corespunzătoare și specialiști.

Compensarea uzurii poate fi realizată prin cromare, sudare și metalizare. După depunerea de metal pentru compensarea uzurilor, urmează prelucrarea prin aschiere, și apoi echivalarea dinamica a arborelui.

Fig. … Compensarea uzurii fusurilor arborilor cotiți, prin sudură.

CAPITOLUL 3

RECONDIȚIONARE PRIN METALIZARE

3.1. Generalități

Precedeul găsit în literatură și sub denumirea de metalizare, are largi aplicații la recondiționări și de punerea unor staturi de protecție. Metalul topit cu flacără, cu arc electric prin curenți de înaltă fragvență sau cu plasmă este pulverizat cu un gaz inert sau cu aer comprimat, iar particulele fine (0,3-300 /im) și proiectat cu viteza de 100-300 m/s pe suprafața de depunere, pregătită în mod special pentru aceasta. Rezultă patru etape distincte:

topirea materialului de aport;

pulverizarea metalului topit sub forma unui con;

transportul (proiectarea) particulelor de metal pulverizat;

formarea statului de depunere.

Arborii cotiți ale căror manetoane și fusuri paliere sunt uzate până la limită pot fi recondiționate prin metalizare. Arborii cotiți urmând a fi metalizați să fie degresați într-o soluție de leșie fierbinte și spălați cu apă curață fierbinte. După spălare, arborii se verifică dacă nu au fisuri cu ajutorul unui defectoscop magnetic.

3.2 Pregătirea pentru metalizare

Suprafețele fusurilor se pot face prin rularea sau tăierea unui filet incomplet, filetarea fusurilor paliere se face cu arborele fixat între vârfurile strungului iar a manetoanelor în dispozitive de centrare dezaxată. Adâncimea de filetare este de 0,5-0,6mm iar pasul de 1,0-1,5 mm. Nu este permisă strunjirea racordurilor precum și executarea degăjarilor pe racordări în scopul ieșirii cuțitului. În loc de a se tăie filet incomplet, suprafața fusurilor poate fi pregătită prin filetare cu un filet rotund.

Pasul filetului rotund este de 2 mm, iar lățimea cușitului de 1,3 mm, raza de acordare a tăișului cuțitului fiind de 0,65 mm. În locul tăierii unui filet incomplet sau rotund pentru pregătirea metalizării suprafețelor fusurilor cu duritate mare se recomandă să se înfășoare sârmă de oțel cu diamentrul 0,4-0,5 mm urmată de sablare. Pasul înfășurarii se stabilește la 2,0-2,5 mm, sâema se înfășoară foarte strâns cu ajutorul unui dispozitiv.

Fusurile pregătite pentru metalizare trebuie să fie ferite de murdărie iar brațele de manivelă să fie protejate cu montale din tablă sau din hârtie. Găurile de ungere ale arborilor trebuie să fie astupate cu dopuri din lemn bătute la o adâncime 3-5mm. Intervalul de timp dintre pregătirea metalizării și operație de metalizare propriuzisă trebuie să fie cât se poate de scurt fără a nu se depăși 2-3 ore.

Metalizarea

Metalizarea se face cu sârmă având diametrul de 1,5 – 2mm de oțel U10 sau U7 (conform STAS). Sârma cu un conținut sorit de carbon este cea mai bună pentru metalizarea arborilor cotiți din mai multe motive. În primul rând în procesul de metalizare carbonul arde intens iar în al doilea rând conținutul ridicat de carbon al sârmei contribuie la obținerea unei durițăți înalte și a unei rezistențe mai mari la uzură a stratului de acoperire și micșoreaă tendința stratului aplicat, pulverizat de a forma fisuri.

Metalizarea se face menținându-se o distanță de 100-150mm între ajutajul aparatului și fusul de metalizat. Se recomandă ca intensitatea curentului folosit să fie de minim 120-150A. Grosimea stratului aplicat prin pulverizare trebuie să asigure un avans de prelucrare de 0,4-06 mm pe fiecare parte. La metalizare trebuie să tindă a se obține un strat de acoperire cu granulație fină, care să nu cuprindă particule mari deoarece aceastea din urmă pot fi smulse în timpul prelucrarii mecanice și pot lăsa goluri. Pentru a se evita formarea fisurilor în statul de acoperire, fusurile trebuie protejate după metalizare împotriva răcirii rapide.

Prelucrarea mecanică

Prelucrarea mecanică a fusurilor se face prin strunjire urmată de rectificare sau numai prin rectificare în funcție de adausul de prelucrare lăsat. Dacă este nevoie de strunjire, trebuie să se folosească cuțite cu plăcuțe din aliajul davVK6. Rectificarea fusurilor se face la mașinile uneltă de tip 3420 sau 3423 cu piatră de alundum SM-46, având o viteză periferică de 25-30m/s și la o viteză periferică a arborelui de 10-12m/min după rectificarea arborelui se așeză într-o baie de ulei de motor, unde se păstrează timp de 4-5ore pentru a se îmbina cu ulei. Suprafața poroasă a stratului de acoperire se saturează cu ulei și rezită bine la uzură.

3.5 Concluzii

Folosirea metalizării în ateliere de reparații se explică prin avantajele substanțiale ale acestei metode de acoperire în comparație cu altele prin metalizare se poate aplica un strat de orice fel de metal cu grosimea de la 0,03mm până la câțiva milimetri, pe orice material, fără a provoca supraîncălzirea acestuia. Acoperirea prin metalizare are o serie de însuțiri prețioase ca de exemplu rezitența destul de mare la uzură în cazul frecărilor lichide sau semilichide. Metalizarea termică este unul din procedeele tehnologice de prelucrare a materialelor metalice, care permit obținerea unor suprafețe noi, care să răspundă unor cerințe date.

CAPITOLUL 4

OBIECTIVELE CERCETĂRII

Doctorandul cu titlul tezei : STUDII ȘI CERCETĂRI PRIVIND CREȘTEREA DURABILITĂȚII PIESELOR DE TIP ARBORE PRIN RECONDIȚIONARE, își propune efectuare de cercetări teoretice și experimentale privind recondiționarea arborilor de la automobile. Calitatea este o funcție de primă importanță existentă societății comerciale depinde de venitul obținut din vânzarea produselor, iar posibilitatea de a vinde se bazează pe insusirea acestora de a fii corespunzătoare pentru utilizare. Studiile actuale certifică necesitatea cercetărilor în domeniu, pentru identificarea parametrilor tehnologici la recondiționarea arborilor uzați.

Obiectivele propuse sunt:

Din punct de vedere al cercetărilor teoretice:

– un studiu bibliografic privind stadiul actual al conditionării pieselor de tip arbone;

– un studiu privind parametrii tehnologie de recondițonare a arborilor;

– condițile impuse la pregătirea suprafeței arborilor ce urmează a fii recondiționați;

– parametri care definesc precizia dimensională și de formă a zonelor recondiționatăte a arborilor;

– studiul privind natura și formele uzurii a arborlor de la automobile;

– concepte și siteme privind mentenanța;

– studiul fenomenelor care apar la interfață strat depus – substrat – material de bază;

– studiul privind limita admisibilă a uzurilor de la arborii automobilelor;

– soluții noi de recondiționare;

– metodă de analiză și caracterizare a straturilor depuse.

Din punct de vedere a cercetărilor experimentale:

– echipamente de recondiționare;

– stabilirea paramentrilor tehnologici la recondiționarea arborilor;

– determinarea defectelor în straturile depuse;

– structura straturilor depuse;

– stabilirea materialului pentru depunere;

– studiul aderenței straturilor depuse;

– determinarea densității straturilor depuse;

– determinarea compoziției chimice a stratului și substraului;

– aplicarea tehnologiei reverse engineering la operațile de recondiționare;

– cercetări și realizări privind controlul arborilor uzați și recondiționați

Problemele ce vor fii abordate în rapoartele de cercetare și în teza de doctorat v-or cuprinde mai multe aspecte

thnologice – rezolvă probleme legate de parametri tehnologici de recondiționare a arborilor;

economice – se referă la diferența între costurile de fabricație și costurile de recondiționare a arborilor;

ecologice – se referă la economie de resurse energetice și materiale, prin eliminarea fazelor metalurgice de obținere a semifabricatelor.

Costul mare al manoperei face ca in prezent prin aplicarea celor patru „4R” la nivelul întregii economii, un management performant, dezvoltarea cercetărilor în domeniu și stimularea economiei durabile, ar putea conduce la reducrea costului manoperei și la înlocuirea producției bazată pe consum de materiale și energice. Cercetările actuale au relevat ca peste 90% din utilizatori de motoare dirijează exemplare care și-au încheiat ciclul de viață, către deșeurile metalice și nu către refabricate. Pe baza acestor premise de mai sus obiectivul principal al tezei de doctorat, constă în realizarea unor cercetări a căror finalitate sa conducă recondiționarea pieselor de tip arbore ce echipiează motoarele automobilelor.

Pe baza acestor obiective doctorandul își v-a stabilii metodologia de cercetare și logistica necesară

CAPITOLUL 5

RECONDIȚIONAREA ARBORILOR PRIN SUDARE

5.1 Generalități

Sudarea este foarte mult folosită în atelierele de reparații. În reparațiile auto se utilizează atât sudarea oxiacetilenică, cât și cea electrică cu arc. Felul de sudare se alege în funcție de materialul piesei, de scopul și de forma ei. Sudarea cu gaze se utilizează de preferință pentru repararea pieselor din fontă și metale neferoase, iar sudarea electrică cu arc pentru încărcarea cu sudură a suprafețelor uzate ale pieselor din oțel.

5.2 Sudarea cu flacără oxiacetilenică

Flacara oxiacetilenica este compusa din trei zone. Prima zona sau miezul este un amestec gazos de acetilena și oxigen, de culoare alba obitoare în partea exterioara și mai închisă in partea interioară. În această zonă are loc descompunerea acetilenei în elementele componente și produsele de descompunere. A doua zonă care înconjoarâ miexul constă din produsele arderii incomplete al acetileneiîn oxigen ca urmare a reacției.

Zona a doua este caracterizata prin mediul său reductor din cauza dului de carbon CO și a hidrogenului , care sunt capabili să absoarbă oxigenul din metal.

În zona a treia are loc completarea arderii produselor nearse cu ajutorului oxigenului din aer. Ca urmare a reactiei:

,

se obtine bioxid de carbon () si vapori de apa ().

Temperatura flăcării oxiacetilenice poate sa atinga 3000°C, repartiția temperaturii în diferitele zone ale flacarii este reprezentata in fig. ***.

Fig.**** Flacără de sudare oxiacetilenică

1 – Becul suflajului; 2- mezul flacării; 3- zona de reducere.

Temperatura flăcării oxiacetilenice poate să atingă 3 000°C. Repartiția temperaturii în diferitele zone ale flăcării este reprezentată în fig…. Sudarea trebuie executată cu zona reductoare (zona a doua a flăcării) pentru a se evita oxidarea metalului topit. Absorbirea oxigenului și azotului din aer de către metalul topit, deși are loc în cazul sudării cu gaze, nu este atât de mare și este mult mai mică decât în cazul sudării electrice cu arc. Din acest punct de vedere zona a treia a flăcării are o influență favorabilă. Înconjurând metalul topit și luând din aer asupra sa aproape întreaga cantitate de oxigen necesară arderii oxidului de carbon și a hidrogenului, zona a treia joacă rolul unui înveliș de protecție a metalului împotriva oxidării și nitrurării. Se deosebesc trei feluri de flăcări, în funcție de raportul dintre oxigen și acetilenă: neutră sau normală, carburantă și oxidantă (fig. ….). În cazul cînd acetilenă este în exces, zona a doua a flăcării dispare, iar miezul acesteia se lungește foarte mult și apare o zonă suplimentară de lumină strălucitoare, saturată cu particule incandescente de negru de fum. Când oxigenul este în exces, miezul și flacăra se micșorează, aceasta din urmă avînd o nuanță albăstruie. Excesul de acetilenă din flacăra becului carburează și saturează cu hidrogen metalul topit, făcându-l dur și fragil. O flacără cu un exces mic de acetilenă se utilizează la încărcarea suprafețelor uzate ale pieselor din oțel slab aliat și la încărcarea cu aliaje dure. Flacăra oxidantă nu este bună pentru sudarea pieselor, de oarece în acest caz metalul se oxidează și devine fragil. În ambele cazuri, proprietățile mecanice ale metalului depus prin sudare se înrăutățesc vizibil și de aceea încărcarea cu sudură a pieselor se execută de obicei cu flacără neutră.

Pentru prevenirea oxidării metalului topit și a dizolvării oxizilor formați, se utilizează fluxuri. Fluxurile trebuie să aibă următoarele caracteristici:

1) temperatura de topire a fluxului trebuie să fie inferioară temperaturii de topire a metalului de bază și a celui de adaos;

2) temperatura de lucru a fluxului, la care are loc dizolvarea oxizilor, trebuie să fie mai mică decât temperatura de sudare;

3) greutatea specifică a fluxului trebuie să fie mai mică decât cea a metalului de bază.

5.3 Sudarea electrică

Sudarea metalelor cu arc electric a căpătat o importanță industrială mondială a sudării electrice cu electrod metalic.

Sudarea electrică cu arc este caracterizată prin temperatura înaltă a arcului electric, care ajunge pînă la 6 000°C. În cazul curentului continuu, temperatura înaltă se află la polul pozitiv, astfel încât și cantitatea de căldură care se degajează este mai mare aici decît la polul negativ. În cazul sudării cu curent continuu a pieselor masive, se utilizează polaritatea directă, adică electrodul se leagă la polul negativ, iar piesa la cel pozitiv, ceea ce asigură o încălzire bună, deoarece piesa este mai masivă decît electrodul.

În cazul curentului alternativ, temperatura polilor este identică din cauză că aici polaritatea (plusul și minusul) se schimbă neîncetat.

În curent continuu, arcul electric este mai stabil decît în curent alternativ; stratul de metal depus este mai neted și mai uniform și în același timp are proprietăți mecanice superioare. Pentru stabilizarea arcului de curent, alternativ, peste curentul alternativ de sudură se suprapun curenți de înaltă tensiune și înaltă frecvență. În acest scop se folosește un oscilator, datorită căruia întreruperile arcului se produc mai rar, arcul arde mai liniștit și se menține mai ușor. Calitatea și productivitatea sudării cresc astfel considerabil.

Fig….. Limitele porțiunilor zonei de influentă termică a unei îmbinări sudate

(în funcție de temperatură și distanță).

Dacă metalul depus prin sudare conține un procent sporit de oxizi și de nitruri, proprietățile lui mecanice (alungirea relativă și reziliența) scad. Calitatea metalului se poate îmbunătăți dându-i-se duritatea și rezistența la uzură necesare, prin recoacere urmată de călire.

În timpul sudării electrice a oțelurilor speciale, ca și la sudarea cu flacără oxiacetilenică, se produce arderea carbonului, siliciului și manganului, precum și a elementelor de aliere.

Mai sus s-a menționat că, sub influența temperaturii înalte, structura metalului de bază a piesei din zona învecinată cu cusătura se modifică considerabil. Proprietățile mecanice ale asamblării sudate depind nu numai de procesul de topire a metalului și de răcirea sa ulterioară, ci și de modificările structurale ale metalului de bază din zona de influență termică. După cum se vede din fig. …, natura modificării structurii nu este aceeași în diferitele porțiuni ale zonei de influență termică.

Porțiunea de topire incompletă, care este o porțiune tranzitorie între metalul depus și metalul de bază, se caracterizează prin existența unei faze lichide și a uneia solide precum și prin dimensiuni foarte mici. Urmează apoi porțiunea de supraîncălzire, cu structură cu grăunți mari, care face ca metalul din această zonă să aibă proprietăți plastice reduse.

Porțiunea de normalizare are structura cu granulație fină de perlită și ferită și proprietăți mecanice superioare metalului de bază.

Porțiunea de recristalizare incompletă se caracterizează prin prezența unor grăunți recristalizați fini de ferită și perlită alături de grăunții mari de ferită existenți care nu au suferit recristalizarea. Mărimea diferită a grăunților structurii reduce întrucâtva proprietățile mecanice ale metalului. Porțiunile de recristalizare și de fragilitate la albastru nu diferă de obicei de metalul de bază în ceea ce privește structura. Porțiunea de fragilitate la albastru, deși nu are o structură diferită de metalul de bază, are plasticitate mai mică la temperaturi mai ridicate.

Așadar, în ceea ce privește calitatea sudării, importanța cea mai mare o are porțiunea de supra-încălzire și după ea porțiunea de fragilitate la albastru. Ca urmare a proprietăților plastice scăzute ale metalului, ambele aceste porțiuni pot fi sediul diferitelor defecte, în special al fisurilor, care pot apărea atît pe cusătură, cât și în metalul de bază, în zona de influență termică. Mărimea porțiunilor zonei de influență termică este practic redusă și depinde de felul și regimurile de sudare, precum și de o serie de alți factori. Dacă în cazul sudării oxiacetilenice zona de influență termică atinge 21-25 mm, în cazul sudării electrice cu arc prin diferite procedee ea variază între 2 și 6 mm.

5.4 Recondiționarea pieselor prin sudare cu plasmă

Sub formă de plasmă, materia se caracterizează nu numai prin temperaturile înalte dar și printr-o mare densitate de energie, putând fi folosită, cu succes. În procesul de prelucrare a aliajelor metalice care, fie că se prelucrează greu, fie că nu pot fi prelucrate prin alte procedee.

Plasma rece se poate obține în practică prin următoarele procedee:

cu ajutorul arcului electric, având temperaturi de 6000-15000 și presiuni de ordinul celei atmosferice: arcul electric se poate obține în curent continuu (pentru puteri până la

100 kW) (fig…..) sau în curent alternativ (pentru puteri mai mari de 100 kW (fig. ….);

cu ajutorul curentului de înaltă frecvență, la temperaturi de 6000 și presiuni inferioare celei atmosferice; acest procedeu este mai economic, puterea maximă a generatorului fiind până la câțiva kw.

Fig…. Generarea plasmei cu ajutorul arcului electric de curent continuu: 1-electrod de wolfram; 2-ajutaj din cupru; 3-gaz plasmogen sub presiune: 4-arc electric; 5-apă de răcire; 6-jetul de plasmă; G – uencratorul electric

Fig. … Generarea plasmei cu ajutorul arcului electric de curent alternativ: 1-electrozi din wolfram; 2-gaz plasmogen sub presiune; 3- ajutaj din cupru, 4-arc electric; 5-apă de răcire; 6-jetul de plasmă

Există unele deosebiri între procedeul de recondiționare prin sudare cu arc electric și cel de recondiționare cu jet de plasmă. Astfel, la arcul electric mediul ionizat îl constituie aerul, pe când plasma se dezvoltă într-un format dintr-un gaz (numit plasmogen) care se injectează din spatele electrodului. Aerul ionizat, precum și gazele dezvoltate ale arcului electric de sudură se găsesc la presiunea atmosferică, în timp ce la plasmă gazul plasmogen se introduce sub presiune, ceea ce determină viteze mari de curgere. Coloana arcului electric de sudură se dezvoltă liber, pe câtă vreme jetul de plasmă este puternic ștrangulat atât mecanic prin existența unei diuze la ajutaj – cât și termic – din cauza unei mari diferențe de temperaturi între plasmă și pereții diuzei ajutajului care sunt răciți cu apă, dar și electromagnetic, ca urmare a atracției dintre curenții electrici paraleli. Având în vedere forma coloanei, la arcul electric de sudare aceasta este tronconică iar la jetul de plasmă este cilindrică. În sfârșit, temperatura arcului electric de sudare este considerabil mai mică decât cea a plasmei.

Atât cercetările cât și practica au demonstrat că electrozii trebuie fabricați din wolfram aliat, pentru a asigura o ardere stabilă a plasmei, precum și pentru o intensificare a emisiunii termolectrice. De asemenea, tot în practică se demonstrează că uzura electrodului pentru generarea plasmei depinde nu numai de materialul din care este confecționat ci și de: gazul plasmogen folosit, temperatura electrodului, regimul de lucru etc.

Debitul gazului plasmogen are o mare importanță în realizarea recondiționării pieselor prin sudare cu plasmă. Astfel, când acesta este prea mare atunci este îndepărtată baia de metal topit care se formează. Când, dimpotrivă, debitul gazului plasmogen se micșorează, atunci apare un fenomen nedorit, respectiv arcul electric secundar, care deteriorează atât ajutajul cât și dispozitivul portelectrod. Arcul electric secundar, se anihilează prin aplicarea unui câmp magnetic exterior și prin folosirea unui gaz de focalizare. Din practică, s-au determinat valorile optime ale parametrilor generatorului de plasmă pentru sudare, respectiv: debitul gazului plasmogen de 600 l/oră, curentul de sudare de 80-140 A, iar pentru focalizare -folosirea hidrogenului.

Sudarea cu plasmă este un procedeu modern care oferă certe avantaje în comparație cu alte procedee. Durata efectuării sudării este mult mai mică (de circa 4-5 ori) din cauza vitezelor sporite de sudare care se pot obține. De asemenea, scade și durata ciclului de sudare de aproape două ori (timpul scurs de la prima operație pregătitoare și până la ultima operație finală). Prin acest procedeu se realizează importante reduceri de consumuri de gaze (aproape de două ori), de material de adaos (de două ori și jumătate), precum și de personal pentru deservire (de peste trei ori).

Principalele caracteristici tehnice ale instalației I.T.S.P. – 15 sunt: tensiunea circuitelor de comandă de 24 V în curent continuu; puterea generatoarelor de plasmă de 55 kW (regim automat) și 45 kW (regim manual); tensiunea de mers în gol a generatoarelor de 260 V; diametrul electrodului de wolfram are 6 mm, tensiunea gazelor plasmogene este de 60 V pentru argon, 180 V pentru azot și 100 V pentru amestec argon + azot, curentul de lucru este de 350 A pentru regim automat și 260 A pentru regim manual; presiunea gazelor la amorsare: 0,5 1.2 MPa pentru azot, 1.5-4.5 MPa pentru argon și 1.2-3.5 MPa pentru amestec de argon + azot; presiunea gazelor la sudare: 4.5 – 5,2 MPa pentru azot, 3,2 MPa pentru argon și 3.5 – 4.5 MPa pentru amestec argon + azot; focalizarea jetului se poate realiza cu aer la presiunea de 1,8 – 3 MPa sau cu amestec de azot și hidrogen la presiunea de 2 – 3,5 MPa.

Fig. … Schema de principiu a încărcării prin sudare cu plasmă

Încărcarea prin sudare cu plasmă a pieselor de recondiționat constă în acoperirea suprafețelor uzate cu metale sau aliaje de adaos, care au performanțe suplimentare metalului de bază (fig. …).

Jetul de plasmă topește rapid și concomitent atât metalul de adaos cât și un strat din cel de bază, fenomenul putând fi condus, reglat și controlat cu ușurință. Zona de metal topit (baia de metal constituită din metalul de adaos și cel de bază) se numește zonă de aliere. Aceasta trebuie să fie de o grosime cât mai mică dar să asigure o bună legătură între cele două metale de adaos și de bază, astfel când piesa recondiționată va fi supusă unor solicitări mari (șocuri mecanice și termice, frecări intense etc.) stratul depus să nu se desprindă. Pentru o încărcare de calitate superioară trebuie ca stratul depus să fie compact și cât mai uniform (obținut dintr-o singură trecere), iar metalul de bază să fie cât mai puțin afectat termic în adâncime (zona de influență termică să fie minimă), presiunea jetului de plasmă va fi astfel aleasă încât să evite tendințele de împroșcare a metalului de bază, precum și pierderile de metal topit. În sfârșit, o ultimă condiție impusă unei încărcări corespunzătoare prin sudarea cu jet de plasmă este realizarea unei bune protecții cu gaze neutre a băii de metal topit pentru a evita oxidările. Temperaturile ridicate ale acestuia permit folosirea unei largi game de metal și aliaje pentru încărcare obținându-se, în final, suprafețe cu proprietăți mecanice superioare ale unor piese de recondiționat deosebit de pretențioase și care lucrează la intense solicitări mecanice și termice (arbori, supape, bolțuri, segmenți, came etc).

5.5 Concluzii

Datorită avantajelor pe care le prezintă recondiționarea prin sudare este procedeul tehnologic de bază și cel mai utilizat în atelierele de reparații. Sudarea permite depuneri de metal pe suprafețele mari, se pot depune straturi de grosime între 0,01-10mm, într-un timp relativ scurt cu productivitatea ridicată nu se produc încălziri excesive ale piesei (pâna la 6000 °C) și nici deformări ale piesei.

Suderea cu plasmă este un procedeu mediu care oferă certe avantaje în comparație cu alte procedee. Durata efectuarii sudurii este mult mai mică de (4-5 ori), din cauza vitezelor sporite de sudare care se pot obține. De asemena scade și durata cilului de sudare de aproape doua ori, se realizează importante reduceri de consumuri de gaze, de material de adaus precum și de personal deservit.

CAPITOLUL 6

RECONDIȚIONAREA ARBORILOR PRIN ACOPERIRI GALVANICE

6.1 Generalități

In atelierele de reparații, cromarea se utilizează cu un scop dublu: pentru recondiționarea pieselor uzate și a fusurilor arborilor cotiți. Prin cromare se recondiționează fusurile arborilor cu came, arborii de ventilator, tijele supapelor, tacheții, crucile sateliților, pivoții și alte piese.

Proprietățile principale ale cromului, de care depinde utilizarea sa în practică, sînt:

a) duritatea mare;

b) rezistența mare la uzură;

c) proprietățile anticorozive.

Duritatea cromului este foarte mare și atinge 700—800 HB. Temperatura de topire a cromului este de 1 600°C. Cromul suportă bine acțiunea temperaturilor ridicate și, dacă este încălzit pînă la 500°C, nu-și modifică culoarea. De obicei, cînd se face recondiționarea pieselor uzate, cromul se aplică direct pe metalul piesei. Acolo, însă, unde este necesar să se protejeze piesele împotriva coroziunii (de exemplu, în cazul cromării decorative), aplicarea cromului se execută pe un substrat de cupru și nichel. Rezistența bună la acțiunea acizilor și a compușilor sulfului, împreună cu o rezistență mare la temperaturi înalte și la uzură sînt proprietăți foarte prețioase pentru piesele care funcționează într-un mediu gazos.

Aceste proprietăți ale cromului au permis să se facă uz de cromare la unele piese, cum sînt segmenții de piston și cămășile cilindrilor.

Un alt avantaj al cromării este posibilitatea de a aplica stratul de acoperire atât pe piese netratate termic, cât și pe piese tratate termic, fără a se altera structura metalului de bază. Dar pe lîngă laturile pozitive, cromarea are și o serie de laturi negative, datorită cărora ea poate fi utilizată numai la marile ateliere de reparații auto. Printre dezavantajele cromării se numără: 1) durata procesului și complexitatea operațiilor pregătitoare;

2) posibilitatea de a recondiționa piese cu uzură relativ mică, deoarece depunerile de crom de grosime mai mare (peste 0,3—0,4 mm) sînt mai puțin rezistente la uzură și mai costisitoare;

3) randamentul redus al băilor de cromaj și costul relativ ridicat al cromării.

6.2 Procesul depunerii electrolitice a cromului

Procesul de cromare se bazează pe legile electrolizei, adică pe trecerea curentului continuu prin electrolit. Trecerea curentului prin electrolit este în legătură cu deplasarea ionilor,

adică a particulelor încărcate electric. Curentul electric intră de la sursă în electrolit prin intermediul unor conductori numiți electrozi.

Electrodul, legat la polul pozitiv al sursei de curent se numește anod, iar celălalt legat la polul negativ se numește catod. Când curentul trece prin electrolit, se produce o deplasare a ionilor într-un anumit sens: ionii încărcați negativ, numiți anioni, se deplasează către anod, iar ionii încărcați pozitiv, cationii, se deplasează către catod. Pe electrozi are loc contactul sarcinilor pozitive și negative, care este însoțit de o descărcare. Atunci ionii își pierd sarcina de electricitate și se depun pe electrozi sub formă de atomi neutri. În procesul de electroliză, pe catod are loc descărcarea ionilor de metal, iar metalul anodului se dizolvă și atomii săi formează noi ioni de metal, care intră în soluție în locul celor care s-au depus pe catod.

Caci electroliți servesc soluții de săruri conținând ioni ai metalului ce urmează a fi depuși pe piesă. Catozii sunt formați din piesele care urmează să fie acoperite, iar anozii din plăci de metale ce urmează a fi depuse. La cromare se utilizează anozi insolubili, din plăci de plumb.

Procesul de cromare și calitatea depunerii sunt mult influențate de densitatea de curent și de temperatura băii. Densitatea curentului și temperatura influențează în sens contrar asupra randamentului de curent. Mărirea densității curentului sporește randamentul de curent, pe când mărirea temperaturii îl reduce. Pentru obținerea unor depuneri de crom de bună calitate trebuie să se mențină un anumit raport între densitatea de curent și temperatură.

La cromare se pot obține trei feluri de depuneri: lucioasă, lăptoasă și fumurie (cenușie). Din punct de vedere al rezistenței la uzură a cromului, primele două feluri de depuneri sunt mai importante. Depunerile lucioase se caracterizează prin duritate și fragilitate sporite, care se datoresc existenței pe suprafața lor a unor fisuri fine care se intersectează. Depunerile lăptoase nu prezintă fisuri și deși au o duritate mai mică, dau o tenacitate și o rezistență la uzură mai mari.

Felul depunerilor se alege în funcție de condițiile în care funcționează piesa. Astfel, la piesele asamblărilor nedemontabile (ajustaje presate) se pot utiliza ambele feluri de depuneri, pe cînd pentru piesele expuse la uzură, la presiuni specifice mici (până la 5 kgf/), se recomandă depunerile lucioase, iar la piesele cu presiuni specifice mari și cu sarcină alternativă, depunerile lăptoase. Pentru obținerea unei depuneri de un fel sau altul, în funcție de condițiile de funcționare a piesei, cromarea se face în baie cu concentrație joasă sau medie și la temperaturi și densități de curent corespunzătoare. Pentru cromarea rezistentă la uzură se utilizează de cele mai multe ori băi cu concentrație redusă.

Cromarea se face de cele mai multe ori în băi de oțel, căptușite la interior cu plăci antiacide sau cu lac de policlorură de vinii. Pereții băii se fac de obicei dubli, iar pentru încălzire se umple spațiul dintre ele cu apă caldă.

Ca surse de curent se folosesc generatoare de joasă tensiune (6—12 V). Aceste generatoare se fabrică pentru o intensitate de curent de 1 000/500 și 1 500/750 A.

În practică, grosimea stratului de crom este limitată în cazul reparațiilor la 0,2—0,25 mm pe fiecare parte. În caz că grosimea stratului depus este mai mare, acoperirile nu sânt rezistente și au structura de calitate inferioară. Adaosul de crom în vederea rectificării se ia între 0,05 și 0,15 mm, în funcție de profilul piesei.

6.3 Procesul tehnologic al cromării

Procesul cromării dure a pieselor uzate este de fapt identic pentru diversele piese, atât în ceea ce privește conținutul, cât și succesiunea operațiilor. Pot exista, însă, oarecare deosebiri din punct de vedere al compoziției băilor și al regimului lor de lucru. De aceea, în cele ce urmează nu se va descrie procesul tehnologic de reparare prin cromare a diferitelor piese. Pentru exemplificarea procesului, însă, se dă mai jos ordinea și conținutul operațiilor de cromare a pieselor:

1. Rectificarea piesei în scopul realizării unei suprafețe netede și de formă geometrică corectă.

2. Montarea pieselor pe suport, ceea ce ușurează suspendarea pieselor în baie și asigură menținerea unei distanțe mai uniforme între anozi și piese; acest lucru este necesar în vederea unei depuneri mai uniforme a cromului.

3. Degresarea chimică într-o baie cu compoziția NaOH 70 g/l și 30 g/l, la temperatura de 80°C.

Degresarea poate fi efectuată și pe cale electrolitică, dacă piesa este suspendată în baie la catod, iar la anod se așază o placă de fier; ca electrolit se poate folosi compoziția: sodă caustică, NaOH, 100 g; sticlă solubilă, , 2—3 g la litrul de apă.

Densitatea de curent folosită este de 5 A/, iar temperatura băii este de 80°C. Hidrogenul care se degajează intens pe piesă în timpul trecerii curentului electric ușurează detașarea particulelor de ulei de pe suprafața piesei.

4. Spălarea în apă fierbinte.

5. Izolarea locurilor ce nu urmează a fi cromate; această operație se execută cu zaponlac (celuloid dizolvat în acetonă) sau cu film cinematografic.

6. Curățirea cu șmirghel și degresarea cu var gras.

7. Spălarea în apă rece.

8. Decaparea anodică se face prin atacarea chimică ușoară a piesei în vederea îndepărtării peliculei foarte subțiri de oxizi produsă de acțiunea oxigenului din aer. Pentru decaparea anodică, piesa se suspendă în locul anoduiui într-o baie de crom cu compoziția: — 150 g; — 1,5 g la litrul de apă și se menține timp de 5—8 min în scopul egalizării temperaturii sale cu temperatura electrolitului. Apoi se închide circuitul și se menține piesa timp de 45—60 s la o densitate de curent de 30 A/.

9. Cromarea la dimensiunea necesară, ținând seama de adaosul de rectificare. Cromarea se face într-o baie cu compoziția indicată anterior la regimul de lucru corespunzător.

10. Spălarea pieselor în apă distilată pentru colectarea electrolitului.

11. Spălarea în apă rece.

12. Spălarea în apă fierbinte.

13. Demontarea piesei de pe suport, îndepărtarea izolației.

14. Controlul calității depunerii. Se verifică dacă există locuri neacoperite, exfolieri, sufluri, supraîncărcări etc.

15. Rectificarea piesei la dimensiunea finală.

Dacă calitatea stratului de acoperire este nesatisfăcătoare, cromul poate fi îndepărtat pe cale electrolitică, punându-se piesa la anod într-o baie cu electrolit constând dintr-o soluție de 10—15% sodă caustică. Drept catod servește o placă de fier. Temperatura soluției va fi de 40—50°C, densitatea de curent 5—10 A/dm2, iar durata operației 15—30 min.

6.4 Cromarea fusurilor arborilor cotiți

Cromarea fusurilor arborilor cotiți se poate executa în două scopuri: pentru sporirea rezistenței la uzură și pentru restabilirea dimensiunilor micșorate datorită uzurii și rectificărilor repetate. Se știe că pe măsură ce grosimea stratului de călire superficială a fusurilor se micșorează, duritatea lor scade. Prin cromare se restabilesc nu numai dimensiunile diametrale ale fusurilor până la dimensiunea nominală sau de reparație necesară, dar se și sporește rezistența la uzură a acestora. Arborii cotiți sunt supuși rectificării înainte de cromare, pentru a li se da o formă geometrică corectă și a se îndepărta zgârieturile, urmele de gripaj etc. în care se pot localiza tensiunile; apoi, se spală arborii pentru a se îndepărta uleiul și alte impurități și se suflă cu aer comprimat, iar fusurile se curăță mecanic cu pînză de șmirghel.

Izolarea suprafețelor care nu trebuie cromate se face prin acoperire cu trei straturi de zaponlac. După aplicarea fiecărui strat, se lasă să se usuce. Arborele se pregătește pentru cromare prin procesul tehnologic descris mai sus. Cromarea se face într-o baie cu următoarea compoziție: 150 g/l ; 1,5 g/l ; densitatea curentului la catod =30 A/; t= 50…. 55°C .

Când fusurile se cromează în scopul compensării uzurii, grosimea stratului de acoperire se ia între 0,3 și 0,4 mm pe diametru. În cazul însă când cromarea are drept scop numai sporirea rezistenței la uzură, grosimea stratului de crom se ia de maximum 0,15 mm pe diametru.

Operațiile finale de cromare a fusurilor sunt rectificarea acestora la dimensiunea prescrisă și controlul calității reparației.

6.5 Concluzii

Galvanizarea este un proces de depunere electolitică a unor metale pe suprafețele pieselor care se utilizează atât în procesul de fabricație cât mai ales în procesulș de recondiționare al pieselor datorită avantajelor pe care le prezintă:

duritatea mare a stratului depus;

rezistența la uzură sporită;

stratul depus este unilorm și precis controlat si nu modifică proprietățile mecanice și structura materialului pieselor.

CAPITOLUL 7

RECONDIȚIONAREA PIESELOR PRIN COMPENSARE

7.1. Generalități

Recondiționarea suprafețelor uzate ale pieselor prin montare a unor piese suplimentare care să compenseze uzura se utilizează destul de mult în cazul recondiționării pieselor la dimensiuni de reparație și mai ales în cazul recondiționării la dimensiunea nominală. Prin această metodă se recondiționează cilindrii motorului care au ajuns la ultima dimensiune de reparație, locașurile suprafețelor, locașurile în care se monteză rulmenții, găurile la filetele uzate, fusurile de lagăre, arborii, roțiile dințate etc.

7.2. Procesul tehnologic al recondiționării

Din acestă categorie face parte și recondiționarea suprafețelor de lucru ale pieselor prin aplicarea, în funcție de construcția piesei, a unor plăcuțe sau a unor șaibe de diferite forme, aceastea fiind fixate pe piese prin sudare sau cu șuruburi cu cap înecat, când se face asamblare. Prelucrarea găurilor uzate pentru bucșe ale pieselor se face prin alezarea găurilor urmată sau nu de rectificarea lor, prin lărgirea cu burghiul și alezarea găurilor.

Procesul tehnologic de recondiționare prin compensare presupune efectuarea următoarelor operații:

pregătirea piesei uzare;

confecționarea comepnesatorului;

montarea compensatorului;

prelucrarea ansamblului piesă-compensator la dimensiunile finale.

7.3. Concluzii

Avantajele procesului de recondiționare prin compensare (piese suplimentare) constau în faptul că dau posibilitatea recondiționării pieselor cu uzură mare fără a fi nevoie de utilaje de atelier speciale refolosindu-se piesele costisitoare. Desigur procedeul nu poate fii extins la toate piesele, întrucât la unele rezistența la oboseală scade, transmiterea căldurii se înrăutațește, din cauza spaților de aer ce se formează între suprafețele în contact, iar costul reparație crește deoarece sunt necesare prelucrări ale suprafețelor de contact la o clasă de precizie ridicată.

CAPITOLUL 8

RECONDIȚIONAREA PISELOR PRIN BUCȘARE

8.1. Generalități

Procedeul se utilizează pentru eliminarea uzurii suprafețelor cilindrice-blocuri de cilindrii, alezajele pentru rulmenți, fusuri pentru arbori etc. când se alege materialul pentru bucșe trebuie să se țină cont de materialul peselor care se recondiționează. Face excepție reparația suprafețelor de asamblare din fontă, pentru care se admite să se execute bucșe nu numai din fontă ci și din oțel (de obicei OLC 25).

Fixarea bucșelor se face cele mai multe ori prin ajustajul cu strângere al bucșei. În unele cazuri când se lolosesc ajustaje tranzitorii se face o fixare suplimentare prin sudare în câteva puncte sau frontal pe întreaga secțiune, prin șuruburi de siguranță sau prezoane.

8.2. procesul tehnologic de recondiționare prin bucșare

Fusul de capăt al unui arbore uzat se prelucrează la un diametru mai mic pentru a fii adus la forma geometrică inițială, presând pe el apoi o bucșă confecționată, de regulă din acelaș material ca și arborele. După presare bucșa este prelucrată la exterior la diametrul nominal al arborelui. Pentru a evita rotirea ei pe arbore se punctează sau se sudează pe partea frontală. Grosimea pereților bucșei este determintă de gradul de uzură al pieasei de recondiționat, de gradul de adaos de prelucrare necesar pentru corectarea formei geometrice și de solicitările la care este supusă bucșa.

De obicei bucșele se montează prin strângere, forța necesară presării la rece a bucșelor se calculează cu relația:

În care:

f – este coeficientul de frecare dintre cele doua piese;

D – diametrul pieselor în contact în mm;

L – lungimea de presare în mm;

p – presiunea de strivire de pe suprafețele de contact .

Fig. …. Recondiționarea fusurilor interioare ale

arborilor folosind semibucșe: 1 și 2- semibucșe;3-fusul anterior .

Presarea cu strângere mare a pieselor compensatoare, trebuie făcută prin încălzirea piesei cuprinzătoare sau prin răcirea piesei curinse. Îmbinarea pieselor prin strângere, prin încălzire sau răcire este mult mai rezistentă decât presarea la rece, deoarece asperitățiile de pe supafețele pieselor nu se distrug și faloarea strângerii nu se micșorează. Dacâ celelalte condiții nu se schimbă, rezistența ajustajelor realizate prin încălzire (răcire) este de trei ori mai mare decât rezistența ajustajelor presate la rece, iar valoarea medie a srângerilor este de două ori mai mare, datorită întrepătrunderii rugozităților suprafețelor în contact. Piesele se încălzesc la 100-150 C în băi de ulei sau cu dispozitive electrice care să asigure o încălzire uniformă. Câns sunt necesare temperaturi mai mari se folosesc cuptoare electrice sau arzătoare cu flacără.

Răcirea pieselor interioare în vederea presării se realizeazî în băi cu substanțe cu punct de fierbere foarte scăzut. Pentru a ușura centrarea bucșei în timpul presării și pentru a evita formarea rizurilor pe muchile arborelui și ale alezajului trebuie să aibă o teșitură de 30-40 . Presarea trebuie executată cu atenție încet la început cu forță mică, dacă presarea se execută la presă sau cu lovituri ușoare de ciocan, dacă presarea se face manual în ambele situații trebuie evitate dezaxările. Dacă bucșa trebuie să aibă duritate mare, înainte de presare ea este supusă tratamentului termic corespunzător. Fusurile interioare ale arborilor cotiți, uzați se prelucrează prin rectificare sau strunjire la diametrii mai mici. Apoi pe fus se monteză o pucșă din două jumătăți care de cele mai multe ori se sudează intre ele pe generatoare iar apoi sunt prelucrate mecanic la diametre nominale.

8.3. Concluzii

Recondiționarea pieselor prin bucșare este un procedeu destul de complicat, de aceea se recomandă a fii aplicat când recondiționarea piesei la cota de reparație nu mai este posibilă. Se asigură totuși calitatea pieselor recondiționate și nu necisită încălzire care anulează caracteristicile mecanice incluse prin tratamentul termic. În practica reparațiilor există numeroare exemple când din cauza alegerii greșite a strângerii bucșei încep foarte curând să se rotească sau când din cauza strângerii prea mari se defecteaza ambele piese, devin inutilizabile chiar în timpul presării. Materialul de calitate inferioară a bucșelor, precum și lipsa tratamentului termic necesar au de asemenea ca urmare apariția rapidă a defectelor.

BIBLIOGRAFIE

Abaitacei, D. și Bobescu, Ghe Motoare pentru automobile și tractoare, Bucuresti, Editura Tenica, 1978.

Bardac, D. și Rânea, C. și Paraschiv, D. Tehnologii de procesare a suprafețelor, Iași, Editura Junimea, 2005.

Bejan, V. Tehnologia Fabricării și a reparării utilajelot tehnologice, Vol I și Vol II. Editura O.I.D.I.C.E, București, 1991.

Berce, P. Tehnologia fabricării și reparării utilajelor tehnologicde. Editura U.T.C-N, Cluj-Napoca, 1989.

Borzan, M. ș.a. Elemente de asigurare și managementul calității. Editura Studium, Cluj-Napoca, 2001.

Bulgaru, M. și Bolboacă, L. Ingineria calității. Editura Alma Mater, Cluj-Napoca, 2004.

Colan, H. și Tudoran, P. Studiul Metalelor. E.D.P., București, 1983.

Cordos, N. si Filip, N Fiabilitatea autovehiculelor, Editura Todesco, Cluj-Napoca, 2000.

Crișan, L. Metode moderne de măsurare. Editura Dacia, Cluj-Napoca, 2004.

Dulămiță, T., ș.a. Tehnologia tratamentelor termice. E.D.P., București, 1992.

Gyenge, Cs., ș.a. Tenologia construcției mașinilor-unelte. Editura Lito, I.P., Cluj-Napoca, 1990.

Ionescu, M. Tehnologia de reparație, întreținere și exploatare a mașinilor frigorific. Editura Scrisul Românesc, Craiova, 1983.

Ionut, V si Moldovan, G. Tehnologia repararii și fiabilitatea utilajului agricol, E.D.P., București, 1976.

Ionuț, B., ș.a. Mentenanța, mentenabilitatea, tribologie și fiabilitate. Editura Sincron, Cluj-Napoca, 2003.

Chifor, C. și Oprean, C. Ingineria Calității. Editura Universității din Sibiu, Sibiu, 2005.

Mureșan, A. Contribuția privind elaborarea unor tehnologii moderne pentru recondiționarea unor repere din ansamblul motor-transmisie de la locomotivele diesel. Teză de doctorat, U.T.C-N., Cluj-Napoca, 2010.

Popa, M.A. Diagnoză și reparații. Editura Casa Cărții de Știință, Cluj-Napoca, 2003.

Popovici, V. ș.a. Ghidul Lucrărilor de sudare, tăiere și lipire. Editura Scrisul Românesc, Craiova, 1984.

Roș, R. și Frățilă D. Proiectare pentru mediu. Editura Casa Cărții de Știință, Cluj-Napoca, 2000.

Rusu, T. Protecția mediului și a muncii. Edutura Mediamira, Cluj-Napoca, 1999.

Șadricev, V. A., Repatația automobilelor. Editura Tehnica, București, 1961.

Șuteu, V. Tehnologia Înteținerii și reparării mașinilor și utilajelor. Editura Dacia, Cluj-Napoca, 1984.

Tulcan, A., ș.a. Sisteme de control. Editura Politehnică, Timișoara, 2006.

Unguresan, I Terologia-știinta și practica recondiționării pieselor de schimb. Editura Promedia, Cluj-Napoca, 1996.

Vaida, O. Studiul fenomenelor care apar la interfața strat metalizat-metal de bază, la metalizarea oțelurilor slab aliate cu pulberi pe bază de nichel. Teză de doctorat, U.T.C-N., Cluj-Napoca, 1996.

Vermeșan, G. ș.a. Introducere în ingineria suprafețelor. Editura Dacia, Cluj-Napoca, 1999.

Vușcan, I. Mecanica Proceselor de recondiționare. Editura Risoprint, Cluj-Napoca, 2007.

* * * Castolin + Eutectic, Guide de lusinaje, 1986.

* * * STAS 10307-86 Fiabilitatea Produselor Industriale. Indicatori de Fiabilitate.