Obtinerea Pieselor Sintetizate

Obtinerea pieselor sintetizate

I. INTRODUCERE

Sinterizarea este tehnologia care se ocupă de transformarea pulberii metalice într-o componentă mecanică prin aplicarea unor procedee de formare.

Procesul de obținere a pieselor sinterizate cuprinde trei operații principale: amestecarea, formarea și tratamentul termic de sinterizare.

În funcție de cerințele dimensionale și de exploatare ale piesei sinterizate se stabilește pulberea metalică și aditivii (lubrifianți, elemente de aliere, lianți) ce urmează a fi folosiți.

Datorită avantajelor funcționale pe care le conferă, materialele poroase sinterizate, prezintă un interes din ce în mai mare în tehnica modernă, având o aplicabilitate largă în diferite ramuri industriale și ale cercetării științifice ca : filtre, schimbătoare de căldura, plăci poroase cu suprafața activă mare, opritoare de flăcări, amortizoare de zgomot, plăci distribuitoare pentru fluide, catalizatori, electrozi etc.

În cazul materialelor obișnuite, compacte, porii reprezintă defecte sau imperfecțiuni, nefiind de dorit în macrostructură, deoarece influențează negativ comportarea lor la diferite solicitări și reduc unele valori ale proprietăților fizice.
În funcție de porozitate, materialele sinterizate se clasifica în trei grupe, după cum urmează :

• material sinterizate de porozitate scăzuta (sub 8%) utilizate pentru fabricarea pieselor de rezistentă ;

• material poroase sinterizate, de porozitate medie (8 – 25 %), utilizate in special pentru lagăre poroase autolubrefiante ;

• materiale poroase sinterizate, de porozitate ridicata ( 25 – 90%), aplicate în domeniile amintite mai sus ca sisteme permeabile.

Pentru materialele din grupa a doua și a treia, porozitatea reprezintă o caracteristică structurala funcțională , care determină filtrația si permeabilitatea. Pentru cele din prima grupa, este de dorit o compactitate cât mai ridicată posibil, deci o porozitate redusă, chiar nulă, caracteristici ce se obțin prin presări și represări suplimentare cu presiuni ridicate, prin sinterizare la temperaturi și durate de menținere ridicate , presări la cald , sinterizări cu apariție de fază lichidă, procedee de extrudare, sintermatrițare, presare și matrițare orbitală etc.

Având în vedere diversitatea mare de tipuri de materiale poroase permeabile, de porozitate ridicată, determinată de destinația acestora, de materia prima utilizată pentru fabricație si procedeul de elaborare, se definesc astfel materiale poroase cu porozitate funcțională (cu funcții filtrante) și materiale poroase cu porozitate structurală (structuri ușoare), cu suprafața specifică mare. Materialele cu porozitate funcțională asigură în general proprietățile de filtrație și permeabilitate și permit utilizarea lor ca filtre, catalizatori, electrozi, lagăre , opritoare de flăcări etc . Materialele cu porozități structurale sunt structuri ușoare caracterizate prin densități reduse și pot fi utilizate la sistemele de construcții ușoare, armături de rigidizare, schimbătoare de căldura , amortizoare de zgomot , de șoc și absorbante de energie , în industria constructoare de automobile, aeronautica, etc. Din categoria acestor tipuri de materiale obținute prin procedeele metalurgiei pulberilor fac parte spumele metalice și structurile din granule sferice goale..

Cercetările efectuate în domeniul metalurgiei pulberilor s-au soldat cu rezultate deosebite pentru tehnica modernă , astfel încât se poate afirma ca nu există în prezent nici o ramură a industriei în care să nu se utilizeze sau să nu se poată utiliza, în condiții tehnico-economice avantajoase, produse sinterizate.

Începuturile fabricației industriale a pieselor sinterizate se regăsesc în jurul anului 1930. Evenimentul cel mai important a avut loc în timpul celui de-al doilea război mondial, când o echipă de cercetători a adoptat procedeul de compactizare a pulberii uscate, utilizat în industria ceramică, la fabricarea brâului forțator al proiectilelor de artilerie.

Metalurgia pulberilor, respectiv fabricarea produselor sinterizate, a lua un avânt deosebit în țările dezvoltate industrial, iar beneficiarul principal al pieselor sinterizate din țările dezvoltate îl constituie industria constructoare de mașini, industria electrotehnică și în special industria de autovehicule.

Autoturismele moderne din țările dezvoltate au în componența lor repere realizate prin tehnica sinterizării, care sunt utilizate la motor, ambreaj, cutia de viteze, diferențial, amortizoare, sisteme de frânare , mecanism de direcție, alternator , demaror-dinam, ruptor-distribuitor, mecanism de avans, instalații de climatizare, carburator, ștergător de parbriz, mecanism manevră-blocare geam ușa, portbagaj și elemente interioare ale caroseriei.

S.C. SINTEROM S.A.

O scurtă istorie a firmei Sinterom și a realizărilor ei în domeniul obținerii de piese prin presare de pulberi metalice.

Societatea Sinterom S.A. a fost fondată în anul 1936, și avea denumirea de Uzina Triumf, iar la acea vreme fabrica produse chimice. În anul 1948 a început fabricarea bujiilor auto, gama de produse incepând să se schimbe. Din 1970 a început fabricația de piese sinterizate din pulberi metalice feroase și neferoase. Ca urmare a creșterii in producția pieselor sinterizate, întreprinderea Triumf șia schimbat numele în Sinterom.

Firma a fost înființată ca o singură afacere, dar care pe parcurs și-a schimbat profilul și l-a diversificat, prin diferite investiții, realizând o gamă largă de produse cum ar fi: contacte electrice sinterizate, magneți turnați, sârme din Wolfram și Molibden, termostartere, izolatori ceramici, bujii incandeșcente rapide și ultrarapide pentru motoare diesel, bujii cu electrod bimetalic și cu rezistor, pentru motoare cu aprindere prin scânteie, bujii MAS cu hexagon de 16 mm și scaun conic, bujii incandeșcente ultrarapide cu postardere. În 1998 a început producția de piese mai complexe, în special a butucilor sincron din cutiile de viteză. În 1999, societatea a obținut certificarea sistemului de asigurare a calității, conform ISO 9001/1996, de către firma TUV Management Service GMBH. Sinterom a produs mai multe tipuri de componente.

Echipamente de aprindere si pornire a motoarelor (bujii pentru motoare cu aprindere prin scânteie, bujii incandeșcente, electrozi de aprindere, termostartere pentru pornirea la rece a motoarelor Diesel)

Elemente de fricțiune sinterizate pentru ambreiaje, cuplaje si frane electromagnetice (discuri, lamele, sectoare)

Piese sinterizate pentru industria auto(pinion de distribuție, roți dințate pentru curea, pinioane pentru pompele de ulei, diverse bucșe si lagăre autolubrifiante din bronz).

Piese ceramice sinterizate din alumina (tuburi, bucșe, izolatori ceramici, becuri ceramice pentru sudură, piese ceramice pentru mori).

Pompe manuale de ungere (cu pârghie, cu mâner, cu tub telescopic, seringi).

Accesorii auto produse din wolfram si molibden(sârme, bare, electrozi, spirale pentru metalizare, elemente de încălzire)

Contacte electrice sinterizate și sârme (din diverse compozitii).

Scule de inaltă precizie (pentru: compactizarea pulberilor, calibrarea pieselor sinterizate, ștanțare, ambutisare, injectare, presare)

În prezent, Sinterom are 15 % din muncitorii săi, modernizându-se și

axându-se mai mult pe producția lunară a doar câtorva repere specifice industriei auto mai ales pentru firma Dacia, cum ar fii bujii MAS, datorită dotării liniilor de fabricație ale componentelor și aplicarea tehnologiilor de vârf: presare izostatică, extruziune la rece corpuri metalice, prelucrare pe strunguri automate, prelucrare pe strunguri automate cu alimentare din magazin, etc. se produc bujii: ca tipodimensiune și valori termice. Tot în acest timp firma dispune de un laborator de standuri și motoare de testare a bujiilor cu aprindere prin scânteie, inclusiv de o instalație LABECO de determinare a valorii termice a bujiilor, cu motor 17,6 inchi cubi, supraalimentat. Sinterom mai produce și pinioane pentru arbore cotit pentru firmele Renault și Nissan, sectoare dințate pentru pompe de injecție pentru Mefin Sinaia, dar firma produce nu doar componente pentru industria de automobil, se fabrică și diferite nuci și limbi pentru iale de ușă pentru firma Viro S.A. Arad, opritoare pentru tije de acționare pentru Autonova Satu-Mare, roți de lanț pentru tipul de drujbă Sprocket pentru firma Bosch din Ungaria, izolatori ceramici de joasă și înaltă tensiune, cu rezistență la temperaturi înalte și rezistență la șoc termic, în varianta glazurată sau neglazurată. Acești izolatori ceramici sunt produși din mase ceramice cu un conținut de minim 88 procente Al2O3 și o densitate aparentă de minim 3,4 [g / cm^3], cu sau fără adaos de Cr2O3., se produc și becuri ceramice de sudură care sunt piese de schimb pentru aparatele de sudat electric în mediu protector de argon sau alt gaz inert, fabricate din mase ceramice cu un conținut de minim 88 procente Al2O3, cu sau fără adaos de Cr2O3., tuburi din ceramică superaluminoasă care sunt produse într-o mare diversitate de forme și dimensiuni, și au un conținut de minim 69% Al2O3 și o densitate aparentă cuprinsă între 2,0 – 2,7 [g / cm^3] în funcție de domeniul de utilizare, de performanțele,se produc și lagăre autolubrifiante cu avantajele :

eliminarea sistemelor de ungere și a cheltuielilor de întreținere

preț redus în comparație cu lagărele turnate și prelucrate

toleranțe strânse

funcționare silențioasă

eliminarea posibilităților de gripare

existența permanentă a unui film de ulei în funcționare

coeficient bun de frecare etc.

Caracteristici tehnice ale lagărelor autolubrifiante :

solicitare statică: max. 1200 [daN / cm2]

turație de regim: max. 30.000 [rot / min]

domeniul de temperatură: -20 [°C] până la +80 [°C]

înălțime: max. 50 [mm]

secțiune: max. 60 [cm]

sarcina admisibilă: pxv = max. 18

p – sarcina specifică în [daN / cm2]

v – viteza liniară a arborelui în [m / s]

Caracteristici pentru discurilor de fricțiune produse :

coeficient de fricțiune:

în mediu uscat: 0.20-0.50

în baie de ulei: 0.08-0.15

presiune specifica maximă:

în mediu uscat: 2-5 daN/cm2

în baie de ulei: 15-18 daN/cm2

diametru maxim: 500 mm

grosimea maximă a stratului de fricțiune: 8 mm

Caracteristici funcționale

rezistență mecanică ridicată- uzura redusă în exploatare;

stabilitate la temperaturi ridicate;

Caracteristici economice

reducerea prețului de cost;

suplețe de fabricație;

reducerea investițiilor la beneficiar;

securitatea aprovizionării chiar și pentru serie mare;

discurile de fricțiune se utilizeaza într-o gamă largă de cuplaje si frâne, lucrând în mediu uscat sau umed

Tipuri de ambreiaje:

ambreiaje ale mașinilor-unelte;

ambreiaje si frâne electromagnetice / frâne de avion și vehicule;

ambreiaje ale cutiilor de viteză automate pentru vehicule rutiere si feroviare;

ambreiaje diferențiale pentru vehicule cu șenile;

ambreiaje pentru tractoare, excavatoare și mașini grele;

Colaj cu poze din produsele Sinterom

Caracteristicile pulberilor metalice

O pulbere metalică ideală pentru utilizare în metalurgia pulberilor trebuie să posede urmatoarele caracteristici:

-o compresibilitate înaltă;

-să confere produsului format o înaltă rezistență mecanică;

-să prezinte propietăți bune de curgere;

-să prezinte variații dimensionale minime în timpul sinterizării;

-piesele sinterizate să prezinte rezistențe mecanice înalte și de asemenea, o alungire mare;

-compoziția chimică, analiza granulometrică, masa volumică, compresibilitatea, fluiditatea, forma particulelor sunt parametrii care caracterizează în general pulberile metalice din punct de vedere calitativ și le indică utilizarea cea mai favorabilă; la aceste elemente se adaugă factorul economic, respectiv al productivității procesului de fabricație.

A.caracteristicile materialului

1.structura

2.densitatea teoretică

3.punctul de topire

4.plasticitatea

5.elasticitatea

6.puritatea

B.caracteristici determinate de procesul de fabricație a pulberilor

1.densitatea(porozitatea)

2.mărimea particulelor

3.forma particulelor

4.suprafața specifică

5.starea suprafeței particulelor

6.structura granulelor

7.tipul și cantitatea defectelor celulare

8.conținutul de gaz în interiorul unei particule

9.grosimea stratului de gaz absorbit

10.mărimea suprafeței oxidate

11.reactivitatea

Influența caracteristicilor pulberilor metalice asupra proceselor de presare și sinterizare

Metode de fabricare a pulberilor metalice

Pulberile metalice sunt în general produse pure, gradul lor de puritate, mărimea și forma particulelor fiind determinate de metoda de fabricație.

Metoda de fabricare trebuie să fie simple astfel ca, compoziția chimică, granulația, densitatea aparentă, compresibilitatea și viteza de curgere să poată fi ușor menținute în anumite limite.

Cele mai uzuale metode de fabricare a pulberilor metalice sunt:

-prin atomizare

-electrolitică

-prin reducerea oxizilor

-mecanică

-hidrometalurgică

-prin piroliza de gaze

Metoda electrolitică este utilizata pentru fabricarea pulberilor de fier, cupru, nichel, cobalt, zinc, staniu etc. Și de asemenea pentru obținerea pulberilor aliate Fe-Ni; Fe-Mo; Ni-Mo; Fe-Cr; Fe-Ni-Mo etc.

Pulberile obținute prin acest procedeu sunt foarte pure și prin alegerea convenabilă a parametrilor procesului se pot produce calități variate de pulberi aduc propietăți bune de presare și sinterizare.

Forma granuleor pulberilor obținute prin procedeul electrolitic este dentritică.

Măcinarea depozitelor și separarea lor granulometrică permite obținerea diferitelor sorturi de pulberi.

Caracteristicile obținute prin reducerea directă cu carbon a unor superconcentrate de fier de către firma Hoganas+Suedia(firma de la care Sinterom face aprovizionarea cu pulberi metalice, mai ales pentru piesele auto) sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Granulele obținute în urma măcinării în morile cu vârtej au forma lamenară de disc cu reborduri.

Pulberile măcinate în mori cu vârtej prezintă un înalt grad de ecruisare și o densitate ridicată, fiind necesar un tratament termic de recoacere în atmosferă reducatoare.

Caracteristicile pulberilor obținute prin hidrometalurgie sunt:puritate ridicate, pierderi în H2 scăzute, conținut redus de elemente insolubile în acizi, caracteristici de presare și sinterizare îmbunatățite.

Forma particulelor obținute prin procedee hidrometalurgice variază de la cea sferică la cea neregulată.

Fabricarea pulberilor metalice prealiate a fost impusă de uramtoarele cerințe:

-obținerea unor compoziții de pulberi care să ofere, după sinterizare, pieselor rezistențe mecanice înalte:

-creșterea caracteristicilor mecanice ale pieselor prin tratamente termice obișnuite:

-obținerea unor compoziții de pulberi metalice care să confere pieselor variații dimensionale scăzute în timpul sinterizării:

-reducerea segregațiilor elementelor de aliere adaugate în timpul operațiilor tehnologice, scopul de a preveni variațiile dimensionale și ale celorlalte caracteristici în timpul sinterizării datorită diferentelor în compoziție ale pieselor presate:

-să prezinte compresibilitate înaltă și deci să permita obținerea unor piese mecanice cu densitați ridicate;

-să prezinte pierderi în hidrogen scăzute pentru a facilita controlul carbonului în timpul sinterizării;

-obținerea unor piese sinterizate cu prețuri competitive cu acelea obținute prin alte procedee tradițioanale.

Există trei căi principale de a întroduce elemete de aliere în pulberile de fier inainte de presare.

-amestecaea pulberii de fier cu pulbere de elemente de aliere sub forma de granule, de diferite mărimi, forme și densității; în aceste amestecuri există pericolul segregării în timpul manipulării, iar Ni și Mo nu prezintă o suficientă difuzie la temperaturi și durate obișnuite de sinterizare;

-alierea prealabilă completă a pulberilor, cea ce are dezavantajul obținerii unor particule relativ dure, care micșorează compresibilatea și creșterea uzurii sculelor.

-crearea unor legături între pulberea de fier și elementele de aliere, cea ce determină un efect minim al segregării.

Compresibilitatea pulberii prealiate ramâne în cazul alierii aceeași ca a pulberii de bază, deoarece un număr redus de particule de fier se aliază.

Pulberile de fier prealiate de tip „Distaloy” sunt pulberi în care particule aliate se formează prin difuzie, încălzind amestecul de pulberi într-o atmosferă reducatoare.

Compozitia chimica a pulberilor prealiate de fier tip Distaloy

Tratamentul termic este astfel condus încat are loc o foarte redusă aliere a pulberii de fier cu elemetele de aliere

Lubrifianți și lianți utilizați în metalurgia pulerilor

Lubrifianții sunt substanțe chimice utilizate în metalurgia pulberilor pentru a determina o distribuție uniformă a presiunii in timpul compactării pulberilor și pentru a ușura ejecția presatului din matrița.

Lubrifianții utilizați in proporție de 0,2…1% în greutate, determină următoarele efecte la presarea pulberilor metalice:

-creșterea ușoara a compresibilității pulberilor;

-reducerea presiuni de ejecție;

-eliminarea defectelor fizice în comprimate(fisuri, densități neuniforme etc.);

-reducerea frecărilor între particulele pulberii, între poansoane și matriță, între pulbere și matriță, între comprimat și pereții matriței la ejecție;

-reducerea uzurii sculelor;

-eliminarea grupării matrițelor.

Tipul lubrifiantului și cantitatea adăugată trebuie selectate cu grijă, lubrifiantul afectând densitatea aparentă și viteza de curgere a pulberii și asemenea comportarea lubrifiantului la sinterizare.

Lianții se adaugă pulberilor metalice în proporție de 1…5% , pentru a mări adeziunea între particulele de pulberi și pentru a elimina defectele fizice din materialul compact.

Adăugarea lianților și lubrifianților la pulberile metalice se face sub forma de:

-pulbere, prin amestecare uscată cu pulbere metalică;

-lichid, prin amestecare la temperatura camerei sau la temperaturi înalte cu pulbere metalice;

-soluții în apă sau solvenți organici, prin amestecare cu pulbere metalică, urmată de vaporarea solventului.

Principalele efecte secundare datorită utilizarii lubrifianților și lianților sunt urmatoare:

-carbonul rezidual afecteaza propietațile fizice,mecanice și chimice ale pieselor sinterizate;

-oxizii influențează propietățile tehnologice ale pieselor sinterizate ca prelucrabilitate, constantă dimensională etc.;

-în timpul eliminării lubrifianților în zona de răcire a cuptorului de sinterizare se formează reziduri solide sau lichide.

Prepararea amestecurilor de pulberi

Adăugarea lubrifianților și operația de amestecare a pulberilor metalice are influența deosebită asupra caracteristicilor amestecurilor de pulberi și implicit asupra caracteristicilor pieselor sinterizate.

Operația de preparare presupune amestecarea a doua sau mai multe tipuri sau a mai multor sorturi din același tip de pulbere cu ingredienți metalici.Aceștia sunt adăugați pentru aliere, pentru creșterea rezistenței pieselor formate sau pentru lubrifierea particulelor metalice, pentru a diminua frecarea internă din masa pulberii, frecarea pulberii de suprafață interioară a sculelor și uzura sculelor.

Asfel, prin amestecarea pulberilor de diferite forme, mari în densități trebuie să se producă un amestec omogen care să-si mențină caracteristicile în timpul manipulării, presării și sinterizării.

Factorii care afecteaza procesul de amestecare a pulberilor metalice sunt următorii: tipul amestecatorului; volumul amestcătorului (Vm) geometria și dimensiunile amestecatorului; aria suprafeței interioare a amestecatorului; materialul de construcție și finisare a suprafeței interioare a amestecatorului; volumul pulberii în amestecator înainte de amestecare(Vp); volumul pulberii în amestecator dupa amestecare(Vp’); raportul de volum al componenților ce se amesteca; raportul între volumul amestecatorului și volumul pulberii(Vm/Vp); caracteristicile pulberilor metalice și ale adaosurilor; viteza de rotație a amestecatorului; timpul de amestecare; temperatura de amestecare; mediul de amestecare (gaz sau lichid) umiditatea, când amestecarea se face în aer.

Pentru fiecare tip de amestec trebuie determinate practice urmatoarele:

-volumul de umplere al pulberii în amestecator;

-cantitatea optima de pulbere ce se încarcă într-o sarjă;

-schimbările în distribuția mărimii particulelor în timpul amestecării:

a)acțiunea de măcinare a particulelor având ca rezultat pulberi fine.

b)acțiunea de aglomerare a particulelor având ca rezultat particule mai grosiere.

-schimburi în suprafața particuleor (oxidare)

-acțiunea abrazivă,ca rezultat al adaosurilor de impurități;

-determinarea timpului de amestecare;

-extragerea amestecului de pulbere din amestecator;

-luarea probelor;

-evoluția omogenitaății;

Dintre numeroasele tipuri de amestecatoare pentru pulberi metalice cel mai utilizat pentru obținerea amestecurilor din pulberi moi este amestecatorul biconic.

Amestecatorul conic tip Y care are de toate atributele unui amestecator biconic,permite în schimb o acțiune de laminare a pulberii și astfel continuă împărțire și recombinare a ei la fiecare rotație.

Toate tipurile de amestecatoare prezentate în figura de mai jos……………………………………………………… pot cauza schimbări ale caracteristicilor fizice ale mesei de pulberi, în special dacă amestecarea se face pentru un timp mai lung.Ele totuși nu produc schimbări importante în mărimea și forma particulelor individuale ale pulberilor metalice.

Densitatea aparentă a amestecului de pulberi, caracteristica împortantă în compactarea pulberilor, unde presele sunt alimentate volumetric, este influențată de numeroși factori printre care se amintesc.

-forma și structura particulelor metalice

-timpul de amestecare

-tipul și cantitatea lubrifiantului utilizat

Schitele de la pag 33

Viteza curgerii unei pulberi este de o importanță pentru fabricarea prin metalurgia pulberilor a unui număr mare de piese.Caracteristicile necorespunzătoare de curgere ale pulberii determină o umplere neuniformă a cavității matriței, în timp ce caracteristicile optime de curgere asigură o umplere uniformă și rapidă a acesteia .În acest ultim caz de presare a pieselor se poate mări.

Adausul lubrifianților afectează propritățile de curgere ale amestecului de pulberi metalice așa cum se observă în fig………………….

În general, pentru a obține o bună curgere a amestecului de pulberi metalice, lubrifiantul trebuie să aibă densitatea aparentă cât mai mare, aceasta neinfuențând însă celălalte caracteristici ale amestecului.

Unul dintre scopurile principale ale adaosului de lubrifianți la amestecul de pulberi este micșorararea forțelor de compesiune în scule.Asfel prezintă interes de a se cunoaște efectele cantitative și calitative ale lubrifianților asupra forțelor de frecare pentru fiecare tip de amestec.

Mulți lubrifianți conțin aglomerări de granule chiar în stadiul livrării care generează bulgări în timpul operației de omogenizare. Deoarece aglomeratele de pulberi produc defecte în piese sinterizate, trebuie prevenită formarea lor.

Un bun lubrifiant pentru formarea amestecurilor de pulberi metalice este acela lipsit de aglomerări și care nu formează aglomerări în timpul operație de omegenizare, care confera amestecului o curgere bună și forțe de injecție scăzute după operația de compactizare.

Lubrifiantul trebuie să fie compatibil atât fizic cât și chimic cu cât mai multe tipuri de amestecuri de pulberi metalice.

Formarea pieselor din pulberi metalice prin presare

Formarea pieselor din pulberi metalice prin presare este procedeul cel mai des utilizat în industrie deoarece are o productivitate mare și poate fii adaptat ușor schimbărilor de profil a producție.

Factorii care afectează formarea pieselor prin presare din pulberi metalice:metoda de presare; presiune, timpul și temperatura de presare; viteza de presare; admosfera de presare; lubrifianții și alte adausuri; calitatea matrițelor.

De alegerea corectă a acestor factori depinde , ca ținând cont de propietățile inițiale ale pulberii utilizate să se obțină un semifabricat cu o stabilitatea a formei, care să permita o manipulare sigură la operațiile ulterioare și care să prezinte caracteristicele impuse de procesele de fabricație.

Presarea unidirecțională cu simplă acțiune.

La presarea unidirecțională atât matrița cât și poansonul inferior fiind fixe, presiunea aplicându-se numai prin intermediul poansonului superior care pătrunde în matriță.

La deplasarea pulberii sub acțiunea presiunii fiecare granulă are tendința de a ridica, presiunea exercita asupra ei, deplansându-se în direcția rezistenței minime, adică în direcția rezistenței mai mici .

Pulberea se deplasează asfel nu numai în direcția presării ci și spre mijlocul matriței,aparând asfel o scufundare a straturilor orizontale de pulberi în forma unui con aplatisat sau a unei calote.

Când în sistem este introdus un lubrifiant, adanciturile suprafețelor se umple cu acestea, care dacă suprafețele se află în mișcare una pe alta, se interpun între contacte metal-metal.Coeficientul total de frecare este asfle rezultatul tuturor forțelor de alunecare la interferențele lubrifiant-metal F2 și de a invinge acțiunea de frânare a suprafețelor nelubrifiate fiind dat de relația

Într-o piesă presată unidirectională cu simpla acțiune cea mai mare densitate se afla în zona periferică de sub poansonul de presare, iar cea mai mica densitate în zona periferică din apropierea zonei de închidere a matriței.

Diferențele de densitate sunt dependete de :înălțimea pulberii ce urmează a fii compactizată; calitatea suprafetei matriței și a părților sculelor solicitate la mișcare (miezurile penntru formarea orificiilor) comportarea la curgere a pulberii; marimea frecării interioare; deformabilitatea pulberii.

Pentru presarea unidirecțională cu simplă acțiune se poate folosi orice tip de presă hidraulică sau mecanică sculele având o construcție foarte simplă.

Presarea unidirecțională cu dublă acțiune

In cazul presării cu dubla acțiune, presarea acționează prin amblele poansoane, inferioar și superior, cea ce determină ca descreșterea densității în direcția propăgării presiunii să se manifeste numai în jumatatea din inălțimea piesei presate.Se pot obține asfel, în cele mai multe cazuri, distribuții de densitate aproximativ uniforme.

Starea finală, presupunând o presiune uniformă din ambele părți, în mijlocul piesei presate ramâne o zona dependentă de înălțimea totală a piesei, cu densitatea mai mult sau mai puțin redusă față de densitatea totala a piesei.

Această zona se recunoaște printr-un aspect mai mat, datorită faptului că granulele în aceasta zona sau deplasat mai puțin fața de peretele matriței, nedeterminând frecarea lor de pereții matriței.

Când este utilizată presarea undirecțională cu dublă acțiune, această zonă neutră este întotdeauna în centrul piesei, deaorece conul de presiune este simetric față de ambele poansoane.

La presiuni mari de compactizare a pulberilor metalice prin presare unidirecțională se obțin produse cu densități mai ridicate decât la presarea izostatică deoarece porii sunt turtiți.La presiuni scăzute de compactizare fenomenul este invers.

Factorii care influențează densitatea pieselor formate prin presare

Densitatea pieselor presate este influențată de numeroși factori, printre care se amintesc : forța de presare; înălțimea de umplere la forța de presare constantă; forma granulelor pulberilor si distribuția granulometrică; cantitatea și calitatea lubrifianților utilizați la presare; timpul de compresiune; natura materiilor prime; metoda de presare gradul de ecruisare a pulberilor.

Dependența densității de forța de presare este reprezentată într-un sistem de axe de coordonate cu o curbă caracteristică, care crește abrupt după care se turtește tot mai mult.

Prin creșterea forței de presare particulele de pulberi sunt deformate elastic sau plastic.

Ramân asfel în corpul presat tensiuni care sunt eliminate abia la sinterizare prin recristalizare.

Depedența densității de înălțime de umplere când forța de presare și suprafața sunt constante

Densitatea comprimatului scade în direcția propagării compresiunii datorită forțelor de frecare care apar între comprimat și pereții matriței printre particulele de pulbere.

La înălțimi de presare joase de asemenea se obțin valori mai scăzute ale densității deoarece ridicarea presiuni la piesele cu înălțimi mici se face mai repede, asfel încât particulele de pulbere nu au timpul suficient să ocupe pozițiile avantajoase compactizării.

Depedența densității de forma granulelor și de distribuția granulometrică a particulelor pulberii metalice

Forma granulelor și distribuția granulometrică a particulelor pulberii metalice manifestă o influența nu lipsită de importanță asupra densității comprimatului, la o forță de presare dată.

O granulă mare și cu neregularități necesită o forță mai mare de deformare, datorită frecărilor mai mari determinând obținerea unor piese cu porozitate mari și densitate mică.

Presarea unr pulberi cu granule foarte fine duce la obținerea unor piese cu pori fini, având însă adeseori porozitatea totală mai mare și densitatea mai mică.

Utilizarea de amestecuri de pulberi cu granulații și forme diferite determină obținerea unor piese cu densități optime.

Influența cantității și calității lubrifianților utilizați la presare asupra densității pieselor formate

Lubrifianții pot fii de diferite feluri:uleiuri, emulsii, acid stearic, stearați etc.

Lubrifierea este importantă la comprimarea puberilor metalice prin tehnicile de presare convenționale care reduce frecarea între particule, frecarea cu pereții matriței și forțe de ejecție a comprimatului.

Aceste efecte sunt concretizate în majoritatea cazurilor prin densități și caracteristici uniforme în piese și o viața mai lungă a matrițelor.

Lubrifianții pot fi aplicați pe pereții matriței sub forma unor straturi fine sau prin amestecarea cu puberile metalice înainte de presare.

Stearatul de zinc este cel mai comun lubrifian utilizat în amestecurile de pulberi metalice, iar pentru ungerea pereților matrițelor acidul stearic și stearatul de zinc sub formă de soluții.

Utilizarea lubrifianților în amestecul de pulberi are ca dezavantaje obținerea unor densități limitate ale amestecului de pulberi, readucerea sau împiedicarea contactelor metal-metal în amestecurile de pulberi, introducerea în piese a unor tensiuni interne.Cu toate acestea utilizarea lubrifianților în amestecurile de pulberi metalice este cel mai comun procedeu folosit în metalurgia pulberilor.

Elwakil Davies și Ward Billington, studiinde efectul cantității de stearat de zinc asupra efectelor de lubrifiere la comprimarea unor pulberi de fier Hoganas NC 100-24 și Rospol MP 32, a ajuns la urmatoarele concluzii ce pot fi generalizate și la alte pulberi metalice:

-densitatea aparentă maximă a comprimatelor se poate obține la un conținut optim de lubrifiant;mărimea densității depinde de asemnea și de timpul de amestecare a pulberii;

-exista un conținut optim de lubrifiat care micșorează frecarea interparticule în timpul comprimării;

-la conținituri mai mari de lubrifiant decât conținutul optim și la presiuni înalte aplicate la comprimare apare fenomenul de inhibiție;

-frecarea dintre particule și pereții matriței este factorul determinat în reducerea presiunii efective aplicate în timpul comprimării;acest efect se poate micșora prin utilizarea unui conținut ridicat(3…..4%)de lubrifiant, conținut ce are însă un efect dăunător, determinând inhibiția;

-pentru presiuni înalte de compactare, densitatea comprimatelor din pulberi de fier scade considerabil când conținutul este stearat de zinc crește de la 1 la 2 %

-densitățile obținute prin aplicarea lubrifieri pereților matritei sunt mai mari decat cele ale comprimatelor presate la aceleasi presiuni din pulberi amestecate cu lubrifianți, la presiuni de compactare mari;

-reducerea cantității de lubrifiant din amestecuri de pulberi are ca rezultată o creștere a forțelor de ejecție a comprimatelor, forțe ce cresc considerabil cu creșterea presiunilor de compactare.

-forțele de ejecție a comprimatelor presate cu viteză mica sunt de 2….3 ori mai mari decât cele ale comprimatelor obținute la viteză înaltă de aplicare a presiunii, depazând de densitațile atinse;acest avantaj al presării cu viteza înaltă poate fii utilizat în reducerea cantității de lubrifiant este mai scăzută decât cea a comprimatelor din pulberi fără lubrifiant, datorită prezentei unui film de lubrifiant în interiorul legăturilor dintre particule.

Lubrifianții, care reduc rezistența în stare presată, pot reduce caracteristicile mecanice ale pieselor sinterizate cu viteze de încălzire mari datorită creșterii presiunii în interiorul porilor, prin descompunerea produșilor gazoși.

Cantități mari de lubrifiant pot de asemenea reduce în mod considerabil rezistența la întindere și la alungire pieselor sinterizate datorită probabil influenței lor asupra mecanismului de sinterizare și asupra reacțiilor între piese și atmosferă.

Dependența densiății comprimatelor de timpul de compresiune

Timpul de compresiune este timpul în care presiunea finală acționează asupra pulberii comprimate.Cercetările au arătat că menținerea în palier pentru scurt timp a forței de presare maxime conduce la o îmbunătățire considerabilă a densității.Aceasta deoarece la timp de comprimare prea scurt, deci viteza de comprimare prea mare, o parte a aglomeratelor de particule se deformează numai elastic.

La o menținere mai îndelungată a forței de presare maxime are loc și o deformare plastică a particulelor și fenomenul de “respirare” a comprimatului, care prin eliminarea aerului cuprins în pulbere evită apariția fisurilor în comprimate.

Depenența densității comprimatelor de natura materiilor prime

În timpul copresiunii unui amestec de pulberi micșorearea spatiului liber dintre particule are loc datorită deformării plastice la contactul suprafețelor.Suprafețele de contact cresc cu aplicarea presiunii.Dacă un strat de particule nedeformabile este introdus între suprafețele de contact deformabile sau dacă unua din acestea este înlocuită cu o suprafață nedeformabilă, deformarea plastică și densificarea vor avea valori mai mici.

Legatura între duritatea granulelor și porozitatea produselor presate este exprimată prin relația.

unde: ε este porozitatea produselor; θ0- copactitatea pulberii înainte de presare; C- constanța; σk –duritatea granulelor; iar p –presiunea de comprimare.

Formarea prin presare unidirecțională în matrițe metalice determină orientarea particulelor în planuri paralele, perpendiculare pe direcția de presare.Această orientare este una din cauzele diferențelor între variațiile dimesnionale la sinterizarea produselor în direcțiile paralele și perpendiculare pe direcția de presare.

Capacitatea de curgere

Capacitatea de curgere(fluiditatea) este propietatea care definește comportarea unei pulberi la curgerea printr-un orificiu calibrat.Indicele care exprimă capacitatea de curgere este timpul de curgere.Timpul de curgere este durata necesară(în secunde)curgerii unei cantități determinate de pulbere(50 de grame)printru-un orificiu standard, în condițiile specificate de standard.Dispozitivul Hall utilizat este cel din figura de mai jos, numit fluometru, iar in timpul de curgere a cantitații de g de pulbere se determină cu cronometru.De regulă pâlniile sunt etalonate, utilizând o pulbere specială standardizată(emery), fiind marcat factorul de corecție cu care trebuie înmulțite rezultatele obținute.Se efectuează trei determinări successive și se consideră ca rezultat final, media aritmetică a rezultatelor măsurate.

Fluiditatea pulberilor depinde de materialul pulberii, forma și calitatea suprafeței granulelor, repartiția granulometrică fig.1.9, compoziția granulometrică a amestecului fracțiilor fig 1.10 și de conțintul de impurități din pulbere.

Deoarece fluiditatea depinde și de umiditatea pulberii, înainte de efectuarea determinărilor experimentale se recomandă ca proba de pulbere să fie uscată într-o etuvă la 100+110 grade Celsius, timp de o oră și apoi răcită în exicator până la 20 de grade Celsius

Pulberile fine curg mai greu decât cele doua grosolane, iar cele foarte fine(de regulă sub 30 ) , nu prezintă capacitatea de curgere prin orificiul fluometrului(fig1.9).Este de dorit ca pulberile să aibă fluiditate cât mai ridicată, care să asigure umplerea cât mai rapidă, sigură și copletă a cavitații matrițelor de presare, chiar și a celor cu formă geometrică complexă.Cunoașterea fluiditații pulberilor este deosebit de importantă la reglarea ritmuui de lucru(tactul)al preselor automate în cazul producției de serie mare și masă, deoarece acest parametru tehnologic determină, în ultimă instanță, productivitatea de formare a presatelor.

Curgerea pulberii este împiedicată de frecarea dintre granule, pe deo parte și frecarea dintre pulbere și peretele pâlniei ,pe de altă parte.

Cercerile experimentale arată că durata de curgere t este influențată de raza r a orificiului pâșniei:

unde n=2,46….2,79

Se poate afirma că pentru un profil dat al pâlniei timpul de curgere este, în principal, determinat de densitatea materialului pulberii și caracteristicile de frecare.

Caracteristicile de frecare depinde, la rândul lor, de suprafața specifică a pulberii.Pulberile cu suprafață specifică mare(pulberile cu granulație fină)posedă, în genral, capacitate de curgere scăzută, ca urmare a frecării intense între granulele pulberii datorită suprafețelor mai mari de contact(fig.1.9)

Puberile de granule de formă dentrtică au fluiditate scăzută datorită interblocajelor mecanice, care se manifestă între suprafețele rugoase ale granulelor.

Un amestec optim de fracții granulometrice poate asigura o fluidizare ridicată, respective timp de curgere scăzut fig 1.10.

Influența lubrifianților asupra fluidității pulberilor

Utilizarea aditivilor lubrifianți în amestecul de pulberi, în scopul îmbunatățirii condițiilor de presare, conduce, de regulă, la creșterea capacității de curgere a pulberilor tabelul de mai sus.

Pulberile cu granulație foarte fină care posedă capacitatea de curgere scăzută(ex.pulberi ti carbonil sau pulberile obținute prin precipitare )sunt supuse tratamentului de granulare sau aglomerare înainte operției de presare.

Caculul coeficientului de umplere.

Coeficientul de umplere reprezintă valoarea necesară multiplicării înălțimii comprimatului pentru detreminarea înălțimii de umplere cu pulbere a cavității matriței de formare.

Înălțimea de umplere reprezintă distanța între poansonul inferior și partea superioară a matriței în poziția de umplere și se calculează înmulțind înălțimea piesei formate cu coeficientul de umplere.Coeficientul de umplere este dependent de: densitatea piesei formate; volumul de umplere, respectiv densitatea aparentă a amestecului de pulberi.

Volumul de umplere este volumul ocupat de o pulbere într-un spațiu limitat lateral, după umplerea fară tasare.Asfel, la presarea pulberilor metalice volumul cavității de umplere a cavității matrițelor se poate modifica numai prin modificarea înălțimii de umplere.Deoarece densitatea piesei formate este invers proporționala cu înălțimea sa, coeficientul de umplere se poate calcula rapid din relația:

Coeficientul de umplere=densitatea aparentă a piesei formate/densitatea aparentă a amestecului de pulberi.

3)

Se pornește de la desenul de execuție a piesei ce trebuie să fie realizată pentru a se putea obține sculele de execuție.Pentru realizarea lor se mai iau în calcul o sumedenie de alte condiții care sunt impuse și restricționate(dimesiunile de gabarit a matrițelor și poasoanelor miezurilor ținând cont și de dimensiunile de gabarit ale presei).

Alegerea presei pe care să se execute piesa ținându-se cond de foțele care trebuie să acționeze pentru a se forma piesa la densitățile și dimensiunile dorite.

-densitatea piesei formate-6,85 g/cm3

-aria piesei formate

De-diametrul exterior al piesei 45,89 mm

Di-diametrul interior al piesei 10 mm

-după ce sa calculat aria din graficul de mai jos se scoate presiunea în MPa specific acestei pulberi, dependentă de densitatea care trebuie să se obțina la piesă.

Tabel.densitățile (g/cm3)pulberilor feroase, cu adaos de 0,8% stearat de zinc, la diferite presiuni de compactizare(valori tipice)

p=600 MPa

-calculăm forța necesară

-în funcție de valoarea obținută se alege presa; se poate alege presa de 150 tf forțe, însă fabrica nefiind dotată cu prese de 150 tf cu acționare hidraulică care au o precizie mai mare ca și cele mecanice, atunci se alege presa Dorst de 250 tf, satisfăcând și condiția de forță cât și condiția de precizie.

Date tehnice ale presei din care rezultă dimesiunile maxime la care pot ajunge sculele (matrița, poansoane, miezuri).

-lățimea zonei de lucru a presei -1780 mm

-înălțimea totală de la placa inferioara cea mai de jos și partea de prindere a berbecului superior 2030 mm

-înălțimea de la linia imaginară a matriței și placa inferioară cea mai de jos este de 1455 mm

-înălțimea de la linia imaginară a matriței și partea de prindere a berbecului aflat în punctul mort superior este de 575 mm

-cursa pe care o poate face berbecul superior este de 200 mm

-presa este o presă de 250 tf

-placile pe care sunt puse,poansoanlele,miezurile, berbecul, sabotul, toate sunt acționate hidraulic denpendente una de alta dar corelate pentru ca să nu existe posibiliatea de coliziuni.

Ciclograma(cu mișcările aferente presei)

Explicarea și interpretarea ciclogramei

Foaia pe care îi desenată ciclograma este divizată pe verticală în coloane având diviziunea de 10 grade. Această gradație este cuprinsă între 0 și 360 de grade. Gradele reprezentând unghiul de rotație a camei care dă mișcările berbecului și celorlate elemente. Cu linie groasă pe orizontală este reprezentat mișcarea și poziția în timp și spațiu a sculelor(matrița,poanson inferior,miez,poanson inferior) a berbecului presei și a sabotului de umplere cu pulbere a matriței. Mișcarea poansonului superior și mișcarea berbecului presei vor coincide datorită faptului că poansonul superior este montat pe berbecul presei.

Explicarea mișcărilor.

În primă fază explicitez mișcarea elementelor de sine stătătoare fără a reda corelarea între fiecare element și mișcare a acestora.

Berbecul presei și inclusiv poansonul superior fac o mișcare de translație pe verticală având un punct mort superior și un punct mort inferior(cursa maximă și cursa minimă a berbecului).

Poansonul inferior și miezul fac și ele fac o mișcare de translație pe verticală.

Matrița poate face și ea o mișcare de flotare pe verticală.

Sabotul are o mișcare de translație însă diferit de celelalte elemente mișcarea lui executandu-se pe orizontală fiind mereu în contact cu matrița deci executânt și o mișcare de flotare pe verticală împreună cu matrița.

Corelarea mișcărilor.

După ce montarea sculelor(matrița,poansoane,miezuri)a fost făcute urmează reglarea mișcărilor și corelarea acestora.Poansonul superior este adus în punctul mort superior în poziția zero a camei ce dă mișcarea berbecului.Tot în poziția zero,dar mai precis în poziția de umplere și în punctul de zero este poziționat poansonul inferior.Punctul de zero se poate regla în funcție de grosimea piesei care trebuie să fie realizată.(fomula cu reglarea adancimii).Matrița este fixată în poziția superioară ca ea să poată să floteze în jos câțiva milimetri maxim 25 mm.Reglarea miezului inferior se face ca înălțimea lui să nu depașească nivelul matriței,pentru că la umplerea matriței cu pulberi de către sabot acesta să nu aghețe miezul,nici sub nivelul maximului matriței pentru că atunci nu ar mai realiza alezajul piesei.Reglarea sabotului se face în prealabil după ce celelate elemente au fost fixate și reglate.În momentul de față poziția sabotului va fi în poziția de umplere a matriței cu pulbere.

În momentul pornirii aceste mișcări sunt corelate astfel:berbecul împreună cu poansonul superior coboară,în acest moment matrița,poansonul inferior și miezul rămân în aceiași poziție(poziția inițială,de începere a ciclului),iar sabotul face mișcare de retragere.Berbecul continuă să coboare iar când arborele cotit de care este legat berbecul presei ajunge la o rotație de 120 de grade poansonul superior intră în matriță începând din acel moment presarea pulberii deja existente în matriță.Pe langă mișcarea de translație pe verticală pe care o face el mai execută și mișcarea de rotație în jurul axei sale din acel moment.Rotație care se execută și datorită danturii înclinate a poansonului și a matriței care intră în contact.Până la 180 de grade poansonul continuă să preseze,însă în momentul în care poansonul a intrat în matriță aceasta floteză în jos având însă o viteza de deplasare în jos mai mică ca și viteza berbecului.Timp în care poansonul inferior și miezul rămân în aceleași poziții inițiale,iar sabotul își continuă mișcarea de retragere.La poziția de 180 de grade poansonul superior se află în punctul mort inferior,matrița tot în punctul mort inferior și sabotul ajungând la retragerea maximă.După ce arborele cotit a executat o rotație de180 de grade la continuarea mișcării de rotație acestuia el va imprima mișcare de ridicare a berbecului.Până la 200 de grade matrița și poansonul inferior rămând în aceleași poziție ca la poziția de 180 de grade.Din punctul de 180 de grade sabotul va începe să avanseze din nou spre umplere.Moment în care berbecul se retrage spre punctul mort superior matrița de asemeni(aceasta având viteza mult mai mare ca și viteza de flotare în jos)iar poansonul inferior își începe și el mișcarea realizând evacuarea piesei din matrița(piesei deja presate).Mișcare care o face poansonul superior pentru evacuarea piesei este de translație pe verticală în sus și de rotație în jurul axei lui.Punctul mort superior al poansonului inferior fiind reglat până când piesa presată este scoasă în totalitate din matrița(300 grade). Timp în care miezul va face o mișcare de retragere în jos pentru ca sa nu creeze probleme la agațarea piesei când este împinsă de către sabot.Ajuns în punctul mort superior(poansonul inferior) acesta va staționa un timp până când sabotul(prevăzut cu tampon pentru împingerea piesei)va împinge piesa presată pe jgheab în jos.De la 315 berbecul încă își continuă mișcarea de retragere,poansonul superior se retrage spre punctul mort inferior iar sabotul avansează pentru realizarea umplerii iar miezul revenind la poziția inițială..După ce umplerea a fost relizată se reia ciclul.

Sculele de care sunt nevoie pentru realizarea acestei piese:matrița,miez,poanson superior profilat frontal,poanson inferior profilat frontal.Toate acestea dau forma și dimensiunile piesei.Dar pe lângă acestea mai sunt alte elemente(rulmenți, simeringuri, carcase, capace, bride, șuruburi)care fac posibilă mișcarea necesară a poansoanelor pentru ca acestea să poată să funcționeze normal.

Planul de urmărire întocmit pentru partea de formare a piesei:

In urma acestui plan de control piesa va fi urmărită la procesul de formare

*fier Premix 70.01.16 este codul folosit de sinterom care este echivalent cu denumirea de Distaloy AB.Acest tip de pulbere este de tip ionizat cea ce însemnă că poate fii folosit la realizarea pieselor cu densitate ridicata, contrar tipurilor de pulberi SA care sunt de tip spongioși care se folosesc la realizarea pieselor cu densitate mai scazută.

**DISPOZITIV DE MĂSURARE TAYLOR-HOBSON-TALYMIN 4-10

DOMENIUL DE APLICARE

Dispozitivul servește la măsurarea erorilor de pas sau de profil pentru produsele de gen roți dințate ce se fabrica pentru firma Bosch.

CONSTRUCȚIA DISPOZITIVULUI

Blocul de alimentare (1):

-prevăzut cu cablu de alimentare la rețea (220 V, 50Hz)

-prevăzut cu butoane de pornire și oprire

-prevăzut cu butoane pentru indicarea sensului de rotație stânga dreapta

Convertorul (2):

-transformă erorile măsurate pe piesă,în semnal înregistrat pe hârtia cu caroiaj

-este prevăzut cu butoane de reglare a distanței axiale dintre roata etalon și roata de măsurat (reglare grosolană și fină)

-are butoane pentru setarea modului de măsurare

-este prevăzut cu ecran cu ac indicator și 4 scale divizate, permițând citiri în “inch” și “mm”

Blocul de angrenare (3)

-se poziționează și angrenează roata etalon cu roata de măsurat

PRINCIPIUL DE LUCRU

Dispozitivul măsoara eroarea de profil a unei piese în raport cu o piesa etalon.

Eroarea de profil este realizată mecanic prin deplasarea batiului 4 (aparatul 3) fața de o poziție inițială “zero”.

Deplasarea este convertită pe foaia cu caroiaj (aparatul 2)și urma înregistrată pe ea se citește și inetrpreteaza.

Modul de masurare:exemplu

– Se așează piesa etalon pe dornul 2 (aparatul 3)

-Se poziționează piesa de măsurat (proba) pe dornul 3 (aparatul 3)

– Se rotește maneta 8 pentru a realiza apropierea probei de piesa etalon

– Se rotesc butoanele e și f (aparatul2) pentru a efectua un reglaj fin până cand acul indicator pe scală “mm” ajunge pe poziția “zero”.

– Se reglează viteza hartiei prin poziționarea butonului (a) (aparatul 2) în poziția “Normal” și a butonului (b)(aparatul 2) în poziția “Slow”

– Se alege scala de masurare prin reglarea butonului (c)

– Se pornește rularea foii de caroiaj prin împingerea în sus a butonului (d) (aparatul 2)

– Se alege sensul de rotație al angrenajului etalon-proba, prin apasarea unuia din butoanele A sau G (aparatul 1).

– Se pornește măsuratoarea prin apăsarea butonul V (aparatul 1)

– După o rotire de 360 de grade, se pornește aparatul prin apăsarea butonului R

(aparatul 1)

– În timpul măsurătorii(1-2 min ), rezultatul se poate citi atât pe ecranul g(aparatul 2) cât și după peak-urile înregistrate de acul înregistrator.

Evaluarea semnalelor

Tabelul de componență

Tabelul de componență este afișat pe panoul frontal al convertorului (2) și conține următoarele date:

bătaia radială (Fr)-se citește ca fiind distanța dintre linia medie a zonei minime și linia medie a zonei maxime;

eroarea cumulată de pas (Fi’’) -este distanța dintre maxima celei mai joase proeminențe și maxima celei mai de sus proeminențe (fața de linia zero)

eroarea de pas (fi’) -se citește ca fiind distanța dintre minimum și maximum celei mai mari proeminențe (aceeași proeminență).

Alegerea scalei de sensibilitate.

Se face astfel încât să fie posibilă citirea urmei lăsate pe foaia de caroiaj cât mai precis.

În funcție de mărimea abaterii reale a piesei, se recomandă:

-la o abatere mai mică, alegerea unei scale mai mari astfel încât semnalul înregistrat să fie semnificativ(lizibil).

-la o abatere mai mare se poate utiliza o scala mai mică de măsurare.

Calculul mărimilor măsurate Exemplu:

a) bătaia radială (Fr)

-se citește mărirea (coloana III): x 500

-se citește valoarea diviziunii (coloana I) corespunzătoare mărimii de 500: 0.004

-se numără diviziunile de pe foaia de caroiaj : 5

Formula de calcul:

Numărul de diviziuni x 2 x valoare (coloana I)

5*2*0.004 = 0.04 mm

b)eroarea cumulată de pas (Fi’’)

-se citește mărirea (coloana III): x 500

-se citește valoarea diviziunii (coloana I) corespunzătoare mărimii de 500: 0.004

-se numără diviziunile de pe foaia de caroiaj : 8

Formula de calcul:

Numărul de diviziuni x 2 x valoare (coloana I)

9*2*0.004 = 0.072 mm

c)eroarea de pas (fi’)

-se citește mărirea (coloana III): x 500

-se citește valoarea diviziunii (coloana I) corespunzătoare mărimii de 500: 0.004

-se numără diviziunile de pe foaia de caroiaj : 3

Formula de calcul:

Numărul de diviziuni x 2 x valoare (coloana I)

3*2*0.004 = 0.024 mm

Blocul de alimentare (1)-aparatul 1

.

Convertorul (2)-aparatul 2

Blocul de angrenare (3)- aparatul 3

Matrița

2 1

Matrița este formată din doua bucăți fiind fretată din considerente de rezistența.În momentul când poansonul superior acționează asupra pulberilor presiunea se propagă pe pereții matriței,aici având rolul fretării pentru ca să poată să reziste presiunilor interioare.Pe lângă forțele ce acționeză radial mai există și forțele axiale care apar datorită frecărilor dintre pulbere și matriță, la evacuarea piesei deja presată din matriță.

Dimensionarea matriței:

1-este matrița propriu-zisă

2-freta

Unele restricții prinvind diensionarea matriței sunt impuse de către construcția presei.Aceasta vine poziționată pe masa port matrița(placa 1,în cazul de față presa are nevoie doar de 3 plăci,ea putând fi dotată cu mai multe plăci maximum 7) dând diametrul exterior al matriței.Înălțimea minimă a matriței se caculeaza pornind de la înălțimea de umplere adică de la 23 mm în sus.Ea făcându-se mult mai înaltă pentru ca poansonul inferior să nu iasă nici o dată din matriță.

Poansonul superior

5 6 7

2 1 3 4

Construcția și dimensionarea poansonului se face în funcție de cursele maxime pe care le poate executa berbecul, și plus se mai ține cont de solicitarile la care este supus poansonul.Poansonul este solicitat la compresiune și, posibil, la flambaj. Din observațiile practice se constată existența unui proces de uzură a porțiunii danturate..Alte probeme care pot apărea în timpul formării sunt cele cauzate din pricina căldurii.Căldură produsă din frecările care există dintre poansoane și matriță plus pulbere și matriță.Aceste probleme sunt foarte importante în cazul în care jocurile dintre poansoane matriță și miez nu sunt alese corect sau sunt prea mici apare fenomenul de gripaj, care poate aduce după sine uzura sculelor până chiar la scoaterea lor din uz.În cazul în care jocurile sunt alese prea mari acestea pot rebuta piesa, ea realizându-se cu bătăi radiale care pot ieșii din câmpul de toleranță.

Construcția poansonului pe anumite tronsoane:

-cotele primului tronson sunt date de către cotele piese,atât diametrul cât și inălțimea bosajului care de fapt pe piesă o să fie lamaj

-al doilea tronson este format din dantura poansonului cu diametrele care sunt date de către dimensiunile piesei.Inălțimea acestui tronson se calculează în funcție de adâncimea de umplere a matriței plus încă cel puțin 10 mm în plus pentru ca profilul danturii în timpul presării să intre în totalitate în matriță.Alt scop pentru care înălțimea acestui tronson sa fie cat mai mare este ca să se poată refazona in cazul unei uzuri frontale.

-restricțiile dimensionale acestui tronson sunt la diametru care nu poate să fie mai mare ca și diametru de fund al zonei profilate pentru ca prelucarea acelei zone sa se facă fără probleme tehnologice.Lungimea acestui tronson este aleatoare, având mici restricții pentru lungimea maximă(posibilitatea de flambaj) și pentu lungimea minimă(pentru prelucrări tehnologice).

-pe tronsonul 4 vine simeringul care trebuie introdus prin față adică prin dreptul danturii fapt ce resticționează diametru minim ca fiind mai mare cu cel puțin un milimetru față de diamtru de cap al danturii.Lățimea minimă este dată de lățimea simeringului, a căror cote sunt luate din stat pornind de la diametrul interior al simeringului.

-diametrul tronsonului 5 este cu cel puțin un mm mai mre decât tronsonul 4, și pe acesta esta este poziționat rulmentul radial axial.

-tronsonul 6 este umărul în care dintr-o parte oprește rulmentul radial axial și din cealaltă parte se poziționează rulmentul axial pe tronsonul 7.

Poansonul inferior

Și la poansonul inferior metoda și modul de gândire de construcțtie este asemănător ca la poansonul superior. O mică deosebire dintre cele două poansoane din punct de vedere dimensional este la lungimea totală a poansonului.Poansonul inferior este mai lung ca și cel superior din considerente de construcție a presei(aici intervine distanața dintre cele doua plăci port poanson și port matrița, distanța care dă în mare parte lungimea poansonului).

Miezul

Miezul nu întâmpină proleme în legatura cu flambajul în timpul presărilor în ciuda faptului că are cel mai mare lungime dintre scule, însă are zone mari de ghidare care nu dau voie să cedeze.Însă totuși probleme sunt la executarea acestora necesitând la prelucrările mecanice dispozitive speciale(linete), atât la strunjire, unde trebuie să se aibă în vedere la lăsarea adausului de prelucrare la rectificare și de deformările de la tratamentul termic, cât și la rectificare.În zonele de ghidare contează foarte mult jocurile dintre poansonul inferior și miez, aceste jocuri având un rol foarte important atât la funcționare cât și la precizia obținerii piesei.Importanța jocurilor pentru funcționarea în condiții bune:datorită fatului că în timpul presărilor există frecări, iar unde există frecări există și căldură, iar miezul fiind cel mai mic element dintre sculele active se încălzește cel mai tare și are deformări care duc la blocarea miezului în poansonul inferior dacă jocul nu este reglat suficient de mare.Dar problema va interveni dacă se va lasa joc mare la precizia piesei formate.Avand joc mare miezul este supus unor forțe datorită presării și a densității neuniforme, radiale, care împinge miezul într-o parte, fapt ce duce la o excentricitate a găurii față de dantură.Toate aceste probleme legate în lanț duc ca piesa formată să iasă din câmpul de toleranță prescris pe desen la bătăile radiale care sunt în funcție de gaură. Aceste probleme fiind rezolvate doar reducând considerabil jocul dintre miez și poanson inferior. Aici apare a treia problema când un caz zice joc mare, iar cealălalt joc mic, aceasta fiind rezolvată experimental și cu ajutorul experienței reglorilor.

Sabotul

Rolul sabotului în formarea unui reper este foarte mare în ciuda faptului că el execută o mișcare simplă și are doar rolul de umplere a cavității matriței.Precum s-a evidențiat mai sus că o mare importanță o are curgerea și umplerea matriței, rezultă că modul de construcție a sabotului este importantă.

Se pornește de la dimesiunile de gabarit care sunt date de către locașul în care culisează sabotul.

Elementele componente ale sabotului:

-ce este reprezentat cu roșu este furtunul care face umplerea sabotului de la containăr

-partea albastră este exact sabotul propiu-zis care are un locaș(galben) de unde pulberea va cădea în locașul din matriță.

-cu verde este reprezentată bara de împingere a piesei când este evacuată din matriță, jos pe tavă.

Lungimea de culisare este foarte importantă pentru modul de umplere a matriței.

Calcule

Construcția matriței

În timpul deformării apare în materialul din locașul matriței o presiune pi care acționează pe toată suprafața interioară a matriței.

Aceasta generează o tensiune radială de compresiune și o tensiune de intindere tangențială ;ambele tensiuni au valoarea maximă pe pereții interiori ai matriței ,iar spre exterior valoarea lor scade foarte repede.

Aceste doua tensiuni se suprapun în acțiunea lor,formand o tensiune rezultată ,care solicită corpul matriței în diferite puncte,ca și o tensiune de întindere având aceeași valoare.

Calculul tensiunilor se face pe baza legilor din teoria elasticității,valabile pentru corpurile goale cu pereți groși,supuse la pretensiune.

Valoarea tensiuni rezultate se determina din ecuația urmatoare,având la baza ipoteza lucrului mecanic de deformare.

Solicitarea materialului scade de la suprafața găurii spre exterior foarte repede.

Prin,urmare materialul matriței este utilizat dezavantajos,deoarece matrița este solicitată puternic numai la suprafața găurii de lucru si în zona apropiată de acesta, pe când parțile dispuse exterior ale corpului matriței sunt solicitate foarte puțin.

Din aceasta cauză ,într-o asemena matrița simplă pot aparea fisuri interioare la o presiune interioara relativ mică ,prin suprasolicitarea peretelui găurii,care la continuarea presării poate duce crăpatura întregului corp de matriță.

Deoare solicitarea unei matrițe scade foarte repede spre exterior,rezistența matriței nu poate fii mărită suficient prin majorarea diametrului exterior.Dacă de exemplu ,diametrul exeterior al unei matrițe este de 4 ori mai mare decât gaura matriței,atunci solicitarea matriței în suprafața găurii nu scade mai mult de 5%.

Prin urmare este absolute neeconomic ca la matrițele simple nearmate să se execute diametrul exterior mai mare de 4 ori diametrul găurii.

Pe de altă parte,diametrul exterior nu ar trebui să fie mai mic decât valoarea triplă a diamtrului găurii,deoarece la o micșorare în continuare a diametrului exterior solicitarea pe suprafața găurii crește brusc.

Reducerea tensiunii maxime pe suprafața găurii nu se poate realiza decât prin aplicarea unei pretensiuni tangențiale de comprimare,realizabilă prin fretarea unei mantale exetrioare groase peste matrița relativ subțire ,astfel ca pretensiunile acționează în sens contrar tensiui tangenițiale de întindere create de presiunea de lucru.

Fretarea la cald

Încălzirea inelului la o temperatură care nu trebuie să depășească temperatura de revenire a materialului si să nu producă o deformație termică a alezajului mai mare de 10% dinserajul inițial.

Fretarea la cald impune,ca oțelul din care se execută inelele să nu-și piardă duritatea la temperatura la care se încălzește ,de aceea nu se va depași temperatura peste 450 grade Celsius.

Pentru a ușura presarea plăcilor active și pentru obținerea unei siguranțe mari în menținerea cotelor calculate de fretare,respectiv a pretensiunilor ,în general se execută inelul și placa cu o conicitate de 1:100.Această conicitate oferă plăcii un ghidaj mai precis la presare,ușurează presarea chiar și-n cazul unei supradimensionări.

Asamblarea plăcilor de fretat presupune și unele dezavantaje:

Consum ridicate de energie

Nerespecatrea temperaturii de fretare precise poate provoca reducerea durității matreialului.

În orice fretare la cald apare o deformare elastică și una plastică,consecință fiind reducerea pretensiunii.

Nu se asigură interschimbabilitate elementelor componente .

Prin operația de fretaj se urmărește diminuarea vărfului de tensiune din fibrele interioare ale tubului aplicându-i acestuia o presiune exterioara, spre a-l face capabil să preia o presiune interioara mai mare.Practic, fretajul se realizeaza prin montarea la cald a unui cilindru de raza exterioara R+ue1 în alt cilindru de raza interioara R-ui2 și de aceeași lungime cu precedentul. Fig.13.8/pag 424.În urma răcirii, cilindrul exterior strânge cilindru interior cu presiunea de fretaj:

unde

reprezintă diferența la rece între cele două raze R ale cilindrilor, interior și exeterior, și se numește grosimea de fretaj, pe raza.

Dacă cei doi cilindri sunt confecționați din același material (E1= E2= E și ),presiunea de fretaj devine:

valorile tensiunilor ce iau naștere ca urmare a supunerii cilindrilor fretați unei presiuni interioare pi (deci pe=0) pot fi obținute aplicând principiul suprapunerii efectelor.Astfel fig 13.9 /pag.425.

considerând un tub cu razele Ri si Re supus presiunii interioare pI, în mantaua acestuia, tensiunile pot fii calculate cu relația .

-pe suprafața interioară, pentru r=RI, în punctul B

si

pe suprafața de contact, pentru r=R, în punctul C

în fibrele exterioare, pentru R=Re, în punctul D

și

b)pentru cilindru interior (cu razele RI și R)supus unei presiuni exterioare pe=p, utilizând relația rezultă:

pe suprafața interioară, pentru r=Ri, în punctul B

în fibrele exterioare, pentru r=R, în punctul C1

și

c)pentru cilindru exetrior (cu razele R si Re)supus unei presiuni interioare pI=p, utilizând relația se obține:

– pe suprafața interioară, pentru r=R, în punctul C2

și

în fibrele exterioare, pentru r=Re în punctul D

și

d) aplicând principiul suprapunerii efectelor, se pot obține , cu ajutorul relațiilor 13.35 și 13.41, tensiunile rezultate în punctele caracteristice ale celor două tuburi fretate:

și

valoarea razei intermediare corespunzatoare unor tensiuni tangențiale maxime minime, în tubul fretat- deci unei solicitări optime –este (A.V.Gadolin)

iar presiunea de fretaj corespunzatoare va fi:

Matrița propiu-zisă

-materialul din care este matrița-205Cr115,obținută dintr-un semifabricat cu dimensiunile având masa 5,20 kg

-tratamentul termic care i se aplică este călit, revenit la 60-60 HRC

Freta

-materialul din care este freta-57VMoCrNi17, obțintă dintr-un semifabricat cu dimensiunile având masa 30,20 kg

-tratamentul termic care i se aplică este călit, revenit la 40-45 HRC

Înainte de a fi montată pe presă, și după ce au fost fretate ele trebuie demagnetizate ca să nu se magnetizeze pulberea în timpul presării.Pentru fretare, freta se încălzește, din considerente de material fiind dintr-un material mai moale ce suportă contracții fără a i se introduce tensiuni foarte mari (temperature de încălzire nu trebuie să depașească temperature de recristalizare a materialului, în jurul temperaturii de 400-450 grade Celsius )

D1=45,89 mm -diamtru dat de diametru de fund al matriței

D2=2*45.89 mm=91,78 mm –se înmulțește cu doi coeficient ce sa stabilit din practică

-diametrul exterior am matriței propiu-zisă

D4=D2*3=91,78 mm*3=275 mm –diametrul exterior al matriței

-coeficient determinat din practică

D3=D2-δ

-coeficient stabilit tot din practică care spune aproximativ că la un se lasă 2 zecimi pentru fretare.

D3=D2-δ=91,78 mm – 0,5 mm=91,28

Echivalența diametrelor

Re=D4

Ri=D1

R=D3

– 600MPa

=634,372 MPa

634,372 MPa

=-2,197MPa

-2,197MPa

=402,197 MPa

402,197MPa

=99457,3321 MPa

Poansonul inferior

Flambajul

Pentru rezolvarea problemei de flambaj se consideră că o bară supusă la solicitarea de compresiune,s-a încovoiat din cauza atingerii sarcinii critice, deci a flambat.În această situație, se scrie ecuația fibrei medii deformate și se caută condițiile care fac posibilă existența formei curbilinii de echilibru, pe lângă cea rectilinie.Se vor descrie patru cazuri de bare solicitate prin forța de aplicare la capete, diferind intre ele numai modul de rezemare(fig 12.6/pag360).Dintre acestea cele mai fregvente în aplicațiile tehnice este cazul barei articulate la ambele capete(II), numit și cazul fundamental de flambaj.În cazul nostru putem încadra ca poansonul superios și cel inferior să se încadreze în cazul III de flambaj.Poasoanele fiind încastrate la un capăt și libere la celălat însă capetele respective fiind ghidate în matriță nu au libera deplasarea decât în lungul axelor,deci le putem considera ca sunt articulate la celalalt capăt.

Sarcina critică de flambaj,respectiv efortul unitar critic de flambaj, sunt mărimi periculoase, la care piesa se poate distruge; ele pot fi comparate cu mărimile critice din calculul de rezistența: forța de rupere, rezistența la rupere.

Forța reală din bara solicitată la compresiune trebuie să fie inferioară sarcinii critice, raportul lor fiind numit coeficient de siguranță.

Calculul la flambaj constă fie în a dimensiona o bara în cazul nostru cele două poansoane superioare și miezul, dacă se dă coeficientul de siguranță, fie în a verifica valoarea acestui coeficient.

Calculul de dimensionare la flambaj se bazează pe alegerea unui coeficient de siguranță la flambaj, cu care se împarte sarcina critica, spre a afla sarcina admisibilă a barei.

calculul în domeniul flambajului elastic:

Dacă se pune problema de a dimensiona o piesa, calculul se începe cu formula lui Euler, în care se introduce coeficientul de siguranță la flambajdin care se obține momentul de inerție

Valorile coeficientului sunt foarte variate si nu există prescripii oficiale pentru ele.În general, coeficientul ce se ia din tratate de construcții de mașini.Pentru piese de mașini valorile extreme ce se găsesc sunt:minimum c=4 și maximum c=28.

Aplicând formula de mai sus se află momentul de inerție I.Este de la sine înțeles că pentru piesele care pot să flambeze, cele mai recomandabile forme de secțiune sunt cele care au acelasi moment de inerție pe toate direcțiile, adică secțiunile circulare, inelare sau pătrate.Secțiunea inelara este mai avantajoasa decât cea circulară, având, pentru aceeași cantitate de material, un moment de inerție mai mare decât cea circulară.

Cunoscând forma secțiunii, se află aria A și se calculează raza de inerție.

Se determina apoi coeficientul de zveltețe

Determinând valoarea lui λ, se obține una din urmatoarele doua situații:

1)se gasește λ≥λ0, deci piesa se află în domeniul flambajului elastic, ceea ce arată că dimensionarea cu formula lui Euler este corectă.

2)se gasește λ<λ0, ceea ce situează piesa în domeniul flambajului plastic, deci face neaplicabilă formula lui Euler.În acest caz, calculul se continuă cu formulele flambajului plastic.

b)calculul în domeniul flambajului plastic

Pentru a calcula o “bara” cu formula lui Tetmajer-Iasinski se procedeaza în felul următor:

Se dimensionează bara, la început, cu formula lui Euler, pesupunând că ar fi aplicabilă.Dacă verificarea arată ca bara se încadrează în zona flambajului plastic, caculul continuă astfel:

-cu valoarea lui λ găsită din prima dimensionare(dată de formula lui Euler)se determină efortul unitar critic de flambaj, aplicând formulele Tetmajer-Iasinscki

Se calculează apoi efortul unitar de compresiune simplă

Coeficientul de siguranță la flambaj este raportul

Dacă valoarea dată de această relație corespunde celei dinaine impune pentru c, diensionarea făcută este bună.În cazul în care se obține o valoare a lui c inferioară celei impuse, se măresc treptat dimensiunile piesei, recalculând apoi pe i,λ,σf,σ,c, până când se realizează coeficientu de siguranță dorit.

Metoda expusă mai sus pentru calculul la flambaj plastic este recomandabilă în special pentru piese de mașini, unde coeficientul de siguranța la flambaj are o valoare oarecare,dată.

Calculul la flambaj prin metoda coeficientului de flambaj φ

În domeniul construcțiilor, pentru valori bine precizate ale coeficientului de siguranță(destul de mici, de exemplu variind între c=1,7 la valori mici ale lui λ și c=2,4 la valori mari)s-a stabilit o metodă de calcul unică pentru flambajul elastic și plastic.

Se definește rezistența admisibilă la flambaj

Unde P este forța realș din bara și A –aria secțiunii ei.

În acest fel, calculul la flambaj se transformă în calcul la compresiune, cu relația

Unde σa este rezistența admisibilă la compresiune simplă(constantă), de exemplu, pentru Ol 37, σa =1500 daN/cm2.

Relația de dimensionare la flambaj devine

Respective relația de verificare

Practice, în metoda coeficientului φ, se alege o valoare oarecare pentru λ, se ia valoarea lui φ din table și se aplica relatia .Dupa dimesionare, se recalculează λ, se reia calculul de câteva ori, până se ajunge la dimensiuni ce nu mai variază de la un calcul la altu.

Verificarea la flambaj

Pentru o bară, și în cazul de fața, de dimensiuni date, se calculeaza întâi coeficientul de zveltețe λ.

Dacă se folosește metoda coeficientului de flambaj φ, se ia valoarea lui din table-corespunzătoare lui λ- și se face verificarea cu formula .

Dacă se folosesc formulele lui Euler, sau Tetmajer-Iasinski, se determina valoarea lui c, din relația sau și se compara cu valoarea prescrisă.

Materialul poansonului superior și inferior este același:

-205Cr115

-tratament termic călit,revenit la 58-60 HRC

-înainte de montare pe presă se demagnetizează pentru ca pulberea să nu se magnetizeze de poansoane.

– masa de 3,65 kg-poansonul inferior

– masa de 3,45 kg- poansonul superior

Calculul la rulmenți