`

GENERALITĂŢI PRIVIND CONCEPTIA SI OBŢINEREA BUCSELOR DE BLOCARE METALICE PRIN TURNARE

1. CARACTERIZAREA GENERALA A ANSAMBLULUI DIN CARE FACE PARTE PRODUSUL

In industria constructoare de masini , din categoria organelor folosite la realizarea diverselor mecanisme si utiliaje , bucsele au un rol important.Acestea pot indeplini rolul de sustinere , ghidare si fixare.Marea diversitate a masinilor si mecanismelor necesita organe de masini printre care bucsele au forme si dimensiuni de la cele mai simple pana la forme deosebit de complicate.Randamentul mecanic al unei masini este determinat in special de calitatea si precizia zonelor prin care ne asigura contactul dintre un arbore si lagarul de alunecare tip bucsa. Bucsele fac legatura cinematica cu alte elemente in cadrul unui ansamblu functional

2. CARACTERIZAREA GENERALA A PRODUSULUI

Bucsa de blocare. Forme constructive 

Din clasa bucselor fac parte piesele care reprezinta corpuri de revolutie cu suprafete exterioare si interioare concetrice . Piesele din aceasta clasa pot avea diferite forme constructive : netede sau in trepte , cu guler sau fara guler , cu suprafete de revolutie cilindrice , conice , sau profilate.

3. Tehnologii generale de obtinerea bucsei 

3.1. Tehnologia de prelucrare a bucselor

Depinde de forma lor , de dimensiuniile si materialele din care se executa si comporta in general prelucrari de degrosare ,semifinisare , finisare , retezire e.t.c.Operatiile de prelucrare a suprafetelor cilindrice exterioare se executa frecvent pe masini de tipul strungurilor , masini de rectificat , mai rar pe masini de frezat sau prin brosare.Alegerea procedeului de prelucrare este determinata de calitatea materialului si de modul de obtinere a semifabricatului.Procesul tehnologic de prelucrare cuprinde urmatoarele etape :- peratii pregatitoare - prelucrare supfrafetelor frontale ;- prelucrarea mecanica a suprafetelor principale si a celor auxiliare ;- finisarea suprafetelor principale ;- control final.

1 | P a g e

`

3.2. Tehnologia de turnare a bucselor

Principiul şi avantajele obţinerii pieselor metalice prin turnare

Obţinerea pieselor metalice prin turnare cuprinde următoarele procese tehnologice:

- realizarea unei forme refractare care să conţină o cavitate având geometria piesei ce trebuie obţinută (formare);

- topirea şi obţinerea compoziţiei chimice a aliajului din care se toarnă piesa (topire sau elaborare);

- umplerea formei cu aliaj lichid (turnare);- solidificarea, răcirea şi extragerea piesei din formă (dezbatere);- ajustarea şi finisarea geometriei, a rugozităţii şi a structurii piesei turnate

(curăţire).

Importanţa procesului tehnologic de turnare pentru industria constructoare de maşini este pusă în evidenţă prin faptul că în ansamblul unei maşini piesele turnate reprezintă 60-90% din masa produselor finite şi circa 20-25% din valoarea acestora. Aceste procente pun în evidenţă pe de o parte ponderea mare a tehnologiilor de turnare în procesele de fabricaţie, iar pe de altă parte costul redus al acestor tehnologii.

Obţinerea pieselor metalice prin turnare prezintă următoarele avantaje:- se pot obţine piese cu orice configuratie;- se pot obţine piese cu orice masă şi orice dimensiuni (de la ordinul

miligramelor până la ordinul sutelor de tone);- cantitatea de şpan rezultat la prelucrarea prin aşchiere a pieselor turnate

este în general mai mică decât la prelucrarea pieselor obţinute prin alte procedee;

- se poate aplica în condiţii economice la orice serie de fabricaţie;- costul de fabricaţie al pieselor turnate este mai scăzut decât al pieselor

obţinute prin alte procedee de prelucrare.Ca urmare a acestor avantaje în ultimle decenii s-a manifestat o tendinţă

continuă de extindere a realizării semifabricatelor prin turnare la o gamă cât mai mare de repere realizate din aliaje metalice şi în general de creştere a producţiei de piese turnate. De asemenea s-a urmărit continuu să se perfecţioneze tehnologiile de turnare cu scopul îmbunatatirii performanţelor pieselor turnate sau a creşterii productivităţii. Exemplu elocvent în acest sens îl constituie înlocuirea tehnologiei de matriţare, cu turnarea la producţia de arbori cotiţi sau arbori cu came pentru

2 | P a g e

`

motoarele de autovehicule şi de tractoare, ceea ce a condus la reducerea cu până la de trei ori a cheltuielilor de producţie la aceste repere.

Obţinerea pieselor prin turnare implică şi unele dezavantaje dintre care cele mai semnificative sunt următoarele:

- rezistenţa mecanică a pieselor turnate este mai scazută comparativ cu aceea a pieselor obţinute prin deformare plastică;

- rugozitatea suprafeţelor pieselor turnate este în general mai mare decât în cazul semifabricatelor obţinute prin alte tehnologii;

- precizia dimensională a pieselor turnate este în general mai scazută decât a pieselor obţinute prin alte procedee;

- tehnologiile de turnare sunt mai poluante şi determină condiţii de microclimat grele la locul de muncă, având impact ecologic negativ asupra zonei de amplasare a turnătoriilor.

În ultimile decenii s-au desvoltat procedee speciale de turnare care reduc aceste dezavantaje. Îmbunătăţirea performanţelor calitative s-a realizat în detrimentul costurilor de fabricaţie. De aceea aceste procedee de turnare sunt aplicabile numai în cazuri speciale când costurile ridicate se justifică.

Un rol important în realizarea tehnologiilor de turnare îl are utilajul tehnologic utilizat în procesul de formare şi turnare. Prin utilaj tehnologic în cazul tehnologiilor de turnare se întelege complexul de dispozitive tehnologice şi verificatoare (modele, cutii de miez, rame de formare, verificatoare) cu ajutorul cărora se obţin şi se asamblează formele în vederea turnării.

Proiectarea proceselor tehnologice de turnare cuprinde proiectarea întregului set de dispozitive tehnologice necesare realizării procesului tehnologic precum şi stabilirea planului de operaţii şi a normelor de control pentru procesul tehnologic şi pentru calitatea pieselor turnate.

Clasificarea proceselor de turnare.

În procesele de turnare a pieselor metalice intervin multe operaţii tehnologice care se pot realiza în mod diferit. De aceea tehnologiile de turnare sunt foarte diversificate, existând posibilitatea clasificării în funcţie de criterii diferite.

O primă clasificare a proceselor de turnare are la baza mărimea (masa) pieselor turnate. Această clasificare este prezentată în tabelul 1.1.

3 | P a g e

`

Tabelul 1.1. Clasificarea pieselor turnate şi a procedeelor de turnare după masa pieselor.

Nr. crt. Clasa de piese turnate Masa pieselor, în Kg 1. Piese mici m ≤ 100 2. Piese mijlocii 100< m ≤ 1000 3. Piese mari 1000 < m ≤ 5000 4. Piese foarte mari m > 5000

O altă clasificare uzuală are la bază caracterul producţiei (seria anuală de

fabricaţie), care este determinat de numărul de piese de aceeaşi tipodimensiune turnate anual. Această clasificare este prezentată în tabelul 1.2.

Tabelul 1.2. Clasificarea productiei în funcţie de caracterul producţiei.Caracterul producţiei Număr de piese turnate anual

Piese mici Piese mijlocii Piese mariUnicate (individuală) ≤ 200 ≤ 100 ≤ 20Serie mică 201 ÷ 1000 101 ÷ 500 21 ÷ 50Serie mijlocie 1001 ÷ 10000 501 ÷ 5000 51 ÷ 300Serie mare 10001 ÷ 30000 5001 ÷ 10000 >300Serie foarte mare > 30000 > 10000 ÷

Cele mai uzuale clasificări ale proceselor de turnare a pieselor metalice au la bază criterii tehnologice. Aceste clasificări se regăsesc de multe ori în denumirea uzuală proceselor de turnare. Datorită variantelor multiple de obtinere a formelor, a dispozitivelor de formare, cât şi a procesului de umplere a formelor cu aliaj lichid este dificil de realizat o clasificare unitară generală, care să includă toate procedeele de turnare întâlnite în practică. De multe ori acelasi procedeu poate fi inclus in mai multe categorii dacă se au în vedere criterii tehnologice diferite.

In continuare sunt prezentate principalele clasificări ale proceselor de turnare pe bază de criterii tehnologice.

In tabelul 1.3 este prezentată clasificarea după tipul formelor de turnare.

Tabelul 1.3. Clasificarea proceselor de turnare după tipul (constituţia) formelor.

Nr. crt Denumirea procedeului de turnare1. Turnare în forme pierdute2. Turnare în forme permanente3. Turnare în forme semipermanente

4 | P a g e

`

Formele pierdute sunt forme care se utilizează la o singură turnare. Ele sunt realizate din materiale refractare granulare, plastice sau fluide, compactate prin diverse procedee fizico-chimice. Materiale utilizate la execuţia formelor pierdute se numesc materiale de formare sau amestecuri de formare. După solidificarea şi răcirea pieselor, formele se distrug în vederea extragerii pieselor din formă. Operaţia este numită dezbatere. În unele cazuri materialele de formare rezultate din dezbaterea formei se reutilizează în procesul de formare pentru executarea altor forme. Formele pierdute se execută cu ajutorul unor dispozitive numite modele şi cutii de miez. Aceste dispozitive au rolul de a realiza cavităţile din formă destinate umplerii cu aliaj lichid.

Formele permanente se utilizează la turnări repetate fără recondiţionări. Ele sunt realizate din aliaje metalice (fonta cenusie sau fonta aliata) şi se numesc matriţe sau cochile.

Formele semipermanente (mixte) sunt realizate dintr-un suport permanent (confectionat din aliaje metalice, caramizi, beton, etc.) si o parte pierdută care se reface la fiecare turnare. Partea pierdută a formei constă într-un strat subţire de ordinul centimetrilor care constituie zona de contact cu aliajul turnat şi care reproduce amprenta în care se toarnă piesa.

Tabelul 1.4. Clasificarea procedeelor de turnare în forme pierdute după natura şi construcţia modelelor utilizate la executarea formelor.

Tipul formei. După numărul de utilizări a modelelor (tipul modelelor)

După natura şi construcţia modelelor

Forme pierduteForme realizate cu modele permanente

Modele convenţionaleModele scheletModele tip şablon

Forme realizate cu modele pierdute

Modele uşor fuzibileModele gazeificabile

Procedeele de turnare în forme pierdute se clasifică în funcţie de natura şi construcţia modelelor utilizate la realizarea formelor precum şi în funcţie de modul de realizare a procesului de compactare-întărire a formei.

In tabelul 1.4. este prezentată clasificarea procedeelor de turnare după natura şi construcţia modelelor utilizate la formare. Modelele (respectiv procedeele de formare realizate cu ajutorul lor) se împart după numărul de forme executate cu un model, în modele permanente şi modele pierdute.

5 | P a g e

`

Modele permanente sunt modelele care permit realizarea mai multor forme cu acelaşi model. Ele sunt confecţionate din lemn, aliaje metalice, mase plastice, etc.Modelele permanente se clasifică după construcţie (tabelul 1.4.). Modelele conventionale reproduc în întregime geometria cavităţii pe care o realizează în formă. Modelele schelet sunt realizate sub formă de nervuri şi reproduc numai grosimea si perimetrul piesei, respectiv ale cavitatii care se realizeaza în formă. Modelele tip şablon au forma unor plăci şi reproduc numai geometria secţiunii piesei, respective a amprentei care se execută în formă.

Modelele pierdute se utilizează pentru executarea unei singure forme de turnare după care se distrug în vederea extragerii modelului din formă. Modelele pierdute usor fuzibile sunt confecţionate din stearină, parafină şi ceară şi se extrag din formă prin topire. Modelele pierdute gazeificabile se extrag din formă prin ardere la turnarea aliajului şi se execută din polisitiren expandat.

In tabelul 1.5. este prezentată clasificarea procedeelor de turnare în forme pierdute dupa modul de compactare – întărire a amestecului de formare în cadrul formei. Compactarea amestecului de formare în cadrul formei este necesară pentru a asigura rezistenţa mecanică a formei. Principiul şi mecanismul compactării amestecurilor de formare în cadrul formei este determinat în primul rând de tipul şi natura liantului folosit in cadrul amestecului de formare.

Tabelul 1.5. Clasificarea procedeelor de turnare în forme pierdute după modul de compactare-întărire a formelor.

Tipul formei Principiul (mecanismul) procesului de compactare-

întarire

Modul de realizare a compactării

Forme pierdute

Îndesare (întărire) mecanică

ManualMecanizat Scuturare

PresareAruncareSuflareÎmpuşcareVibrareExplozieDetentăCombinat

Întarire chimicăAutoîntărire la receÎntărire la cald

6 | P a g e

`

Prin arderePrin insuflare de gaz

Întărire prin uscare Întărire prin îngheţare Întărire prin depresurizare (vidare) Întărire în câmp magnetic Întărire combinată Mecanic+chimic

Mecanic+uscareChimic+depresurizare

O altă clasificare tehnologică a procedeelor de turnare are drept criteru modul de umplere a formelor cu aliaj lichid. Această clasificare se referă în special la procedeele de turnare în forme permanente deoarece acest tip de forme se pretează la diversificarea modalităţilor de umplere cu aliaj lichid. Procedeele de turnare în forme permanente se mai numesc şi procedee speciale de turnare. Clasificarea procedeelor de turnare după modul de umplere a formelor cu aliaj lichid este prezentată în tabelul 1.6.

Turnarea gravitaţională se caracterizează prin aceea că aliajul lichid umple forma de turnare datorită greutăţii proprii.

Turnarea centrifugală se caracterizează prin aceea că în timpul turnării forma de turnare este supusă unei mişcări de rotaţie, iar umnplerea amprentei din formă se realizează datorită forţei centrifuge care actionează asupra aliajului lichid.

T urnarea la presiune ridicată se caracterizează prin aceea că aliajul pătrunde în amprenta formei sub acţiunea unei suprapresiuni mari realizată cu ajutorul unui piston acţionat mecanic într-un cilindru de presare. Suprapresiunea este de ordinul zecilor de atmosfere.

Turnarea la presiune scazută constă în aceea că aliajul pătrunde în forma de turnare sub acţiunea suprapresiunii create de un gaz, aflat sub presiune, care acţionează la suprafaţa liberă a aliajului lichid aflat într-un cuptor de turnare.

Turnarea prin aspiraţie se caracterizează prin aceea că aliajul lichid pătrunde în forma de turnare datorită unei diferenţe de presiune creată prin depresurizarea amprentei.

7 | P a g e

`

Tabelul 1.6. Clasificarea procedeelor de turnare după modul de umplere a formei cu aliaj lichid.

Tipul formei de turnare.

Modul de umplere a formei

Denumirea procedeului

Variantele procedeului

Forme permanente (procedee speciale de turnare)

Sub acţiunea greutăţii metalului

Turnare gravitaţională (statică)

Turnare în forme pierduteTurnare în forme permanente (cochile)

Prin injectare Turnare la presiune ridicata

Cu cameră receCu cameră caldăCu cameră de presare orizontală Cu cameră de presare verticală

Prin suprapresiunea unui gaz

Turnare la presiune joasă

Prin depresurizarea formei

Turnare prin aspirare

Prin rotirea formei

Turnare centrifugală

Cu ax orizontalCu ax vertical

Continuă Turnare continuă Cu cristalizator fixCu cristalizator mobil

Turnarea continuă se caracterizează prin faptul că aliajul lichid se toarnă continu într-o formă de tipul unui cristalizator, care este răcit forţat, iar piesa turnată se extrage concomitent, continu, pe măsura solidificării, pe la partea opusă a cristalizatorului. În acest mod se obţin piese având secţiune constantă şi lungime mult mai mare decât lungimea formei de turnare.

Proiectarea proceselor tehnologice de turnare are la bază desenul de execuţie al piesei şi condiţiile tehnice impuse de proiectant privind natura aliajului, precizia dimensională, rugozitatea suprafeţelor neprelucrate şi mărimea seriei de fabricaţie.

8 | P a g e

`

Inainte de proiectarea unei tehnologii de turnare este necesar să se adopte procedeul de turnare prin care se va realiza piesa. Procedeul adoptat trebuie să îndeplinească urmatoarele conditii:

- să permită turnarea aliajului din care se realizează piesa;- să asigure obţinerea configuraţiei geometrice şi grosimea pereţilor piesei;- să asigure precizia dimensionala si rugozitatea suprafetelor neprelucrate;- să asigure un cost redus în concordanţă cu mărimea seriei de fabricaţie;- să poată fi aplicat în condiţiile de dotare a atelierului în care se toarnă

piesa.La alegerea procedeului de turnare trebuie să se aibă în vedere performanţele

şi limitele aplicabilităţii fiercărui procedeu de turnare. Procedeele de turnare cuprinse în clasificările anterioare au anumite domenii de aplicabilitate în ceea ce priveste natura aliajelor care se pot turna, masa pieselor, geometria pieselor, grosimea pereţilor care se pot obţine, precizia dimensională şi rugozitatea suprafeţelor.

In tabelul 1.7. sunt prezentate recomandări privind pereformanţele şi posibilităţile de utilizare ale unor procedee de turnare întâlnite în practica industrială.

Tabelul 1.7. Domenii de aplicabilitate a unor procedee de turnare.Nr. crt.

Procedeul de formare – turnare

Masapieselor

Kg

Nr. minim de piese turnate

Abateri în % din

cote

Aliaje care se toarnă

Condiţii pt. geometria pieselor

1. Forme realizate manual cu modele permanente clasice

<300.000 unicate 1.5 ÷ 4.5 Oricare

2. Forme realizate manual cu şablon

>10 Unicate 3 ÷ 5 Simetrie de rotaţie sau translaţie

3. Forme realizate manual cu modele schelet

>1000 Unicate 3 ÷ 5 Pereti cu grosime uniforma

4. Forme crude indesate mecanizat

<5000 Serie mica 1 ÷ 2

5. Forme intarite chimic prin autointarire la rece

<20.000>100

Unicate 1 ÷ 1.5

9 | P a g e

`

Tabelul 1.7. Domenii de aplicabilitate a unor procedee de turnare. (continuare)

Nr. crt.

Procedeul de formare – turnare

MasapieselorKg

Nr. minim de piese turnate

Abateri în % din cote

Aliaje care se toarnă

Condiţii pt. geometria pieselor

6. Forme coji întărite chimic din amestecuri termoreactive

<150 Serie mijlocie

0.5 ÷ 1 Feroase

7. Forme intarite prin insuflarea unui gaz

<10.000>100

Unicate 1 ÷ 1.5 Oricare

8. Forme intarite prin urscare

<300.000>100

Unicate 1 ÷ 1.5 Oricare

9. Forme realizate cu modele uşor fuzibile

<40 Serie mijlocie

0.1 ÷ 0.7 Feroase

10. Forme realizate cu modele gazeificabile

<50.000 Unicate 1.5 ÷ 4.5 Feroase

11. Turnare gravitatională în forme metalice

<100 Serie mijlocie

0.5 Uşor fuzibile

Pereţi relativ groşi

12. Turnare sub presiune ridicată (prin injectare)

<25 Serie mare 0.3 Uşor fuzibile

Pereţi subţiri

13. Turnare centrifugală

<5.000 Serie mare 0.5 ÷ 1 Feroase Simterie de rotaţie

14. Turnare continuă <3000 Serie mare 0.5 Piese tip bară

15. Turnare la presiune joasa (prin suprapresiune de gaz)

<100 Serie mijlocie

0.5 ÷ 1 Pereţi relativ groşi

16. Turnare prin <1000 Serie mare 0.5

10 | P a g e

`

aspiraţie17. Turnare în forme

pierdute întărite prin vidare

<1000 Serie mică 1 ÷ 1.5

18. Turnare în forme pierdute întărite în câmp magnetic

<100 Serie mijlocie

1 ÷ 1.5

O caracterisitică importantă privind aplicarea diverselor procedee de turnare o reprezintă grosimea minimă a pereţilor piesei turnate, care se pot obţine prin procedeul respectiv. Grosimea minimă realizabilă a pereţilor pieselor turnate depinde de gabaritul şi de configuraţia piesei turnate, de natura aliajului care se toarnă şi de tipul formei.

In tabelul 1.8. sunt date recomandări privind grosimea minimă a pereţilor care se pot obţine prin turnare în forme din amestec de formare.

In tabelul 1.9. sunt date valori privind grosimea minimă a pereţilor pieselor turnate care pot obţine în cazul turnării în forme metalice a diverselor aliaje.

Tabelul 1.8. Grosimea minimă a pereţilor pieselor turnate în amestec de formare.

Aliajul turnat Dimensiunea maximă a piesei, în mm200 250 500 1000 2000 4000

Fonta cenusie Fc 150 3 3 4 6 10 -Fonta cenusie Fc 200 4 4 5 7 12 25Fonta cenusie Fc 250 - 5 6 9 15 30Fonta cenusie Fc400 - 6 8 12 20 40Fonta cu grafit nodular Fgn 370-700 4 4 5 8 12 25Fonta maleabilă, Fm 3 3 4 6 - -Oţel carbon (0,40-0,70 %C) - 5 7 10 20 40Bronz, alamă 3 3 5 8 - -Aliaj de aluminiu (Silumin) 3 3 6 6 10 -Aliaj de magneziu (Electron) 3 4 5 8 15 -

Tabelul 1.9. Grosimea maximă a pereţilor pieselor turnate în forme metalice.

Natura aliajelor turnate

Grosimea minima a pereţilor pieselor turnate, in mmTurnare prin gravitaţie Turnare sub presiune

Aliaje de Al 3.0 1.0 ÷ 2.0Aliaje de Cu 3.0 ÷ 4.0 1.5 ÷ 2.5

11 | P a g e

`

Aliaje de Mg 4.0 ÷ 4.8 1.3 ÷ 2.1.Aliaje de Sn - 0.8 ÷ 1.5Aliaje de Zn - 0.4 ÷ 1.0Aliaje de Pb 1.2 ÷ 2.0 -

Fluxul tehnologic în procesul de fabricaţie a pieselor turnate.

Numărul şi succesiunea operaţiilor care intervin în procesul de fabricaţie a pieselor turnate depinde de natura aliajului care se toarnă şi de tipul procedeului de formare – turnare.

Procedeul de turnare cel mai răspândit în industria constructoare de maşini este procedeul de turnare în forme pierdute, compactate prin îndesare mecanică, cunsocut sub denumirea de turnare in forme crude. Acest procedeu este aplicabil în condiţii economice la turnarea oricăror piese inidiferent de mărime, serie, configuraţie şi aliaj, având cel mai larg domeniu de aplicare.

Procesul tehnologic de obţinere a pieselor turnate în forme crude cuprinde trei fluxuri tehnologice şi anume:

- fluxul tehnologic de preparare a amestecurilor de formare şi de realizare a formelor;

- fluxul tehnologic de topire (elaborare) a aliajelor lichide (în vederea turnării în forme);

- fluxul tehnologic de dezbatere şi curăţire a pieselor turnate.Procesul tehnologic de obţinere a formelor pierdute este cunoscut sub

denumirea de formare şi cuprinde următoarele grupuri de operaţii: - prelucrarea materialelor de formare brute în vederea preparării

amestecurilor de formare;- prepararea amestecurilor de formare;- execuţia formelor şi a miezurilor;- asamblarea şi asigurarea formelor în vederea turnării.Procesul tehnologic de topire şi elaborare a aliajelor lichide prezintă

particularităţi diferite de la un aliaj la altul, în funcţie de natura cuptoarelor utilizate şi a materiilor prime. Acest proces tehnologic cuprinde în principiu operaţiile de pregătire şi dozare a încărcăturii metalice şi auxiliare destinate elaborării şi topirii aliajelor, topirea şi corectarea compoziţiei chimice şi a temepraturii şarajei şi turnarea propriu-zisă în forme.

Procesul tehnologic de dezbatere, curăţire şi control a pieselor turnate, cuprinde dezbaterea pieselor din forme după solidificarea şi răcirea lor, îndepărtarea reţelelor de turnare, a maselotelor şi pregătirea în vederea livrării, conform condiţiior tehnice şi a prescripţiilor din desenul de piesă turnată. Această prelucrare urmăreşte tratamentul termic în vederea corectării structurii şi

12 | P a g e

`

detensionării, curăţirea suprafeţelor, ajustarea, remedierea defectelor de suprafaţă şi eventual vopsirea.

In cazul turnării în forme permanente procesul de realizare a formelor este diferit. Formele se realizează prin operaţii de turnare, prelucrare prin aşchiere sau prin electroeroziune, operaţii care se execută de obicei în sculării, în afara turnătoriei propriu-zise. In turnatorie se realizează numai operaţiile de pregătire a formelor în vederea turnării şi eventual de execuţie şi asamblare a unor miezuri în formele permanente. De aceea în cazul turnării în forme permanente fluxul tehnologic de obţinere a pieselor turnate care se desfăşoară în turnatoria propriu-zisă cuprinde numai procesul de topire-turnare şi procesul de dezbatere-curăţire a pieselor turnate.

De asemenea la turnarea în forme permanente a unor aliaje neferoase este posibil ca fluxul tehnologic de dezbatere şi curăţire să fie mai simplu, unele operaţii nefiind necesare.

Deoarece procesul tehnologic de obţinere a pieselor turnate care se desfăşoară în turnătorii este foarte complex, iar operaţiile sunt foarte diferite, turnătoriile sunt organizate în general pe ateliere în funcţie de specificul operaţiilor. Principalele ateliere care intră în componenţa unei turnătorii sunt:

- atelierul de preparare a amestecurilor de formare, în care se executa operaţiile de prelucrare a materialelor brute de formare şi de miezuire;

- atelierul de miezuire, în care se execută miezurile;- atelierul de formare, în care se execută şi se asamblează formele propriu-

zise;- atelierul de şarjare, în care se realizează pregătirea şi dozarea materialelor

destinate topirii şi elaborării aliajelor lichide;- atelierul de topire-turnare;- atelierul de dezbatere, în care are loc dezmembrarea formelor în vederea

extragerii pieselor turnate;Este posibil ca în unele turnătorii, în funcţie de specificul producţiei, unele

dintre aceste ateliere să lipsească. De asemenea în cazul turnării în forme metalice lipseşte atelierul de formare şi atelierul de miezuire.

Elementele tehnologice ale formelor destinate turnării pieselor din aliaje metalice.

Forma de turnare reprezintă dispozitivul tehnologic care conţine în interior una sau mai multe cavităţi având configuraţia piesei turnate, destinate umperii cu aliaj lichid în vederea obţinerii prin solidificare a pieselor turnate.

Dupa numărul de turnări la care se poate folosi o formă acestea se împart în:- forme temporare (pierdute);

13 | P a g e

`

- forme permanente;- forme semipermanente (sau mixte).Formele pierdute se folosesc la o singură turnare după care se distrug în

vederea extragerii piesei. Aceste forme se realizează din materiale refractare granulare (amestecuri de formare) compactate prin diverse procedee mecanice, fizice sau chimice. Compactarea are rolul de a asigura rezistenţa mecanică necesară astfel ca forma să reziste solicitărilor mecanice produse de aliajul lichid în timpul turnării.

Formele permanente se utilizează la turnarea susccesivă în aceeaşi formă a mai multor piese, fară repararea sau recondiţionarea formei între turnări. Aceste forme se realizează din aliaje metalice.

Formele semipermanente (mixte) sunt alcătuite din elemente permanente, care au rol de suport şi care se folosesc la mai multe turnări şi elemente care trebuie refăcute după fiecare turnare. De obicei trebuie refăcut stratul superficial al formei care realizează amprenta din formă şi care vine în contact direct cu aliajul lichid. Elementele pierdute ale formelor mixte se execută din amestecuri de formare sau de miez, prin procedee similare ca în cazul formelor pierdute. Formele mixte (semipermanente) se utilizează mai rar în turnătorii.

Cavitatea utilă (sau amprenta piesei), reprezintă locaşul executat în formă având geometria identică cu a piesei turnate care se umple cu aliaj lichid şi în care prin solidificare se obţine piesa turnată. Cavitatea utilă poate fi realizată numai într-o semiformă (în cea inferioară sau în cea superioară), în două sau în mai multe semiforme, în funcţie de geometria şi dimensiunile piesei turnate.

Miezurile sunt elemente componente ale formei care reproduc detalii sau suprafeţe ale amprentei piesei care nu pot fi realizate direct de suprafeţele semiformelor. De obicei miezurile reproduc configuraţia unor goluri sau cavităţi interioare ale pieselor sau adâncituri şi proeminenţe de pe suprafeţele laterale ale pieselor turnate.

Mărcile miezurilor sunt elemente ale miezurilor care folosesc la asamblarea, susţinerea şi centrarea miezurilor în forme.

Suprafaţa de separaţie a formei reprezintă suprafaţa care separă forma în semiforme, traversând cavităţile executate în formă cu scopul de a permite extragerea modelelor din semiforme după execuţia acestora. In cazul formelor permanente suprafaţa de separaţie este necesară pentru extragerea pieselor din formă după solidificare. Formele realizate cu modele pierdute nu au suprafeţe de separatie.

14 | P a g e

`

Reţeaua de turnare, reprezintă sistemul de canale prin care aliajul lichid turnat în formă este dirijat spre amprenta piesei.

Maselotele sunt cavităţi tehnologice realizate în forme destinate umplerii cu aliaj şi care au rolul de a alimenta piesa cu aliaj lichid în timpul solidificării, pentru a compensa contracţia aliajului la solidificare prevenind apariţia unor goluri în piesa turnată.

Răcitorii sunt elemente metalice care se montează în dreptul pereţilor mai groşi ai pieselor turnate pentru a accelera răcirea acestora în vederea dirijării solidificării cu scopul de a preveni apariţia unor defecte cauzate de solidificare.

Ramele de formare sunt elemente metalice ale formelor care servesc drept suport pentru execuţia semiformelor ajutând în acelaşi timp la transferul şi asamablarea acestora. In cazul anumitor procedee de formare ramele de formare pot să lipsească (de exemplu la turnarea în forme coji, în miezuri, etc.).

Armăturile sunt elemente metalice (sârme, platbande, plase, ţevi) introduse în peretele formei sau în miezuri cu scopul de a mări rezistenţa mecanică a acestora.

Elementele de centrare (ghidare) la asamablarea formelor constau de obicei din cepuri şi bucşe de centrare ale ramelor care ajută la suprapunerea corectă a semiformelor la asamblare.

Elementele de asigurare a închiderii formelor au rolul de a preveni deplasarea semiformelor, în timpul turnării sub acţiunea presiunii exercitate de aliajul lichid. Elementele de asigurare constau din greutăţi suplimentare care se asează deasupra formelor sau din elemente de strângere cu bride sau pene.

Canale de aerisire şi răsuflători sunt canale executate în peretele formei şi în miezuri, care au rolul de a permite evacuarea mai uşoară a aerului şi a gazelor din cavităţile şi pereţii formei cu scopul de a preveni apariţia incluziunilor de gaze în piesele turnate.

Numărul şi tipul elementelor tehnologice ale formelor depinde de configuraţia geometrică a pieselor turnate, de numărul de piese turnate simultan într-o formă, de natura aliajului şi de tipul procedeului de formare utilizat. Este posibil ca unele dintre elementele tehnologice menţionate să lipsească, nefiind necesare in cadrul procesului tehnologic sau dimpotrivă o formă să cuprindă mai multe elemente de

15 | P a g e

`

acelaşi fel. De exemplu, la unele forme pot să lipsească miezurile, maselotele, răcitorii, armăturile sau dimpotrivă o formă poate să includă mai multe cavităţi utile, mai multe reţele de turnare, miezuri, chiar suprafeţe de separaţie şi semiforme.

Dispozitivele tehnologice utilizate la realizarea formelor pierdute

Formele pierdute se execută din materiale de formare granulare pe bază de nisip (sau alte componente refractare). Constituţia granulară asigură plasticitatea, respectiv capacitatea de a reproduce cavităţile şi canalele formelor de turnare. Rezistenţa mecanică a formei se asigură cu ajutorul unor lianţi care se introduc în amestecurile de formare şi care se întăresc prin procedee fizice sau chimice.

Formele pierdute se execută cu ajutorul modelelor şi cutiilor de miez. Modelele sunt dispozitive tehnologice cu ajutorul cărora se obţin cavităţile din formele propriu-zise. Cutiile de miez sunt dispozitivele tehnologice cu ajutorul cărora se obţin miezurile.

Geometria şi dimensiunile modelelor şi a cutiilor de miez se proiectează pornind de la desenul piesei turnate, ţinând cont de procedeul de formare turnare adoptat în vederea obţinerii piesei turnate.

La stabilirea configuraţiei şi dimensiunilor modelelor se au în vedere următorii factori:

- geometria şi dimensiunile piesei;- natura aliajelor turnate;- prelucrările mecanice ulterioare ale piesei;- posibilitatea extragerii modelelor din formă;- posibilitatea asamblării miezurilor in formă;- necesitatea utilizării de maselote şi de răcitori;- poziţia punctelor de alimentare a amprentei piesei cu aliaj lichid şi

construcţia reţelei de turnare;Modelele utilizate pentru realizarea formelor se clasifică după destinaţia

cavităţilor pe care le realizează în formă, astfel:- modele pentru piese;- modele pentru mărcile formei;- modele pentru maselote;- modele pentru reţelele de turnare.De multe ori din considerente tehnologice, unele dintre modele se execută

împreună formând un model comun. Astfel aproape întotdeuna modelele mărcilor formei se realizează într-un corp comun cu modelele piesei, iar uneori modelele maselotelor fac corp comun cu modelele reţelei de turnare sau cu modelul piesei. Pentru a se uşura execuţia formelor, modelele utilizate la formare sunt de cele mai

16 | P a g e

`

multe ori secţionate cu suprafeţe de separaţie care corespund cu suprafaţa de separaţie a formelor.

Din punct de vedere al poziţiei modelelor în raport cu suprafeţele de separaţie ale formelor, modelele se clasifică în modele superioare, modele inferioare şi modele intermediare.

Modelele destinate execuţiei formelor prezintă urmatoarele elemente tehnologice:

- suprafaţa de separaţie a modelelor;- elemente de centrare;- elemente de fixare;- elemente detaşabile; - înclinaţii de formare, raze de racordare;La proiectarea cutiilor de miez se are în vedere geometria golurilor din piesa

turnată sau a detaliilor piesei care se realizează cu ajutorul miezurilor. De asemenea se are în vedere posibilitatea de asamblare şi centrare a miezurilor în formă (geometria şi dimensiunile mărcilor) şi posibilităţile de extragere a miezurilor din cutia de miez. Cutiile de miez prezintă următoarele elemente tehnologice:

- amprenta miezului (cavitatea utilă în care se realizează miezul);- suprafaţa de separaţie;- elemente de centrare;- elemente de strângere;- elemente detaşabile.

Modelul piesei, cât şi al reţelei de turnare şi al maselotei sunt secţionate cu o suprafaţă de separaţie care corespunde cu suprafaţa de separaţie a formei. Această secţionare permite simplificarea operaţiei de formare şi de extragere a modelelor din semiformă. Elementele de centrare constau în cepuri sau ştifturi cu ajutorul cărora modelele se centrează unele faţă de celelalte. De asemenea cutia de miez este secţionată în două semicutii pentru a face posibilă extragerea miezului din cutie după execuţia acestuia. Elementele de centrare ale cutiilor de miez asigură asamblarea corectă a acestora.

17 | P a g e

`

4. Alegerea materialuluiAlegerea materialului din care se executa piesa este revine in sarcina

proiectantului si are la baza solicitariile piesei din timpul functionarii pe de o parte si aspectele tehnologice si economice care apar in cursul fabricatiei pe o alta parte.

 Principalul material din care se construiesc bucsele este otelul ce folosesc inspecial urmatoarele marci de oteluri OL42 , OL60 , OT45 , OT60 , OLC25 , OLC40 .Se mai intrebuinteaza diferite forte de calitate superioara.Cand sunt necesare alte proprietati fizice se folosesc alte materiale metalice( alama si bronz ) sau nemetalice ( textolit , materiale plastice ) .

In cazul nostru am ales ca semifabricat teava turnata din fonta cenusie FC 400.Caracteristicile acestei fonte se prezintă în tabelele 1, 2, 3 și 4.

18 | P a g e

`

19 | P a g e

`

20 | P a g e

`

21 | P a g e

`

22 | P a g e

`

23 | P a g e

`

5. Optimizarea alegerii planului de separatie din punctul de vedere al formării – turnării – curătirii – prelucrării prin aschiere. Pentru a se realiza forma cu cavitatea în care se toarnă o piesa (fig.1 a), este

necesar un model (fig.1 b), şi o cutie de miez (fig.1 c). Modelele, cutia de miez (sau cutiile de miez, dacă sunt mai multe) constituie garnitura de model. Cu ajutorul modelelor se obţin cavităţile în semiforme (fig.1 f), iar cu ajutorul cutiei de miez se obţine miezul (fig. 1 d). Forma asamblată, pregătită pentru turnare se prezintă ca în figura 1 f. O formă se compune în general din două semiforme : semiforma superioară şi inferioară.

Miezul se fixează în formă cu ajutorul a două prelungiri numite mărcile miezului (fig. 1 d). Mărcile miezului se introduc în locşurile mărcilor din formă (fig1 e, f) astfel încât să nu fie posibilă deplasarea miezului în timpul asamblării formei sau în timpul turnării aliajului în formă. Locaşul mărcii în amestec se realizează cu marca modelului (fig. 1 b), iar marca miezului se realizează în cutia de miez (fig.1 c), în acelaşi timp cu miezul.

Aliajul lichid se toarnă în formă prin pâlnia de turnare, trece prin piciorul pâlniei, prin canalul colector de zgură, prin canalul de alimentare şi ajunge în cavitatea formei. Aerul din formă este evacuat prin canalele de aerisire (fig. 1 e, f). La aliajele cu contracţie mare la solidificare se folosesc maselote cu rolul de a alimenta piesa cu aliaj lichid în timpul solidificării. Ansamblul compus din pâlnia de turnare, piciorul de turnare, canalul colector de zgură, canalul de alimentare se numeşte reţea de turnare.

După solidificare şi răcire piesa turnată se extrage din formă, se curăţă de amestecul de formare aderent, se îndepărtează reţeaua de turnare şi maselote, obţinându-se piesa turnată brută.

24 | P a g e

`

Pentru întocmirea tehologiei de formare – turnare trebuie să se parcurgă și să stabilească: a – poziția piesei la formare și turnare, b – suprafața (planul) de separație, c – adaosurile de prelucrare, d – adaosurile negative (la formarea manuală), e – adaosurile de contractief –adaosurile tehnologice, g – razele de racordareh – înclinațiile de formare, i – mărcile miezurilor și ale modelului, j – numărul maselotelor și locul lor de amplasare, k – forma rețelei de turnare și locul de alimentare cu aliaj lichid, l – numărul și locul răcitorilor, m – numărul și locul de amplasare al armăturilor pentru formă și pentru miez, n – materialul de fabricare a garniturii de model

.

25 | P a g e

`

Desen piesa finita. Bucsa de blocare.

26 | P a g e

`

Stabilirea planului de separatie a abaterilor dimensionale si adaosurilor tehnologice.

27 | P a g e

`

Desen model inferior si superior

28 | P a g e

`

Desenul pentru miez si cutie de miez

29 | P a g e

`

Placa port model inferioara, model 2D.

30 | P a g e

`

Placa port model superioara,model 2D.

31 | P a g e

`

Vedere tridimensionala pentru placa model inferioara si superioara.

32 | P a g e

`

PRODUCȚIA TOTALĂ DE PIESE TURNATE

Calculul fondului de timp

Calculul lui zZile

Numărul total de zile din an 365 Numărul zilelor libere din an (sâmbătă + duminică)

54 * 2 = 108

Numărul sărbătorilor legale din an 14 Numărul zilelor destinate întreținerii și reparației utilajelor

5

Numărul zilelor de învoiri sau absențe nemotivate din an

2

TOTAL 365 – 108 – 14 – 5 – 2 = 236

Numărul de schimburi / zi 1Numărul de ore lucrătoare / zi Nh 6

Calculul producției totale de piese turnate

Numărul de piese comandate pentru producție:

Np = 25000 + 200 * n =

Numărul pieselor de schimb Nps:

Nps = 0,15 * Np =

Numărul pieselor rebutate:Se consideră un procent de piese rebutate de 10 %

Npreb = 0,10 * (Np + Nps) =

Numărul total de piese turnate:

33 | P a g e

`

Ntpt = Np + Nps + Npreb =

Producția zilnică de piese turnate (Npz):

Npz = Ntpt / z =

unde:Ntpt – numărul total de piese turnate,z – numărul de zile lucrătoare din an

Producția orară de tiese turnate:Npo = Npz / Nh =

Tabel de calculCalculul producției totale de piese turnate

n = 0 n = 30 n = 60 n = 90Np = 25000 31000 37000 43000Nps = 3750 4650 5550 6450Npreb = 2875 3565 4255 4945Ntpt = 31625 39215 46805 54395Npz = 134 166 198 230Npo = 23 28 33 39

34 | P a g e