Download pdf - in Lucru Sistemul de Franare a Automobilului Cu Cercetare

7/29/2019 in Lucru Sistemul de Franare a Automobilului Cu Cercetare

1/52

[Pick the date]

PISTONUL DE FRANA | STUDIUL MATERIALELOR

SISTEMUL DE FRANARE A AUTOMOBILULUI


2/52

Sistemul de Franare a Automobilului

Page | 2

I. Sistemele de frinare cu antrenare prin lichid ........................................................................................ 4

1. DESTINATIA SISTEMULUI DE FRANARE. ................................................................................................... 4

2. CONDITII IMPUSE SISTEMULUI DE FRANARE. ............................................................................................ 43. CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRNARE. ................................................................................................ 5

II. Sistemul de frnare cu actionare hidraulic ..................................................................................... 8

1. DESTINATIA TRANSMISIEI HIDRAULICE.................................................................................................... 8

2. AVANTAJELE PRINCIPALE ALE DISPOZITIVELOR DE FRANARE CU TRANSMISIE HIDRAULICA SUNT: ........................ 8

3. DEZAVANTAJELE ACTIONARII HIDRAULICE POT FI: ..................................................................................... 8

4. PRILE COMPONENTE ....................................................................................................................... 9

5. CILINDRII DE LUCRU.......................................................................................................................... 16

6. CONDUCTE DE LEGTUR .................................................................................................................. 19

III. Transmisia hidraulic cu servomecanism.................................................................................... 21

1. TRANSMISIA HIDRAULICA CU SERVOMECANISM VACUMATIC.................................................................... 21

2. TRANSMISIA HIDRAULICA CU SERVOMECANISM PNEUMATIC.................................................................... 26

3. TRANSMISIA HIDRAULICA CU SERVOMECANISM HIDRAULIC...................................................................... 27

IV. Sistemul electronic de siguranta ABS-UL .................................................................................... 30

V. Cercetare ......................................................................................................................................... 32

1. Analiza macroscopic .................................................................................................................... 32

2. Microscopia electronic cu scanare (SEM) ................................................................................. 41

3. Difractometrul cu raze X PANalytical XPert PRO MRD ............................................................... 46

4. Determinarea microduritii aliajelor obinute .............................Error! Bookmark not defined.


3/52


Page | 3

STRUCTURA SISTEMULUI DE FRANARE


4/52


Page | 4

I. Sistemele de frinare cu antrenare prin lichid

Fig.1.1

1.DESTINATIA SISTEMULUI DE FRANARE.Sistemul de franare serveste la:

- reducerea vitezei automobilului pana la o valoare dorita sau chiar pana la oprirea lui;

- imobilizarea automobilului in stationare, pe un drum orizontal sau in panta;

- mentinerea constanta a vitezei automobilului in cazul coborarii unor pante lungi.

Eficacitatea sistemului de franare asigura punerea in valoare a performantelor de viteza ale

automobilului.

In practica, eficienta franelor se apreciaza dupa distanta pe care se opreste un automobil avand o

anumita viteza.

Sistemul de franare permite realizarea unor deceleratii maxime de 6-6.5 m/s2 pentru autoturisme

si de 6 m/s2 pentru autocamioane si autobuze.Pentru a rezulta spatii de franare cat mai reduse este necesar ca toate rotile automobilului sa fie

prevazute cu frane (franare integrala).

Efectul franarii este maxim cand rotile sunt franate pana la limita de blocare.

2.CONDITII IMPUSE SISTEMULUI DE FRANARE.Un sistem de franare trebuie ndeplineasca urmatoarele conditii:

- sa asigure o franare sigura;


5/52


Page | 5

- sa asigure imobilizarea automobilului in panta:

- sa fie capabil de anumite deceleratii impuse:

- franarea sa fie progresiva, fara socuri;- sa nu necesite din partea conducatorului un efort prea mare;

- efortul aplicat la mecanismul de actionare al sistemului de franare sa fie proportional cu

deceleratia, pentru a permite conducatorului sa obtina intensitatea dorita a franarii;

- forta de franare sa actioneze n ambele sensuri de miscare ale automobilului;

- franarea sa nu se faca decat la interventia conducatorului;

- sa asigure evacuarea caldurii care ia nastere n timpul franari;

- sa se regleze usor sau chiar n mod automat;- sa aiba o constructie simpla si usor de ntretinut.

3.CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRNARE.Sistemele de frnare, dupa rolul pe care-l an. se clasific n:

- sistemul principal de frnare,, ntlnit i sub denumirea de frna primi' pala sau de serviciu,

care Se utilizeaz la reducerea vitezei de deplasare sau la oprirea automobilului. Datorit

acionrii, de obicei prin apsarea unei pedale cu piciorul, se mai numete ifrna de picior.- sistemul staionar de frnare sau frna de staionare care are rolul de a menine automobilul

imobilizat pe o pant, n absena conductorului, un timp nelimitat, sau suplinete sistemul principal n

cazul defectrii acestuia. Datorita acionm manuale, se mai numete i frna de mn. Frna de

staionare estentlnit i sub denumirea de frn de parcare" sau de ajutor. Frana destaionaretrebuie s aib un mecanism de acionare propriu, independent de cel al franei principale. Deceleratia

recomandat pentru frna de stationare trebuie s fie egala cu cel puin 30% din deceleraia frneiprincipale. In general frna de staionare preia i rolul frnei de siguran;

-sistemul suplimentar de frnare sau dispozitivul de ncetinire care are rolul de a menine

constant viteza automobilului, la coborrea unor pante lunr iar utilizarea ndelungat a

frnelor. Acest sistem de frnare se utilizeaz n cazul automobilelor cu mase mari sau destinate

special s lucreze n regiuni de munte, contribuind la micorarea uzurii frnei principale i la

sporirea securitii circulaiei.

Sistemul de frnare se compune din frnele propriu-zise i mecanismul de acionare a frnelor.


6/52


Page | 6

Dup locul unde este creat momentul de frnare (de dispunere a frnei propriu-zise), se

deosebesc: frne pe roi i frne pe transmisie.

Dup forma piesei care se rotete, frnele propriu-zise pot fi: cu tambur (radiate), cu disc(axiale) i combinate.

Dup forma pieselor care produc frnarea, se deosebesc: frne cu saboi, frne cu band i frne

cu discuri.

Dup mecanismul de acionare, frnele pot fi: cu acionare direct, pentru frnare

folosindu-se efortul conductorului; cu servoacionare, efortul conductorului folosindu-se

numai pentru comanda unui agent exterior care produce fora necesar frnrii; cu acionare

mixt, pentru frnare folosindu-se att forta conductorului ct i fora dat de unservomecanism.

Sistemul de franare este compus din pompa centrala de frana, servofrana si franele cu

disc, pentru rotile anterioare, respectiv franele cu tambur, pentru rotile posteroare. In functie de

puterea motorui, automobilul poate fi echipat cu frane cu disc si la rotile posterioare. Sistemul

hidraulic de franare este compus din doua circuite, care functioneaza in diagonala. Adica un

circuit actioneaza franele fata dreapta/spate stanga si celalalt actioneaza franele fata stanga/spate

dreapta. Prin aceasta, in cazul defectari unui circuit de exemplu din cauza neetanseitatii,

automobilul poate fi franat prin intermediul celui de-al doilea circuit de franare, nefiind afectata

stabilitatea acestuia pe traiectoria de deplasare. Presiunea pentru ambele circuite de franare este

creata in pompa centrala de frana tandem, prin intermediul pedalei de frana.

Rezervorul de lichid de frana, care este dispus in compartimentul motorului, deasupra

pompei centrale de frana, alimenteaza intregul sistem de franare cu lichid de frana. Un nivel de

lichid de frana prea scazut in rezervor este indicat la automobilele prin aprinderea unui bec de

control in tabloul de bord. In orice caz, nivelul de umplere al rezervorului de lichid de frana ar

trebui verificat in mod regulat.

Servofrana la modelele cu motoare pe benzina utilizeaza o parte din vacuumul creat de

motor in colectorul de aspiratie. La actinarea pedalei de frana, forta de apasare este amplificata,

prin intermediul unor supape. Deoarece la modelele cu motoare Diesel nu exista depresiune in

colectorul de aspiratie, o pompa de vacuum montata in partea posterioara a chiulasei creeaza

depresiunea necesara functionarii servofranei. Pompa de vacuum este antrenata de catre arborele

cu came.


7/52


Page | 7

Franele anterioare cu disc sunt dotate cu etrieri mobili. In acest caz, pentru apasarea

placutelor de frana pe disc este necesar un singur piston. La frana posterioara cu disc exista doi

etrieri ficsi. Pentru apasarea placutelor de frana, in cazul etrierului fix, este nevoie de douapistoane.

Frana de mana este actionata prin intermediul unor cabluri si actioneaza asupra rotilor

posterioare. La modelele cu frane cu disc la puntea posterioara, sunt montate tambururi de frana

suplimentare in discurile de frana pentru frana de mana. Acest lucru este necesar deoarece frana

cu disc nu se dovedeste a fi o frana de stationare eficienta.

Placutele de la franele cu disc cat si sabotii de la franele posterioare cu tambur se

regleaza automat, astfel incat reglarea franei rotilor posterioare devine necesara doar in cazul incare la reparatie s-a demontat sistemul de franare.

Fig.1.2. Schema sistemului de frinare al automobilului GAZ-55A.

1Colectorul de admisie a motorului; 2supapa de intoarcere; 3pedala; 4cilidrul principal

a frinei; 5 piston; 6 arcul de intoarcere; 7 arcul supapei; 8 supapa de ontoarcere; 9

supapa; 10servofrina; 11filtru de aer; 12, 14cilindrele rotilor; 13frina rotii din fata; 15

frina rotii din spate.


8/52


Page | 8

II. Sistemul de frnare cu actionare hidraulic

1. DESTINATIA TRANSMISIEI HIDRAULICEDispozitivele de franare cu transmisie hidraulica sunt in prezent cele mai raspandite la

automobile. Acestea se intalnesc la toate autoturismele si la toate autocamioanele si autobuzele

de mica capacitate si la o buna parte a autobuzelor si autocamioanelor de medie capacitate,

precum si la unele tractoare.

Cu toate avantajele pe care le prezinta transmisia hidraulica, datorita imposibilitatii de a

realiza un raport de transmisie ridicat, forta aplicata de conducator pe pedala, nu asiguraintotdeauna o eficacitaye suficienta a franarii. Din acest motiv, utilizarea transmisiei hidraulice la

automobile cu masa totala mai mare de 3,500 kg necesita in mod obligatoriu introducerea unui

servomecanism. Utilizarea servomecanismului este necesara si in cazul automobilelor cu masa

totala mai redusa daca sunt prevazute cu frane cu disc. In cazul automobilelor cu masa totala mai

mare de 10 000kg,transmisia hidraulica, chiar prevazuta cu servomecanisme, se utilizeaza mai

rar.

2.AVANTAJELE PRINCIPALE ALE DISPOZITIVELOR DE FRANARE CUTRANSMISIE HIDRAULICA SUNT:

- franare concomitenta a tuturor rotilor;

- repartizarea dorita a efortului de franare intre ounti si intre saboti se realizeaza mult mai

usor;

- randamentul ridicat datorita in special faptului ca lichidul hidraulic este practic

incompresibil;

- posibilitatea tipizarii dispozitivelor de franare pentru automobile cu diferiti parametri;

- masa redusa si constructie simpla;

- timp redus la intrarea in actiune;

- cost redus;

- intretinere usoara.

3. DEZAVANTAJELE ACTIONARII HIDRAULICE POT FI:- imposibilitatea realizarii unui raoort de transmisie ridicat;


9/52


Page | 9

- scoaterea din functiune a intregului dispozitiv de franare in cazul spargerii unei

conducte;

- scaderea randamentului transmisiei la temperaturi joase;- patrunderea aerului in circuitul hidraulic duce la marirea cursei pedalei si reduce foarte

mult eficienta franarii.

4. PRILE COMPONENTEn general, sistemul de frnare al automobilului se compune din:

- dispozitivul de frnare;

- dispozitivul de incetinire;

- mecanismul de frnare;- elementul de comand.

Transmisia hidraulica a dispozitivului de frnare este compus din urmtoarele elemente

principale (fig.2.1): cilindrul principal 1, cilindrul de lucru 2 i conducte de legtura 3 i 4.

elementul de comanda l constituie cilindrul principal 1, care este o pompa hidraulic simpl, al

crei piston se acioneaz, printr-o tij, de ctre pedala de frn 5. Lichidul sub presiune se

transmite prin conductele 3 i 4 ctre frnele din fa i din spate, acionnd prin intermediul

pistonaelor cilindrilor de lucru 2, saboii sau plcuele pe care se afla garniturile de friciune.Pentru eliminarea aerului care eventual ar ptrunde n coloana de lichid, cilindri de lucru sunt

prevzui cu supape speciale destinate acestui scop. La apsarea pedalei de frna se transmite o

presiune egala la toi cilindri de lucru, iar eforturile de acionare a frnelor depind de diametrele

pistoanelor.

Fig.2.1.Schema Transmisia hidraulica


10/52


Page | 10

n fig.2.2 se prezint schemele dispozitivelor de frnare cu transmisie hidraulica n cazul

folosirii unui singur circuit pentru ambele puni (fig.8.14,a)si n cazul a doua circuite (fig.8.14,b)

Fig.2.2 Constructia elementelor componente ale transmisiei hidraulice

Cilindrul principal (Pompa centrala)

Constructia cilindrului principal depinde de numarul circuitelor de franare, de existenta si

de tipul servomecanismului etc. Acesta constituie elementul de comanda a dispozitivelor defranare cu transmisie hidraulica.

Cilindrul principal trebuie sa permita:

- intrarea rapida in actiune a dispozitivului de franare;

- defranarea rapida;

- excluderea posibilitatilor de patrundere a aerului in circuitul hidraulic si prevenirea pierderii

lichidului.


11/52


Page | 11

Cilindrul principal destinat dispozitivului de franare cu un singur circuit se compune din

doua parti principale:

- cilindrul propriu-zis;- rezervorul de lichid.

Cilindrul comunica cu rezervorul prin orificiul principal si orificiul de compesare.

Diametrul orificiului principal este cu mult mai mare decat cel al orificiului de compesare.

Cilindrul principal se monteaza intr-o pozitie orizontala, cu o toleranta de 5 grade, intr-o

zona ferita de lovituri, temperaturi inalte, murdarie. In cazul in care pedala nu este actionata,

intre tija de actionare si fundul locasului corespunzator, din piston trebuie asigurat un joc de 0,5-

2,5 mm, caruia ii corespunde o anumita cursa libera a pedalei. Pentru a nu depasi jocul prescris,pedala are un limitator al cursei de revenire. Pedala este prevazuta si cu un limitator pentru cursa

activa, cara este corelata cu volumul necesar a fi vehiculat.

Utilizarea cilindrului principal in doua trepte permite sa micsoreze cursa pedalei, sa se

mareasca raportul de transmitere, fapt ce conduce intr-o serie de cazuri, la evitarea instalarii unui

servomecanism. Ca o particularitate a cilindrului principal, trebuie subliniat faptul ca rezervorul

de lichid este separat de cilindrul propriu-zis. Alimentarea cu lichid a cilindrului se face printr-un

racord. In cazul in care rezervorul nu face corp comun cu cilindrul, acesta se poate monta in

locurile mai usor accesibile.


12/52


Page | 12

Fig.2.3. Cilindru principal(Pompa centrala)

n fig.2.4. se prezint soluia cu doi cilindri principali jumelai 1 i 2, acionai simultan

de pedala 3. Construcia celor doi cilindri principali este asemntoare cu cea a cilindruluiprincipal de la dispozitivul de frnare cu un singur circuit.


13/52


Page | 13

Fig.2.4. Cilindri principali

n fig.2.5. se prezint cilindrul principal n tandem, la care pistonul intermediar 2

deservete, prin dispozitivul cu supape 5, circuitul I al frnelor roilor din fata, iar pistonul

primar 1 cu dispozitivul cu supape, amplasat intre pistoanele 1 i 2 (nu este reprezentat pe

desen), deservete circuitul II al frnelor roilor din spete. Cele doua pistoane se deplaseaz n

cilindrul 7 turnat dintr-o bucata cu rezervorul de lichid, ce este mprit de peretele 6 n doua

compartimente, astfel nct fiecare circuit are rezerva separata de lichid. La acionarea pistonului

1, dup ce garnitura 8 acoper orificiul de compensare A, presiunea din camera D ncepe sa

creasc. Aceasta presiune se transmite asupra pistonului 2, care ncepe sa se deplaseze spre

dreapta. Cnd garnitura 9 nchide orificiul de compensare A, presiunea lichidului ncepe sa

creasc i n camera D, fiind n continuare egala cu cea a lichidului din camera D. Daca n

circuitul II apare o pierdere de lichid, atunci pistonul 1 se deplaseaz spre dreapta, pana cnd

tijele 3 vin n contact (cazul prezentat n figura), iar pistonul 2 va lucra normal. Daca pierderea

de lichid a aprut n circuitul I, atunci, la acionarea pedalei, pistonul 2 se va deplasa spre

dreapta, pana cnd tija 4 ajunge la opritor. Pierderea lichidului dintr-un circuit este sesizata de

ctre conductor printr-o cursa mrit a pedalei de frna.


14/52


Page | 14

Fig.2.4. Cilindru principal in tandem

n fig.2.5. se prezint cilindrul principal cu dou trepte. Utilizarea unui asemenea cilindru

principal este condiionat de diferitele cerine impuse transmisiei dispozitivului de frnare n

diferitele etape ale procesului de frnare.

Fig.2.5. Cilindru principal in trepte


15/52


Page | 15

n prima etap, cnd saboii se deplaseaz pn la realizarea contactului cu tamburul,

fora de acionare trebuie sa fie redus, iar aceasta deplasare sa se fac ct mai rapid. n acest caz

este necesar un raport de transmitere mic pentru a grbi apropierea saboilor de tambur i pentrua micora cursa pedalei de frna. Pentru etapa a doua, cnd se realizeaz frnarea propriu -zis

(apsarea saboilor pe tambur), este necesar un report de transmitere mare, pentru ca fora de

apsare a saboilor pe tambur sa fie suficienta, Cilindrul principal are dou pistoane, 7 i 4, cu

diametre diferite (pistonul 7 are diametrul mai mare), legate rigid ntre ele. n prima etapa a

frnarii, la deplasarea spre dreapta, pistonul 7, la aceeai cursa, evacueaz din cilindru un volum

mai mare de lichid dect pistonul 4. Datorita acestui fapt o parte din lichid trece din cavitatea 6

n cavitatea 2 prin orificiile 3 din pistonul 4, deformnd garnitura acestuia. n acest caz, raportulde transmitere este determinat de suprafaa corespunztoare diferenei dintre diametrele

pistoanelor 7 i 4. Dup ce saboii vin n contact cu tamburul fora rezistena care se opune

deplasrii pistoanelor creste mult. n consecin, sub aciunea presiunii ridicate a lichidului se

deschide supapa cu bila 5, iar presiunea lichidului din cavitatea 6 scade, deoarece lichidul trece

prin canalul oblic din pistonul 7 n spatele acestuia. n aceasta etapa, raportul de transmitere se

mrete, deoarece suprafaa pistonului 4 este mai mica. Contactul 1 servete la comanda

semnalizatorului stop.

Utilizarea cilindrului principal n dou trepte permite s se micoreze cursa pedalei, s se

mreasc raportul de transmitere, fapt ce conduce, ntr-o serie de cazuri, la evitarea instalrii

unui servomecanism. Ca o particularitate a cilindrului principal prezentat trebuie subliniat faptul

ca rezervorul de lichid este separat de cilindrul propriu-zis. Alimentarea cu lichid a cilindrului se

face prin racordul 8. n cazul n care rezervorul nu face corp comun cu cilindrul, acesta se poate

monta n locurile mai uor accesibile.

n fig.2.6. se prezint cilindrul principal la care cilindrul propriu-zis 1 amplasat n

interiorul rezervorului 2. La aceasta construcie este exclus posibilitatea ptrunderii aerului n

cilindrul hidraulic la frnare si, prin urmare, orificiul necesar nu mai este necesar. n schimb

orificiul de compensare 3 se menine. Dup supapa de reinere 4 i supapa de evacuare 5 se afla

racordul 6 al semnalizatorului stop. Supapa 7 servete la eliminarea aerului din circuitul

hidraulic.


16/52


Page | 16

Fig.2.6. Cilindru principal avand cilindru propriu-zis

in interiorul rezervorului

5. CILINDRII DE LUCRUDin punct de vedere constructiv, cilindrii de lucru pot de tipul:

- cu doua pistoane fig.2.7.

Fig.2.7.

- cu un singur piston fig.2.8; fig.2.9; fig.2.10.


17/52


Page | 17

Fig.2.8. Fig.2.9.

Fig.2.10.

In unele cazuri, cilindrul de lucru poate fi in trepte, adic pistoanele sunt cu diametre

diferite, pentru a obine presiuni egale intre garniturile de friciune si tambur, pentru cei doi

saboi.

Dup locul de dispunere cilindrii de lucru pot fi:

- interiori (n roat) fig.2.11;


18/52


Page | 18

Fig.2.11.

- exteriori fig.2.12;

Fig.2.12.

In general la autoturisme, diametrele cilindrilor de lucru de la franele rotilor din

fata(fig.2.14, fig.2.15) sunt cu 30-40% mai mari decat la franele rotilor din spate(fig.2.13),

pentru a tine seama de incarcarile dinamice ale puntilor in timpul franarii.


19/52


Page | 19

Fig.2.13.

Fig.2.14. Fig.2.15.

6. CONDUCTE DE LEGTURSe deosebesc dou tipuri de conducte de legtur:

- rigide;

- elastice.

Acestea se dispun intre cilindrul principal si cilindrul de lucru pe trasee ndeprtate desurse de cldur, protejate de lovituri sau frecri ce pot produce uzura lor.

Conductele rigide sunt confecionate din otel, alama sau cupru. Cele mai utilizate sunt

conductele din hotel, avnd suprafaa interioara acoperita cu cupru iar suprafaa exterioara cu o

protecie anticorosiva. Conductele rigide trebuie sa reziste la o presiune de 150-200daN/cm2. Se

fixeaz pe cadru cu cleme. Se recomanda evitarea ndoirii acestora cu raze de curbura prea mici.

Conductele elastice se utilizeaz la asamblarea cu conductele rigide a elementelor

dispozitivelor de frnare care sunt dispuse pe partea nesuspendata a autovehiculului. Sunt


20/52


Page | 20

confecionate din cauciuc cu inserii textile, avnd la capete manoane speciale din otel pentru

racordare. Conductele elastice ce fac legtur cu frnele roilor de direcie sunt protejate, in

exterior, cu spirale de sarma iar lungimea lor se stabilete astfel nct, la bracajele maxime aleroilor de direcie, sa nu fie tensionate. Conductele elastice de la transmisia hidraulica trebuie sa

reziste la o presiune de minimum 350 daN/cm2.


21/52


Page | 21

III. Transmisia hidraulic cu servomecanismLa automobile cu masa totala mai mare de 3,500kg, la tractoarele grele care lucreaz cu

viteze mari, precum si la autoturismele de clasa mijlocie si mare prevzute cu frne cu coeficient

de eficacitate redus fora conductorului aplicata pe pedala de frna nu mai asigura o frnare

suficient de eficace. Datorita acestui fapt, dispozitivele de frnare cu transmisie hidraulica mai au

in componenta un servomecanism care asigura o cretere suplimentara a presiunii lichidului din

conducte. In cazul utilizrii transmisiei hidraulice cu servomecanisme, cursa maxima a pedalei,

in general nu depete 40-50 mm, ceea ce sporete mult comoditatea conducerii automobilului.

De asemenea fora necesara acionarii pedalei, se reduce in prezenta servomecanismului lajumtate din valoarea acesteia in cazul transmisiei simple.

In funcie de sursa de energie utilizata se deosebesc urmtoarele tipuri de

servomecanisme:

- servomecanism cu depresiune (vacumatic), care utilizeaz energia depresiunii create in

colectorul de admsie a M.A.S, sau de o pompa de vacuum antrenata de motorul autovehiculului;

- servomecanism pneumatic, care utilizeaza energia aerului comprimat debitat de un compresor

antrenat de motorul autovehiculului;- servomecanism hidraulic, care utilizeaza energia hidraulica generata de o pompa antrenata de

motorul autovehiculului.

1.TRANSMISIA HIDRAULICA CU SERVOMECANISM VACUMATICSe utilizeaz mai ales la autoturismele europene de capacitate cilindrica medie si mare,

precum si la unele autocamioane uoare.

In cazul in care servomecanismul se defecteaz, automobilul va putea fi frnat, si numai

cu presiunea data de ctre cilindrul principal acionat cu efortul conductorului.innd seama de faptul ca depresiunea din colectorul de admisie depinde de regimul de

funcionare al motorului, pentru a realiza o depresiune mai uniforma, in unele cazuri, intre

colector si servomecanism se introduce un rezervor de vacuum. Unele autoturisme prevzute cu

un astfel de rezervor mai au si o pompa auxiliara, care la nchiderea contactului motorului este

pusa in funciune, realiznd depresiune in rezervor.

In calcule, depresiunea din colectorul de admisie al motorului se ia de 0,5 daN/cm2, iar

presiunea data de servomecanism de 100-120daN/cm2

.


22/52


Page | 22

Servomecanismele vacumatice se pot utiliza numai la automobilele echipate cu motoare

cu aprindere prin scanteie(M.A.S).

Fig.3.1.

n fig.3.1 se prezint cteva scheme de dispozitive cu transmisie hidraulica, cu

servomecanism vacuumatic. Se deosebesc servomecanisme cu acionare directa de la pedala

(cnd servomecanismul formeaz cu cilindrul principal un ansamblul comun, fig.3.1, b i c) i

servomecanisme cu acionare indirecta, prin presiunea data de cilindrul principal, care este o

construcie separata (fig.3.1, a i b).din analiza soluiilor prezentate rezult c servomecanismul

poate aciona asupra ambelor circuite, cnd acestea nu sunt independente (fig.3.1, a i b), separat

pe fiecare circuit (fig.3.1,c) sau numai asupra circuitelor frnelor din fata (fig.3.1, d).


23/52


Page | 23

Fig.3.2.

Fig.3.3.

n fig.3.4 se prezint servomecanismul vacuumatic cu acionare indirect, legat fiind cu

cilindrul principal prin racordul 15 i cu colectorul de admisie al motorului prin racordul 16. La

apsarea pedalei de frna, lichidul din cilindrul principal intr n servomecanism prin racordul

15, ajungnd n cilindrul 3 prin orificiul din pistonul 2. Sub presiunea lichidului, supapa deevacuare 4 se deschide, permindu-i acestuia s ajung la cilindrii de acionare de la roti, care

nu sunt cu circuite independente. n acelai timp o parte a lichidului ajunge n cilindrul pistonului

5 care este n legtura cu diafragma 6.

La deplasarea spre dreapta a pistonului 5, i deci i a diafragmei 6, supapa de vid 14 se nchide,

iar supapa de aer 9 se deschide. n felul acesta aerul intra prin conducta 17 (prevzut la capt cu

un filtru), supapa 9 i conducta de egalizare 19 n camera de aer 11. Diferena de presiune dintre

camera de aer i camera vacuumatic 13 va deplasa membrana 12 cu tija 19 spre dreapta,


24/52


Page | 24

comprimnd arcul 8. Prin deplasarea tijei membranei, orificiul din piston va fi astupat de bila 1

din captul tijei. n felul acesta presiunea lichidului din cilindrul 3, care este trimis spre cilindrul

de lucru, se datoreaz, pe de o parte diferenelor de presiune dintre camerele 11 i 13 (ceacioneaz supapa membranei 12) i pe de alta parte, efortul conductorului care acioneaz

asupra pedalei cilindrului principal. Presiunea din cavitatea 21 i camera 11, n anumite limite,

este proporional cu efortul de la pedala i deci cu presiunea lichidului din cavitatea 22. n cazul

n care pedala de frna este deplasata parial (de ex: 1/3 din cursa) i este oprit, atunci admisia

aerului n cavitatea 21 i camera 11 va continua pana la realizarea echilibrului intre fora care

acioneaz asupra prii din stnga a pistonului 5 i fora determinata de diferenele de presiune

ce acioneaz asupra prii din dreapta a diafragmei 6 i care depinde de cantitatea de aer dinatmosfera ce a intrat n cavitatea 21.

n poziia de echilibru, att supapa 14, cat i supapa 9 sunt nchise, iar fora data de

servomecanism este constanta. Fora maxim dat de servomecanism corespunde poziiei

extreme din dreapta pistonului 5, cnd supapa 9 rmne tot timpul deschis iar n cavitatea 21 i

camera 11 presiunea va fi egala cu presiunea atmosferic.

Fig.3.4.


25/52


Page | 25

La eliberarea pedalei de frn, presiunea din cilindrul principal scade, iar arcul de

readucere deplaseaz pistonul 5 spre stnga i deci i diafragma 6, permind supapei de aer 9 sa

se nchid sub aciunea arcului 20. n acelai timp se va deschide supapa de vid 14, iar camera 13va comunica cu camera 11, permind arcului 8 sa readuc membrana 12, cu tija 19, n poziia

iniial. Pistonul 2, sub aciunea arcului 7, revine n poziia iniial, iar lichidul se rentoarce n

cilindrul 3 prin supapa de reinere 18. La defectarea servomecanismului, frnarea se realizeaz

numai sub aciunea presiunii lichidului trimis de cilindrul principal. Servomecanismul prezentat

are avantajul ca se monteaz cu un agregat suplimentar n transmisia hidraulica obinuit. Ca

dezavantaje mai importante ar fi complexitatea constructiva i o compactitate insuficient.

Fig.3.5.

n fig.3.5 se prezint o seciune prin ansamblul servomecanism vacuumatic - cilindru

principal, utilizat la automobilele FIAT, prevzute cu doua circuite de frnare. Acesta consta, n

principiu, din cilindrul principal 1 i dintr-o camera vacuumatic, mprit de pistonul 37, n

camera anterioara 18 i camera posterioar 34. Depresiunea din colectorul de admisie al

motorului se transmite servomecanismului prin racordul 16. Servomecanismul este de tipul cu

acionare hidraulica. Cnd pedala de frna este liber, camera anterioar 18 este n legtur cu

camera posterioar 34, prin intermediul canalului 19 din piston, spaiului din jurul capului

supapei 20 i canalului 33. Rezult c n cele dou camere exist aceeai depresiune, iar pistonul

37 este meninut de arcul39 n partea dreapta a camerei vacuumatice. La acionarea pedalei de


26/52


Page | 26

frna, tija 26 se deplaseaz spre stnga i odat cu aceasta i corpul supapei 20, discul din

cauciuc 35 i tija 17 (care acioneaz pistonul primar al pompei centrale). Deplasarea spre stnga

a corpului supapei 20 face ca garnitura 22, sub aciunea arcului 28, sa se deplaseze pana seaeaz pe scaunul din corpul pistonului 37, izolnd canalul 19 de canalul 33.

Prin deplasare n continuare, corpul 20 se desprinde de garnitura i permite arcului, care

ptrunde prin filtrul 25, sa treac pe lng tija 26 i canalul 33 n camera posterioar 34. Datorit

diferenei de presiune dintre cele doua camere, pistonul 37 se va deplasa spre stnga, acionnd

prin intermediul discului 35 tija 17 i mrind astfel fora ce se exercita pe tija.

Sub aciunea tijei , discul din cauciuc 35 se va extruda, ptrunznd n orificiul corpului

20, pe care-l deplaseaz spre dreapta, pana la contactul cu garnitura 22, iar depresiunea dincamera posterioar se reduce n funcie de efortul la pedala. Daca efortul la pedala este mare,

discul 35 se reduce la forma iniial, ier supapa 20 este complet deschisa i n camera posterioar

se stabilete presiunea atmosferica, cnd servomecanismul dezvolta fora maxima

n cazul n care servomecanismul de defecteaz, automobilul va putea fi frnat i numai

cu presiunea data de ctre cilindrul principal acionat cu efortul conductorului.

2.TRANSMISIA HIDRAULICA CU SERVOMECANISM PNEUMATICServomecanismele vacuumatice nu pot dezvolta forte mari si de aceea la automobilele cu

masa mare se folosesc servomecanisme care utilizeaz energia aerului comprimat.

Servomecanismele pneumatice se utilizeaz mai ales la autocamioanele si autobuzele care sunt

prevzute cu o sursa de aer comprimat fie pentru frnarea remorcilor, fie pentru deschiderea

uilor etc.

Servomecanismele pneumatice pot fi de tipul cu acionare directa (de la pedala) sau

indirecta (prin presiunea data de cilindrul principal)n fig.3.6 se prezint schema i modul de funcionare a servomecanismului pneumatic cu

acionare direct, la care supapa de reacie are i rolul de robinet pentru comanda frnarii

remorcii. La apsarea pedalei 1, tija 2 acioneaz levierul 3, care comanda tija 4, cat i tija 6. Prin

intermediul tijei 4 este comandat cilindrul principal hidraulic prevzut cu rezervorul 5, iar prin

tija 6 pistonul de reacie 7.

Prin deplasarea spre dreapta a pistonului de reacie 7 se nchide orificiul central al tijei

sale 8 i se deschide supapa cu disc 9. n aceasta situaie, aerul comprimat, care vine de la


27/52


Page | 27

rezervor prin conducta 10, trece spre conducta de frnare a remorcii 11 i camera posterioar 12

a cilindrului pneumatic 13. Fora creata la aciunea arcului comprimat asupra pi stonului 14 se

adaug la fora transmisa tijei 4 de la pedal, mrind astfel presiunea lichidului din cilindrulprincipal. Proporionalitatea dintre efortul da pedal i presiunea aerului din camera 12 se

realizeaz prin intermediul pistonului de reacie 7.

Fig.3.6.

3.TRANSMISIA HIDRAULICA CU SERVOMECANISM HIDRAULICServomecanismele hidraulice utilizeaz energia hidraulica generata de o pompa antrenata

de motorul automobilului. Acestea se folosesc in cazul in care pe automobil exista si alte

agregate consumatoare de energie hidraulica. De asemenea servomecanismele hidraulice se

utilizeaz si la tractoarele grele care lucreaz cu viteze mari. Alimentarea servomecanismului in

acest caz se poate realiza cu o pompa independenta, de la pompa servodirectiei sau de la sistemul

hidraulic principal al tractorului. Se recomanda ca acumulatorul hidraulic al servomecanismului


28/52


Page | 28

sa aiba o capacitate de 15-20 franari, iar presiunea de incarcare de 50-70daN/cm2.

Schema de principiu a servomecanismului hidraulic cu acionare direct este prezentat

n fig.3.6. n cazul n care pedala de frna nu este acionat, lichidul trimis de pompa hidraulica 2n servomecanismul 3 este evacuat n rezervorul 1, datorita comunicaiei care exista intre

conducta pompei i cea a rezervorului.La frnare, comunicaia dintre conducte se ntrerupe, iar

lichidul trimis de pompa acioneaz asupra pistonului cilindrului principal. Servomecanismul

hidraulic se caracterizeaz printr-o sigurana sporita i printr-un timp redus de intrare n

funciune. Datorita unor presiuni de lucru foarte mari, servomecanismul este compact.

Fig.3.6.

n fig.3.7 se prezint construcia ansamblului servomecanism hidraulic-cilindru principal.

La acionare pedalei de frna, tija 1 deplaseaz spre dreapta plungerul 2, al crui orificiu central

este nchis de ctre bolul 8, dispus n pistonul 3. Prin nchiderea orificiului din plunger, uleiul

trimis de pompa hidraulica prin conducta 4 nu se mai evacueaz prin conducta 9. Datorita

diferenei de diametre dintre pistonul 3 i plungerul 2, presiunea lichidului trimis de pompa

hidraulica va deplasa spre dreapta pistonul 3 al cilindrului principal n tandem 5, realiznd

frnarea. Supapa de sigurana 6 limiteaz presiunea maxima din sistem la valoriprescrise, iar

burduful 7 protejeaz ajutajele plugarului mpotriva ptrunderii impuritilor. n cazul defectrii

servomecanismului, cilindrul principal poate fi acionat direct de la pedala de frn.


29/52


Page | 29

Fig.3.7


30/52


Page | 30

IV. Sistemul electronic de siguranta ABS-UL

ABS inseamna in limba engleza Antilock Braking System, adica sistem pentru prevenirea

blocarii la franare. ABS-ul face parte dintre sistemele de siguranta activa.

Sistemul intervine in momentul in care sesizeaza ca, in cazul unei franari prea puternice,

rotile tind sa se opreasca brusc din rostogolire. Blocarea rotilor pe drum alunecos poate face ca

autovehiculul sa intre in alunecare si sa nu mai poata fi mentinut pe traiectorie de catre

conducatorul auto. Senzorii constata riscul de blocare si transmit un semnal catre unitatea de

comanda care va reduce pentru cateva milisecunde presiunea din instalatia de franare, permitand

rotatia rotii. Din acest motiv, la franare, conducatorul auto simte in pedala o pulsatie.

Marele avantaj al sistemului este ca permite manevrarea autovehiculului (pentru evitarea

unui obstacol, de exemplu) chiar si daca se franeaza puternic pe carosabil alunecos. In plus,

distanta de franare pe carosabil alunecos se reduce mult fata de franarea fara ABS.

Fig.4.1


31/52


Page | 31


32/52


Page | 32

V. Cercetare1.Analiza macroscopic

Analiza macroscopic esteo metod care presupune examinarea cu ochiul liber, cu lupa

sau cu ajutorul stereomicroscopului la mriri reduse (sub 50 X) a semifabricatelor, a pieselor sau

a probelor special pregtite n acest scop (prin rupturi sau secionri). Prin acest tip de analiz se

pot obine informaii preliminare legate de proprietile mecanice, tehnologice sau chiar de

natur chimic ale materialului studiat, la tehnologia de obinere (turnare, deformare plastic,

sudare, acoperire galvanic etc.), dar i cu privire la condiiile de exploatare (ruperi la solicitri

statice sau prin oboseal, pete de coroziune etc.).

Microscopia optic utilizeaz o surs de lumin alb (fotoni), care este direcionat ctre

suprafaa probei analizate, iar lumina reflectat de aceasta este captat i proiectat ctre ocular,

unde se poate observa imaginea mrit. Pe traseul luminii de la surs la obiectiv i ctre ocular

exist o serie de lentile, prisme, filtre i diafragme care ajut la filtrarea i corectarea fascicolului

de lumin, imaginile obinute fiind n tonuri de gri. Plecnd de la modul cum fascicolul de

lumin iese din obiectiv i lovete suprafaa probei analizate se cunoate c exist 3 moduri de

vizualizare: n cmp luminos, n cmp ntunecat i oblic, fiecare dintre acestea av nd avantajele

proprii iar cea mai ntlnit fiind prima dintre acestea. Pregtirea probelor metalografice a fostefectuat n conformitate cu STAS 4203-74, cuprinznd etape ca debitarea, planarea, lefuirea,

lustruirea i atacul metalografic al suprafeelor probelor analizate: Microscoapele metalografice

sunt microscoape optice, la care se analizeaz probe opace n lumina reflectat (materialele

metalice, ceramice, compozite, etc.), pe suprafeele special pregtite ale acestora. Acestea sunt

destinate cercetrii incluziunilor nemetalice, granulaiei structurale, naturii, mrimii, formei i

distribuiei constituenilor structurali.

Principalele elemente componente ale microscopului metalografic:

Microscoapele metalografice optice sunt alcatuite in principal dintr-o serie de sisteme,

care conlucreaza pentru formarea imaginii, ce va fi redata la nivelul ocularului sau al altor

mijloace de redare a imaginii:

Sistemul optic Sistemul de iluminare

Sistemul mechanic de reglaj


33/52


Page | 33

Sistemul foto-videoA. Sistemul optic cuprinde obiectivul,ocular si o serie de filtre, prisme si

oglinzi care ajuta la formarea imaginii.a) Obiectivul este un system compus, convergent, format dintr-o lentil plan-convexa

care realizeaza imagnea marita a obiectivului si o serie de lentil care corecteaza

defectele primei lentile.

b) Ocularul este o lentil plan convexa, care mareste imaginea intermediara data deobiectiv si corecteaza unele defecte optice. Ocularele pot fi:

Obisnuite-tip Huygens, care nu corecteaza imaginea data de obiectiv.

De compensatie-asociate cu obiective apocromatice, carora le corecteaza defecteleramase.

De proiectie sau fotooculare-utilizate cu obiective apocromatice sau semiapocromatice.B. Sistemul de iluminare se compune din sursa de lumina, diafragme, lentil,

prisme, filtre de lumina.

a) Sursa de lumina poate fi o lampa cu incandescenta sau cu filament cat maiconcentrate pentru a putea fi situate in focarul unei lentil convergente (lentil

colectoare) alimentata la un transformator de tensiune.

b) Diafragmele utilizate sunt de aperture si de camp. Diafragma de aperture permitereglarea diametrului fasciculului de lumina si deci a luminozotatii probei.

Diafragma de camp limiteaza zona analizata in campul ocularului. Pentru contrast

maxim se recomanda deschiderea minim permisa a diafragmelor.

c) Lentilele si prismele cat si obiectivul transmit imaginea sursei de lumina si adiafragmei de aperture pe suprafata analizata.

d) Filtrele de lumina au rolul de a imbunatati calitatea imaginii.C. Sistemul mechanic de reglaj, orice microscop prezinta un stativ pe care

sunt dispuse sistemul optic, de iluminare si masuta cu proba. Prin sisteme

surubpiulita si diafragmele au posibilitati de centrare fata de axul optic,

ceea ce asigura o iluminare perpendiculara, uniforma.

D. Sistemul foto-video marimea imaginii furnizate de un microscop opticeste limitata theoretic la aproximativ 2000 de ori. Pentru o mai buna

precizie a imaginilor, se utilizeaza microscoapele electronice.


34/52


Page | 34

Camera video utilizata in laboratorul de Studiu Materialelor este de tipul DK3000 are o

rezolutie de 3,1 megapixeli (2048x1536), insa datorita senzorului de imagine, proiecteaza pe

calculator o imagine cu o rezolutie mai mica VGA (640x480). Se poate conecta si la uncomputer portabil prin USB si genereaza fisiere AVI, JPEG, BMP, TIFF si RAW.

Fig.5.1. Schema modului de funcionare a microscopului optic cu reflexie; 1 ochiomenesc sau sistem de achiziie foto/ video; 2 ocular; 3oglind circular; 4 lentil

convergent; 5 surs de lumin; 6 obiectiv; 7oglind parabolic.

Modul de funcionare al microscopului optic cu reflexie este prezentat schematic n

imaginea de mai sus. Razele de lumin divergente ce sunt emise de sursa de lumin S sunt

transformate ntr-un fascicol paralel de ctre o lentil colector convergent C, ce este reflectat

de ctre oglinda inelar (3) orientat la 45 spre oglinda parabolic Op, n interiorul creia este

dispus obiectivul, ajungnd apoi pe suprafaa probei de analizat. Suprafaa oglind a probei

reflect razele ctre ocular prin interiorul oglinzii inelare (3), astfel nct se formeaz o imagine

virtual mrit, observat de ochiul omenesc direct, prin ocular sau prin intermediul unui sistem

video.


35/52


Page | 35

Utiliznd aceast etap a studiului materialelor metalice, am realizat primele caracterizri

ale aliajelor, prin studierea suprafeelor semifabricatului, identificarea defectelor de suprafa

rezultate n urma elaborrii acestuia. Chiar dac de cele mai multe ori, aceast etap nu ofermulte informaii legate de structura intern a materialului, este util n direcionarea

cercettorului ctre acea zon din material care poate prezenta mai mult interes sau poate aduce

informaiile necesare legate de starea materialului i implicit scutirea acestuia de eforturi i

costuri suplimentare. n cazul probelor studiate acest tip de analiz s-a dovedit a fi foarte util

datorit caracteristicilor materialului i a dimensiunilor foarte mari ale grunilor metalografici

(uneori cu un diametru de peste 1 mm).

Materialul din care este fabricat etrierul de frana este un otel perlitic laminat la caldrezistent la..

200X 400X

Fig..

Microscopul optic LEICA DMI5000 M este unul din microscoapele ce se preteaz la un

studiu detaliat asupra aliajelor obinute, prin aceast metod. Microscopul optic Leica HCS ajut

la obinerea unor imagini clare la o putere de mrire mult superioar a capacitii de mrire a

microscoapelor din categoria sa: Softul utilizat este compus din 2 aplicaii (QCapture Pro,

IQmaterials) cu ajutorul crora au fost obonute imagini ale structurii aliajelor studiate,

distribuia fazelor, dimensiunea grunilor i a limitelor dintre acetia i omogenitatea acestora.

Modulul de determinare a dimensiunii grunilor metalografici utilizeaz standardul ASTM

E112. Acesta determin automat limita dintre gruni i o reprezint prin linii virtuale pe


36/52


Page | 36

imaginea analizat, apoi calculeaz i red valoarea dimensiunii grunilor. Aceast funcie

permite: - definirea simpl i precis a limitelor dintre gruni; - controlul i recunoaterea

limitelor dintre gruni cu diferite modele i opiuni de potrivire; - adugarea sau ndeprtarealimitelor de gruni ce sunt omise de funcia de auto-detectare; - recunoaterea limitelor de

gruni;

Fig.5.2.Microscop optic modern, tip LEICA DMI5000 M

Pregatirea probelor pentru microscopia metalografica optica

Probele materialelor metalice ce vor fi studiate la laborator,vor fi pregatite in prealabil

prin efectuarea urmatoarelor operatii:

Alegerea locului de debitare.

Aceasta prima operatie cuprinde studiul macroscopic al sursei viitoarei probe,iar zona

debitata sa cuprinda cat mai multe informatii cu privire la materialul pe care il vom studia la

microscop.

Locul de prelevare trebuie astfel ales incat proba sa fie reprezentativa pentru materialul

cercetat,sa corespunda scopului cercetarii si sa contina structura caracteristica precum si

variatiile posibile de structura putandu-se analiza cele 3 zone:

-zona materialului de baza;

-zona materialului influentat termic;

-zona materialului de adaos.


37/52


Page | 37

In cazul pieselor turnate se vor lua probe din fiecare zona caracteristica de

solidificare.Pentru table,platbande si benzi se vor pregati doua fete:in directia laminarii si

perpendicular pe aceasta pentru a evidentia anizotropia introdusa de deformarea plastica.Structura medie se releva prin luarea unei probe la o treime din latimea tablei.Impuritatile

si segregatia se evidentiaza prin luarea unei probe din axa tablei.

Pentru bare si tevi proba va fi luata prin sectionare longitudinala.

In cazul pieselor rupte,proba va fi luata din imediata apropiere a suprafetei de

rupere,cuprinzand-o si pe aceasta,iar prin comparare se va lua inca o proba din zona materialului

neafectat.

La piesele tratate termochimic(cementare,nitrurare),proba va cuprinde si stratulexterior.Daca stratul este foarte subtire,este indicat ca taierea sa se faca inclinat.In cazul

imbinarilor sudate se analizeaza in sectiune transversala cordonuli de sudura.

Prelevarea probelor metalografice trebuie astfel realizata incat sa nu produca modificari

in structura materialului.Se vor evita procedee care produc deformari(cu dalta,cu foarfeca) sau

care provoaca incalzirea materialului (taiere cu flacara oxigaz).

O taiere corecta se executa cu fierastraul mecanic sau prin aschiere pe masini

unelte,folosind racirea continua.

In cazul materialelor metalice dure(peste 400 HB) taierea se face cu discuri abrazive sau

prin electroeroziune,de asemenea cu racire continua.

In cazul semifabricatelor sau pieselor de dimensiuni mari,se admite taierea oxiacetilenica

sau mecanica,da zona influentata termic sau prin deformare trebuie alaturata ulterior prin

prelucrare mecanica.

Planarea suprafetelor se poate realiza manual cu ajutorul pilelor sau mecanic cu ajutorul

frezelor sau a polizorului,cu evitarea incalzirii suprafetelor.In cazul in care dimensiunile probei

nu permit manipularea lor in conditii de securitate a muncii,acestea vor fi inglobate in rasini

sintetice inaintea inceperii operatiei.

Slefuirea suprafetelor se executa cu ajutorul hartiilor metalografice (particule abrazive de

carbura de siliciu sau electrocorindon pe suport de hartie sau panza) notate conform STAS 1753-

76 dupa marimea libera a ochiului sitei in sutimi de mm sau dupa notatia internationala:numar de

ochiuri/tol liniar.

Slefuirea are ca scop obtinerea unei suprafete perfect plane,fara zgarieturi,cu grad inalt de

slefuire.Slefuirea se poate executa manual sau mecanic,uscat sau umed.


38/52


Page | 38

In cazul slefuirii manuale hartia metalografica se aseaza pe o placa de sticla,montata,prin

intermediul unei placi de cauciuc,pe un suport de lemn.Proba usor apasata se misca numai intr-o

singura directie printr-o miscare alternativa.Slefuirea se executa pe minim 8 hartii metalografice pornindu-se de la granulatia 150 sau

180 pana la 800-1000,iar la fiecare schimbare a hartiei proba va fi spalata si rotita cu 90

grade,astfel incat rizurile noi sa formeze un unghi drept cu cele precedente.Se trece la

urmatoarea hartie metalografica,atunci cand s-a constatat,ca au disparut toate rizurile de la

slefuirea anterioara.

La sfarsitul operatiei,proba va fi spalata sub jet de apa pentru a indeparta urmele de

abraziv sau praf metalic si se usuca prin tamponare sau plasarea acesteia in aer cald.In cazul slefuirii mecanice,se folosesc masini de slefuit verticale sau orizontale la care

hartia metalografica este fixata pe discuri rotitoare.

Slefuirea umeda,aplicata mai ales la slefuirea mecanica,se efectueaza sub jet continuu de

apa,utilizand hartii metalografice hidrofile.In timpul slefuirii,proba nu trebuie sa se incalzeasca

la temperaturi peste 100 grade C.

Lustruirea probelor metalografice are ca scop obtinerea unei suprafete plane cu luciu

oglinda.Lustruirea se poate executa mecanic,electrolitic sau chimic.

a)Lustruirea mecanica.Se face cu masini de lustruit prevazute cu un disc rotitor pe care

se fixeaza o pasla de lana,postav,fetru,catifea,in functie de materialul probei.

Lustruirea se realizeaza cu agenti de lustruire,cu care se impregneaza materialul pe care

se lustruieste.Cel mai frecvent se foloseste alumina(Al2O3),oxidul de magneziu (MgO) sau

oxidul de crom (Cr2O3).La lustruirea mecanica se evita incalzirea probei prin racire cu apa.

Pentru a obtine o suprafata uniform lustruita proba trebuie rotita continuu si deplasata in

contra sensului de rotatie a discului.In caz contrar,in urma constituentilor duri,pot apare zone

nelustruite ca umbre.

Un exemplu de lustruire cu bune rezultate este urmatorul:se aseaza,la jumatatea razei

discului o proba metalografica paralelipipedica,cu una din laturi contra sensului de rotire a

discului,si se mentine sub apasare relativ puternica 1 minut;se roteste apoi proba cu 90

grade,aducand o noua latura in pozitia initiala,si se men tine sub apasare 1 minut.Dupa patru

minute cand se ajunge la pozitia initial,se mentine proba un minut,in zona marginala a

discului,sub o apasare foarte usoara si se roteste usor dupa cele patru laturi.


39/52


Page | 39

Pentru o proba cilindrica se respecta aceleasi etape in raport cu doua diametre

perpendiculare ale suprafetei de lustruit.

Proba lustruita,care trebuie sa prezinte aspect de oglinda,se spala cu apa se tamponeazade vata,se degreseaza cu alcool si se usuca prin tamponare pe hartie de filtru sau in curent de aer

cald.

Verificarea lustruirii se face la microscop la o marire de 100 x.Pe proba se vor observa

incluziunile nemetalice sau grafitul din fonte,fisurile sau defectele de pregatire.

Spre deosebire de slefuire,care are la baza un proces de abraziune a suprafetei,prin

lustruire mecanica asperitatile se niveleaza prin "curgerea" materialului.Suprafata probei este

puternic deformata la rece (ecruisata).

b)Lustruirea chimica

Procedeul este recomandat materialelor deformate plastic si in cazul cand nu se impun

conditii servere cu privire la calitatea probei.Este un procedeu foarte rapid,care inlocuieste

slefuirea si lustruirea de lunga durata.

La lustruirea chimica,proba slefuita pe hartie de granulatie 150,este imersionata cu

suprafata de lustruit intr-o baie de acizi.Are loc o dizolvare mai puternica a metalului,decat in

cazul lustruirii electrolitice,care conduce la nivelarea suprafetei probei.

Atacul metalografic are ca scop punerea in evidenta a constituientilor

structural.Developarea structurii se realizeaza prin atacul suprafetei cu reactivi chimici,in general

solutii de acizi.

Se utilizeaza urmatoarele metode de atac:

a)atac chimic,cand reactivul atata limitele de graunte,dizolva diferentiat grauntii cristalini,in

functie de natura fazelor si dupa orientarea lor cristalografica.

Durata atacului variaza de la cateva secunde la cateva minute in functie de compozitia

chimica si structura materialului probei.Reactivii sunt numerosi,in functie de materialul cercetat

si de scopul urmarit.

In cazul otelurilor si fontelor se foloseste nitalul,care este o solutie de acid azotic 2-5 %,in

alcool etilic.

b)atacul electrolitic se foloseste in instalatia de lustruire electrolitica cu proba plasata de

anod,intr-un regim de electroliza adecvat.


40/52


Page | 40

c) atacul prin formarea unei pelicule de oxid sau sulfura pe suprafata lustruita a

probei.Structura se evidentiaza,deoarece viteza de oxidare sau sulfurare variaza cu natura

grauntilor si orientarea lor.Pe acest principiu se bazeaza atacul prin culori de revenire.Prin incalzire cu aer a probei lustruite se formeaza pe graunti straturi de oxizi

transparenti,de grosimi diferite.Interferenta razelor reflectate de pelicula de oxid si de suprafata

metalica determina culorarea diferita a grauntilor.

d)fara atac chimic,se pot evidentia diferiti constituenti structurali prin capacitatea lor diferita de

reflexie,culoare,denivelarile create la lustruire,ca urmare a duritatii diferentiate.Constituentii

anizotropi(care cristalizeaza in alte sisteme decat cel cubic) se pot evidentia prin analiza la

microscop in lumina polarizata.

200X 500X


41/52


Page | 41

1000X

2. Microscopia electronic cu scanare (SEM)Microscopul electronic cu scanare funcioneaz n mare parte dup principii

asemntoare cu cele ale microscopului optic prin emiterea unui fascicul (de electroni) ce vor fi

accelerai prin sistemul de oglinzi ctre suprafaaprobei care va emite astfel o serie de electroni

secundari (sau electroni retrodifuzai) ce vor fi captai de detector. Fiecare element chimic este

capabil s emit electroni secundari cu diferite energii. n microscopia electronic de baleiaj

(Scanning Elecron Microscopy) denumit n continuare SEM, fascicolul de electroni parcurge

ntreaga suprafaa selectat a probei, detectorii construind o imagine prin realizarea unor hri cu

ajutorul semnalelor identificate la anumite poziii corespunztoare fascicolului.

Analize ce pot fi efectuate utiliznd microscopia electronic sunt:

- obinerea de imagini de morfologie a suprafeelor (imagini de electroni secundari);

- obinerea de imagini de topografie a suprafeelor (imagini de electroni retromprtiai);

- obinerea de imagini de contrast compoziional (imagini de electroni retromprtiai);

- analiza compoziional calitativ i cantitativ (punctiform, pe o direcie sau pe o suprafa);

- distribuia elementelor pe suprafaa probelor.

- n timpul analizei EDX, proba este bombardat cu un fascicul de electroni n interiorul camerei

de lucru a SEM-ului. Electronii din fascicul se lovesc de electronii atomilor probei, destabiliznd

civa dintre acetia pe durata procesului. O poziie eliberat de un electron de pe un strat inferior


42/52


Page | 42

poate fi ocupat de un electron de pe un strat superior. Pentru a fi capabil de acest lucru, acesta

din urm trebuie s cedeze o parte din energie prin emisia de raze X.

Cantitatea de energie eliberat prin transferul electronilor depinde att de stratul de pecare pleac ct i de stratul pe care se fixeaz. n plus, atomii fiecrui element chimic emit

radiaie X cu energie unic specific n timpul acestui proces. Astfel, prin msurarea acestei

cantiti de energie a radiaiei X emis de ctre prob n timpul bombardrii cu fascicul de

electroni, identitatea atomului care a emis radiaia X poate fi stabilit.

Modul de reprezentare al analizei EDX este spectrul EDX . Acesta este doar un mod de

reprezentare al frecventei radiaiei X primit pentru fiecare nivel de energie. Un spectru EDX

prezint, n mod normal, peak-uri corespunztoare nivelelor de energie pentru care au fostrecepionate cele mai multe radiaii X. Fiecare dintre aceste peak-uri este specific unui atom,

deci corespunde unui singur element. Cu ct un peak este mai nalt ntr-un spectru, cu att este

mai mare concentraia elementului n prob.

Analiza EDS va fi efectuat la microscopul cu baleiaj SEM Quanta 200 3D, cu ajutorului

modului de analiz care funcioneaz conectat la acesta. Detectorul cu care se face analiza este

de tip Apollo SDD (Silicon Drift Detector).

Analiza chimic elemental EDX va fi util la stabilirea compoziiei chimice a fiecrui

aliaj experimental studiat i a eventualelor incluziuni sau neomogeniti prezente n material i

determinarea naturii acestora.

Fig.5.3.Schema general de funcionare a unui SEM


43/52


Page | 43

Fig.5.4.Microscopului electronic tip QUANTA 200 3D DUAL BEAM

Sistemul descris anterior este format din patru componente principale (vezi schema de

functionare):

- tun de electroni i/sau ioni: tunul poate fi o surs de electroni sau de ioni (particule). Fasciculul

este emis ntr-un volum spaial mic cu o mprtiere mic unghiular i energie selectabil.

- sistemul de lentile: fasciculul intr n sistemul de lentile electromagnetice i iese pentru a lovi

suprafaa probei.

- unitatea de scanare: semnalul de ncepere a scanrii, intrat n sistemul de deflecie, mic

fasciculul pe un model raster deasupra suprafeei probei. Tensiunea electric se schimb dup

acest model, care furnizeaz informaii seriale despre suprafaa probei. Acest semnal, modulat de

un sistem de detecie, produce o imagine pe ecran.

- unitatea de detecie: particulele ce lovesc proba reacioneaz cu atomii suprafeei de test n

maniere diferite:

- fasciculul de electroni produce trei tipuri de semnal: raze X, electroni i fotoni.

- fasciculul de ioni produce ioni i electroni.


44/52


Page | 44

Fig. Imagini SEM A)1000X SI B)5000X

Fig. Analiza in linie


45/52


Page | 45

Fig.... Harta de distributie

Elemente chimice Wt%

C 04,35

Mn 00,61

Fe 95,04


46/52


Page | 46

3. Difractometrul cu raze X PANalytical XPert PRO MRD

Fig.5.5.Difractometrul de raze X Panalytical XPert Pro MRD i schema cu elementele

de baz din componena difractometrului de raze X Panalytical XPeret Pro MRD

Sistemul de difracie PANalytical XPert PRO este platforma de baz pentru o mare

varietate de aplicaii n difracia cu raze X, att n medii de cercetare tiinific ct i cercetare

industrial. Tehnicile de analiz i caracterizare ce pot fi efectuate cu ajutorul difractometrului

PANalytical XPert PRO MRD sunt foarte variate:

- determinarea compoziiei fazice (calitativ, semicantitativ i cantitativ);

- determinarea dimensiunii de cristalit i a deformrii matricei;

- cristalografie;

- analiza Rietveld;

- analiza microtensiunilor (cantitativ);

- analiza straturilor subiri (compoziie, grosime, rugozitate, densitate);

- analiza texturii pe toate tipurile de material cu orientare preferenial a cristalelor; - msurtori

prin transmisie (proba se poziioneaz ntre folii de kepton); - analiza cristalografic pe probe cu

suprafaa plan sau neregulat; - determinarea dimensiunii medii, a distribuiei dimensionale i a

ariei suprafeei specifice pe nanopulberi;

Caracteristici tehnice ale difractometrului PANalytical XPert PRO MRD:

cu anod de Cu;

-theta;


47/52


Page | 47

Aplicaile ce n care acesta poate fi utilizat sunt:

sub form de pulbere la temperaturambiant;

-un material (n special pentru metale i ceramici) prin

analize de textur;

prin transmisie;

Difractometrul de raze X

1.Aspecte teoretice

Radiatiile electromagnetice sunt produse prin oscilatia sau acceleratia unei sarcini

electrice. Undele electromagnetice au atat component electrice cat si magnetice.Gama acestor

radiatii este foarte larga: undele pot avea frecventa foarte inalta si lungime mica sau frecventa

foarte joasa si lungime mare.

In ordinea descrescatoare a frecventei,spectrul undelor electromagnetice se compune din:

radiatii gama, radiatii X, radioatii ultraviolet, lumina vizibila, radiatii infrarosii, microunde si

unde radio.

Studierea radiatiei X,a permis punerea in evidenta a unor proprietati principale ale razelor

X,utilizare in stiinta,tehnica,medicina, etc. Natura radiatiilor Roentgen (razelor X) a fost stabilita

de catre M. Laue in anul 1912.

a.Sistemul de difractie.Notiuni de baza

Radiatiile X au fost descoperite intamplator in anul 1895 de fizicianul german Wilhelm

Conrad Roentgen, in timp ce facea experimente de descarcari electrice in tuburi vidate. El le-a

numit raze X deoarece natura lor era necunoscuta.Ulterior au fost numite raze (radioatii)

Roentgen, in cinstea fizicianului care le-a descoperit.

Primul tub care a produs raze X a fost conceput de fizicianul William Crookes.

Urmatoarea imbunatatire a fost realizata de William David Coolidge in 1913 prin inventarea


48/52


Page | 48

tubului de raze X cu catod incalzit (tubul este vidat iar catodul emite electroni prin incalzire cu

un current electric auxiliar).

Fizicanul american Arthur Holly Compton a descoperit in 1922 asa numitul effectCompton.Teoria sa demonstreaza ca lungimile de unda ale radiatiilor X si gama cresc atunci

cand fotonii care le formeaza se lovesc. Fenomenul demonstreaza si natura corpuscular a razelor

X.

Studiul radiatiilor X a jucat un rol vital in fizica, in special in dezvoltarea mecanicii

cuantice. Ca mijloc de cercetare, radiatiile X au permis fizicienilor sa confirme experimental

teoria cristalografiei. Folosind metoda difractiei, substantele cristaline pot fi identificate si

structural or determinate. Prin aceste mijloace se pot identifica compusii chimici si se poatestabili marimea particulelor ultramicroscopice.

Razele X se utilizeaza si in industrie, pentru testarea nedistructiva a unor aliaje metalice

si in anumite faze pep arcursul procesului de productie pentru a elimina defectele.

Radiatiile X impresioneaza Solutia fotografica, ca si lumina. Absorbtia radiatiilor depinde

de densitatea si de greutatea atomic. Cu cat greutatea atomic este mai mica, cu atat materialul

este mai usor patruns de razele X.

Metoda roentgeno-structurala are o aplicabilitate larga in ccea ce priveste investigatia

chimica si structural a materialelor arheologice (de exemplu: identificarea pigmentilor den

vopsele, determinarea constituentilor structurali la materialele ceramic, determinarea orientarii

cristalelor, determinarea fazelor metaloce, etc.).

Difractia de raze X este o tehnica analitica non-distructiva versatile folosita la

identificarea si determinarea cantitativa a diferitilor compusi cristalini, cunoscuti sub denumirea

de faze, compusi care sunt prezenti in materialele solide si in pulberi.

Difractia razelor X de catre cristale sta la baza utilizarii acestora in studierea structurii

cristaline a diferitelor material. Pentru inregistrarea si masurarea intensitatii fasciculelor de

radiatii difractate, metoda difractometrica foloseste efectul de ionizare produs de aceste radiatii,

inregistrate de instalatia numita difractometru.

Difractometrul se compune din: trasnformator care furmizeaza tensiune inalta (20 70

kV), sursa de radiatii reprezentata de un generator, goniometru, contor de radiatii si blocul de

amplificare si inregistrare. Fasciculul monocromatic de raze X paraseste anodul, este ingustat de

diafragmesi apoi este orientat spre obicetul de examinat. Legatura dintre unghiul de difractie si

lungimea de unda a razelor folosite este data de relatia lui Bragg:


49/52


Page | 49

n =2 d sin, in care : d- lungimea dintre planele cristalografice

- lungimea de unda a radiatiei folosite

n- numar intreg.Difractometrul functioneaza conform principiului Debye Scherrer, interferenta razelor

fiind masurata pe un contor proportional, datele fiind transmise si interpretate cu ajutorul

calculatorului.

In present, razele X sunt produse in tuburi Roentgen vidate, ce contin un catod

incandescent ca sursa de electroni si un anod sub forma unui tub metallic racit cu apa. La

intalnirea electronilor cu anodul acesta emite radiatii X, care vor avea lungimea de unda in

functie de materialul anodului (in cazul cuprului = 1,54 A).Sistemul de difractie XPert PRO aflat in dotarea laboratorului are in component

urmatoarele elemente de baza:

- o consola, ce reprezinta incinta de lucru;- goniometru, ce reprezinta component principala a difractometrului;- tub ceramic de raze X, montat pe unul din bratele difractometrului, intr-un support

special destinat si echipat;

- racitorare rol de a mentine tubul de raze X la o temperature optima;- module opticepentru razele X incidente si difractate de proba- un suport pentru probe, ce poate fi schimbat in functie de tipul acesteia si de tipul

masuratorii solicitate

- un detector, care analizeaza fasciculului de raze X difractat de catre proba in functie de oserie de parametrii.

In component goniometrului intra:

- tubul de raze X;- soller slit;- fante pentru unghiul incident;- masti (regleaza latimea fasciculului incident);- suportul pentru probe;- fanta pentru razele difractate;- detectorul.

b. Tubul de raze X


50/52


Page | 50

Caracteristicile tehnice la care lucreaza tubul de raze X sunt:

- puterea maxima: 2.2 kW- tensiune maxima: 60 kV- intensitate maxima: 55 mA- setari recomandate pentru capacitate maxima: 40 kV, 55 mA sau 45 kV, 45 mA- randament: 0.2 %

c. Detectorul

Detectorul este un sistem de detectie a razelor X bazat pe tehnologia Medipix2 si este

optimizat pentru a fi utilizat cu radiatie cupru, cu o eficienta de 94 %, dar poate fi utilizat si cu

alte tipuri de radiatii, eficienta acestuia avand de suferit.

Difractometrul de raze XPert PRO MRD aflat in dotarea laboratorului prezinta o

configuratie a componentelor ce poate fi aplicata cu succes in maim ulte domenii, in special in

ceea ce priveste analiza pulberilor, a straturilor subtiri si a probelor compacte (metalice si nu

numai).

Procedura de analiza a unei probe este relative simpla si consta intr-o serie de pas ice

trebuie respectati de catre operator. Astfel, odata pus sub tensiune difractometrul, se porneste

racitorul si apoi difractometrul impreuna cu PC-ul conectat la acesta. Dupa lansarea aplicatiei, se

porneste procedura de pregatire a tubului de raze X prin apasarea butonului BREED. In urma

acestei proceduri, tubul de raze X se videaza, iar anodul si catodul se pregatesc pentru utilizare.

Aceasta procedura poate fi efectuata in doua moduri: rapid sau normal si dureaza intre 5 si 40

minute. Dupa finalizarea acesteia, difractometrul este gata de utilizare si proba poate fi

pozitionata pe suport. Parametrii scanarii pot fi introdusi in sistem prin intermediul softului

special destinat acestei operatiuni si apoi pornita analiza. Analizele ce pot fi efectuate cu ajutorul

difractometrului difera foarte mult in functie de tipul lor si, implicit, timpul de lucru poate fi de

la cateva secunde pana la 20 de ore. Pot fi efectuate analize referitoare la starea cristalina sau

amorfa a unor material, compozitia chimica, prezenta anumitor faze, starea de tensiune reziduala,

grosimea straturilor subtiri etc.


51/52


Page | 51

In timpul scanarii probei, datele colectate de detector sunt analizate si reprezentate

graphic pe monitorul calculatorului sub forma unei difractograme. Dupa finalizarea scanarii, in

functie de datele obtinute, se efectueaza analiza si interpretarea acestora.Tubul de raze X poate emite in doua moduri: linie si punct, in functie de precizia

masuratorii, de dimensiunea probei si de tipul analizei. Un aspect foarte important in ceea ce

priveste fasciculul de raze X este faptul ca de preferinta, acesta se doreste a fi cat mai larg pentru

a se obtine informatii clare cu privire la proba analizata, dar din obligativitatea ca acesta sa nu fie

reflectat si de suportul probei si astfel analiza sa fie compromisa, fasciculul de raze X este

ingustat cu ajutorul fantelor.

Position [2Theta] (Copper (Cu))

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Counts

0

10000

20000

C0.6

Fe0.2

5

Mn1.4

Fe19

Mn;C0.6

Fe0.2

5Mn1.4

C

Fe0.3

Mn2.7

Fe19

Mn;C0.6

Fe0.2

5Mn1.4

CFe0.3

Mn2.7

C0.6

Fe0.2

5

Mn1.4

Fe19

Mn;C0.6

Fe0.2

5Mn1.4

etrier_frana_morariu

Search Unit Cell Result 1


52/52


Position [2Theta] (Copper (Cu))

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Counts

0

10000

20000

1

00

0201

1

0

0

21

11-1

12

1

0

2-21-13

202

2-12

1-2

-3

04

0

1

-2

4

214

2-1-3

1-3

-4

3

-30

06

0

11

-6

etrier_frana_morariu

Search Unit Cell Result 1