Obtinerea piesei semifabricat printr-un procedeu tehnologic de turnare

Obtinerea piesei semifabricat printr-un procedeu tehnologic de turnare

Turnarea, ca procedeu tehnologic este una din cele mai vechi metode de obtinere a pieselor prin punere in forma, dezvoltate de om. Turnarea intervine intotdeauna ca metoda tehnologica distincta la materialele care sunt elaborate in stare lichida sau vascoasa. Impreuna cu prelucrarile prin matritare si cu cele de formare prin sintetizare sunt utilizate in mod nemijlocit la realizarea formei pieselor - spre deosebire de alte prelucrari, unde forma rezulta prin mijlocirea unor procese tehnologice preliminare distincte ( laminare, tragere, forjare libera, aschiere si microaschiere).

Prin turnare se pot realiza forme practic nelimitate, piese cu mase diverse, de la fractiuni de gram si pana la sute de tone, care isi gasesc utilizari in toate domeniile de activitate.

Procesele de executie a pieselor prin turnare se remarca prin urmatoarele avantaje:

- permit realizarea de piese cu configuratii diverse, in clasele de precizie 6..16, cu suprafete de rugozitate Ra=1,6200 μm;

permit realizarea de piese cu proprietati diferite in sectiune (unimaterial, polimaterial);

creeaza posibilitatea obtinerii de adaosuri de prelucrare minime ( fata de forjarea libera, sau prelucrarile prin aschiere);

creeaza posibilitatea de automatizare complexa a procesului tehnologic, fapt ce permite repetabilitatea preciziei si a caracteristicilor mecanice, la toate loturile de piese de acelasi tip;

- permit obtinerea unei structuri uniforme a materialului piesei, fapt ce ii confera acesteia o rezistenta multidirectionala. In general, compactitatea, structura i rezistenta mecanica a pieselor turnate sunt inferioare pieselor similare realizate prin deformare plastica (deoarece acestea poseda o rezistenta unidirectionala, dupa directii preferentiale).

Dintre dezavantajele procedeelor de realizare a pieselor prin turnare se pot enumera:

- consum mare de manopera, indeosebi la turnarea in forme temporare;

- costuri ridicate pentru materialele auxiliare;

- consum mare de energie pentru elaborarea si mentinerea materialelor in stare lichida la temperatura de turnare;

- necesita masuri eficiente contra poluarii mediului si pentru imbunatatirea conditiilor de munca.

Se pot prelucra prin turnare materiale metalice si nemetalice , in productie de serie sau de unicate.

De mentionat ca , prin turnare se pot realiza atat piese/semifabricate dintr-un material unic, sau din cel putin doua materiale ( acoperiri prin turnare statica sau centrifugala, utilizarea turnarii cu insertii, obtinerea prin turnare a materialelor compozite etc.).

Tendinta actuala este de a eficientiza procesele de productie prin reducerea adaosurilor de prelucrare si a operatiilor de prelucrare dimensionala ulterioare. Din acest motiv, procedeele de punere in forma, intre care si turnarea, capata o atentie deosebita, cunoscand un grad mai ridicat de perfectiune si inovare fata de alte procedee.

In functie de domeniul de aplicare al procesului de turnare ( tehnologii mecanice, metalurgice, de mecanica fina, de tehnica dentara, de prelucrari de industria chimica, de constructii etc.), pot exista denumiri specifice, care sunt sinonime.

Principalele denumiri cu care se prezinta in continuare.

Amestecul de formare este materialul din care e realizeaza interiorul formei de turnare ( la turnare in forme temporare), fiind compus din doua elemente: un material granulat, care are rolul de a se modela dupa configuratia modelului si de a umple rama de formare, si un liant, care confera rezistenta si stabilitate formei de turnare, permitand ulterior dezbaterea formei pentru extragerea piesei. Amestecul de formare trebuie sa aiba o buna refractaritate, pentru a rezista la contactul cu topitura, precum si o granulatie corespunzatoare, pentru a asigura etanseitatea peretilor cavitatii formei.

Forma de turnare este scula specifica procesului tehnologic de turnare care contine cavitatea de turnare reteaua de turnare si canalele de evacuare a gazelor. Cu ajutorul ei se realizeaza configuratia ,gabaritul si calitatea suprafetei piesei.

Formarea este denumirea generica a operatiilor prin care se realizeaza forma de turnare; acest termen se refera numai la realizarea formelor temporare     si semitemporare, confectionate din amestecuri de formare. Formele permanente , de tipul matritelor si al cochilelor se realizeaza prin turnare sau forjare, urmate de prelucrari mecanice, tratamente termice si de suprafata .

Extragerea piesei denumeste operatia de scoatere a piesei solidificate din forma de turnare.

Miezul este o parte distincta a formei de turnare, cu ajutorul caruia se obtin golurile interioare ale piese turnate. Miezurile pot fi permanente(la turnare in matrite sau cochile) sau temporare ( la turnarea in cochile sau in forme temporare).Formarea miezurilor se fa ce cu ajutorul cutiilor de miez.

Modelul de turnatorie este o macheta tridimensionala care reproduce aproape identic piesa, marita corespunzator in functie de caracteristica de contractie ala solidificare a materialului piesei si serveste in operatiile de formare.

Mulajul este un model intermediar (negativul formei piesei reale); serveste la realizarea modelului de turnatorie(pozitivul formei piesei).

Reteaua de turnare este partea tehnologica a cavitatii formei de turnare, care contine palnia d turnare, totalitatea canalelor de conducere a materialului lichid spre cavitatea piesei, precum si maselotele. Pentru formarea retelei de turnare se realizeaza modele corespunzatoare.

Turnabilitatea este proprietatea tehnologica a unui material ce defineste capacitatea acestuia de a capata dupa solidificare configuratia geometrica si dimensiunile unei forme geometrice in care se introduce in stare lichida sau lichido-vascoasa. Este o proprietate tehnologica complexa, care determina posibilitatile unui material de a fi prelucrat prin turnare; ea este influentata de marimi fizice precum: fuzibilitatea, fluiditatea, contractia de solidificare etc.

Turnarea este denumirea generica a unor grupe de procese tehnologice de realizare a pieselor semifabricat si/sau finite .

Proprietati de turnare ale metalelor si aliajelor

Turnabilitatea proprietatea tehnologica globala , care reflecta comportarea materialelor in raport cu procedeele tehnologice din grupa turnarii . Ea se exprima prin calificative : foarte buna , buna , satisfacatoare , slaba , nesatisfacatoare .

Fuzibilitatea : este proprietatea materialului de a trece in stare topita .

Fluiditatea: este proprietatea materialului aflat in stare lichida sau vascoasa de a curge si umple toate detaliile cavitatii formei de turnare .

Contractia: este proprietatea materialului metalic de a-si micsora volumul in timpul solidificarii .

Segregarea: este separarea constituentilor unui amestec eterogen astfel incat distributia acestora nu mai este uniforma .

Absorbtia gazelor: exprima proprietatea de a dizolva gaze .

La proiectarea modelelor si a cutiilor de miez trebuie parcurse urmatoarele etape:

-stabilirea rolului functional al piesei - se face pe baza metodei de analiza morfofunctionala a suprafetelor;

-alegerea materialului optim pentru confectionarea piesei - se foloseste metoda de analiza a valorilor optime;

- intocmirea desenului piesei brut turnate - se face pornind de la desenul piesei finite, pe care se adauga:

-A_p - adaosuri de prelucrare, pe toate suprafetele a caror precizii dimensionale si rugozitati nu pot rezulta direct din turnare;

-A_t - adaosuri tehnologice, pentru toate suprafetele a caror configuratie sau pozitie nu poate fi obisnuita direct prin turnare sau in vederea simplificarii formei tehnologice a piesei;

-A_i - adaosuri de inclinare, care faciliteaza scoaterea modelului din forma si a piesei din forma. Valoarea adaosurilor de inclinare depinde de pozitia planului de separatie;

-R_c - adaosuri sub forma razelor de racordare constructive, in scopul de a evita aparitia defectelor de tipul fisurilor si crapaturilor;

-A_c - adaosuri de contractie. Stabilirea acestuia se face in functie de natura materialului de turnat;

-intocmirea desenului modelului - se face pornind de la desenul piesei brut turnate tinandu-se seama de valorile adaosurilor de contractie si de numarul si forma marcilor;

-intocmirea desenului cutiilor de miez - se face tinand cont de configuratia interiorului piesei brut turnate care indica numarul si forma miezurilor.

Alegerea planului de separatie se face tinand cont de urmatoarele recomandari:

sa fie, pe cat posibil, plan de simetrie;

sa fie, pe cat posibil, un plan drept;

sa fie situat in pozitie orizontala;

sa contina suprafata cea mai mare a piesei.

Stabilirea adaosului de contractie, se face utilizand formula:

(mm)

unde: d_m - dimensiunea modelului;

d_p - dimensiunea piesei;

k - contractia liniara

Pentru piesa in discutie am ales ca procedeu de turnare , turnarea in forme permanente statice . Acest procedeu permite obtinerea de piese cu configuratie simpla sau complexa , in serie mare sau masa , o precizie dimensionala mm sau mm; o calitate a suprafetei buna ( Ramm ) , permite obtinerea de piese cu grosimea peretelui de 0,75 - 1 mm cu gauri interioare fmm filetate sau nefiletate .

La acest procedeu metalul sau aliajul lichid se introduce prin cadere libera .

Forma permanenta poarta uzual numele de cochila si este confectionata din aliaje de Al , rezistand pana la 70.000 turnari sau fonte aliate 150.000 turnari .

In peretii semicochilelor (1) si (1') se prelucreaza cavitatea (2) si elementele retelei de turnare : palnia (3) , piciorul palniei (4) , canalele de alimentare (5) si rasuflatorile (6) prin care se elimina gazele (7) . Metalul sau aliajul lichid se introduce prin reteaua de turnare in cavitatea de turnare (10) . Pentru scoaterea piesei din cochila se actioneaza dispozitivele (12) prin rotatie (a) sau prin translatie (b) si cu ajutorul unor dispozitive (12) . Deoarece se formeaza o cantitate mare de gaze la contactul dintre metalul sau aliajul lichid si peretii reci ai cochilei in planul de separatie X-X pot fi prevazute orificii de felul celor prevazute in figura sau in peretii cochilei pot fi prevazute orificii (13) infundate cu dopuri rotunjite (14) .