Tehnologii de Fabricare Si Asamblare A Autovehiculelor [PDF]

Zitiervorschau

NICOLAE ŢUREA

TEHNOLOGII DE FABRICARE ŞI ASAMBLARE A AUTOVEHICULELOR

EDITURA UNIVERSITĂŢII TRANSILVANIA DIN BRAŞOV 2009

1

PROF. DR. ING.

NICOLAE ŢUREA

TEHNOLOGII DE FABRICARE ŞI ASAMBLARE A AUTOVEHICULELOR

EDITURA UNIVERSITĂŢII TRANSILVANIA DIN BRAŞOV 2009

2

CUPRINS 1. Introducere ..........................................................................................................7 2. Procese de producţie ..........................................................................................9 2.1. Definirea procesului de producţie ............................................................... 10 2.2. Tipuri de procese de producţie ................................................................... 11 2.3. Caracteristicile proceselor de producţie...................................................... 11 Producţia individială sau de unicate................................................................... 11 2.4. Ciclul de productie ...................................................................................... 13 2.5. Tehnologicitatea producţiei de autovehicule............................................... 14 Cerinţe impuse pentru asigurarea tehnologicităţii: ............................................. 14 Indici pentru aprecierea tehnologicităţii.............................................................. 14 Asigurarea tehnologicităţii construcţiei autovehiculelor...................................... 15 2.6. Producţia la nivel global.............................................................................. 17 2.7. Rezumat .....................................................................................................18 Definirea procesului de producţie ...................................................................... 19 Tipuri de procese de producţie .......................................................................... 19 Caracteristicile proceselor de producţie............................................................. 19 Producţia individială sau de unicate................................................................... 19 Ciclul de productie ............................................................................................. 20 Tehnologicitatea producţiei de autovehicule...................................................... 21 Cerinţe impuse pentru asigurarea tehnologicităţii: ............................................. 21 Indici pentru aprecierea tehnologicităţii.............................................................. 21 Asigurarea tehnologicităţii construcţiei autovehiculelor...................................... 21 Producţia la nivel global..................................................................................... 22 2.8. Autoevaluare ..............................................................................................22 3. Tehnologia de fabricare şi recondiţionare a pieselor de tip arbore.................... 23 Obiective ............................................................................................................23 3.1. Generalităţi .................................................................................................23 3.2. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate ................................................... 23 3.3. Procese tehnologice tip de prelucrare mecanică ........................................ 24 3.3.1. Aspecte particulare şi etapele principale ale procesului tehnologic ......... 24 3.3.2. Operaţii pregătitoare ................................................................................25 3.3.3. Prelucrarea arborilor prin strunjire............................................................ 27 3.3.4. Prelucrarea arborilor prin frezare şi broşare............................................. 30 3.3.5. Prelucrarea arborilor prin rectificare ......................................................... 31 3.3.6. Prelucrarea unor profile pe suprafeţele arborilor...................................... 33 3.3.7. Prelucrarea canelurilor pe arbori.............................................................. 34 3.3.8. Prelucrarea foarte fină şi durificarea suprafeţelor arborilor ...................... 36 3.3.9. Operaţii de control....................................................................................37 3.3.10. Succesiunea operaţiilor tip de prelucrare a arborilor netezi şi în trepte.. 38 3.4. Fabricarea arborelui cotit ............................................................................38 3.4.1. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate................................................. 38 3.4.2. Tehnologia de prelucrare mecanică ......................................................... 41 Exemplu cle proces tehnologic tip de prelucrare mecanică. .............................. 47 3.4.3. Recondiţionarea arborelui cotit ................................................................ 47 Uzurile şi metodele de recondiţionare (vezi fig.3.35) ......................................... 47 3.5. Fabricarea şi recondiţionarea arborelui cu came........................................ 48 3.5.1. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate................................................. 48 3.5.2. Tehnologia de prelucrare mecanică ......................................................... 50 Proces tehnologic tip de prelucrare mecanică ................................................... 53 3.5.3. Recondiţionarea arborelui cu came ......................................................... 54 Uzurile şi metodele de recondiţionare................................................................ 54 Rezumat................................................................................................................55 3

Autoevaluare .........................................................................................................55 4. Fabricarea şi recondiţionarea pieselor de tip bucşă ..........................................57 Obiective ...............................................................................................................57 4.1.Condiţii tehnice, materiale semifabricate .....................................................57 4.2. Procese tehnologice tip de prelucrare mecanică ........................................57 Tehnologia tip de fabricare a unei bucşe canelate .............................................61 4.3. Fabricarea şi recondiţionarea cămăşilor de cilindru....................................62 4.3.1. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate.................................................62 4.3.2. Tehnologia de prelucrare mecanică .........................................................63 Aspecte ..............................................................................................................63 4.3.4. Recondiţionarea cămăşilor de cilindru .....................................................67 4.4. Fabricarea şi recondiţionarea cuzineţilor ....................................................69 4.4.1. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate.................................................69 4.4.2.. Tehnologia de prelucrare mecanică ........................................................71 Succesiunea principalelor operaţii de fabricare a cuzineţilor..............................72 4.4.3. Recondiţionarea cuzineţilor ......................................................................72 Tehnologia tip de fabricare a unei bucşe canelate .............................................73 Fabricarea şi recondiţionarea cămăşilor de cilindru ....................................73 Recondiţionarea cămăşilor de cilindru ...............................................................74 Fabricarea şi recondiţionarea cuzineţilor ......................................................75 Tehnologia de prelucrare mecanică ...................................................................75 Succesiunea principalelor operaţii de fabricare a cuzineţilor..............................75 Autoevaluare ......................................................................................................76 5. Tehnologia de fabricare şi recondiţionare a pieselor tip carcasă.......................77 5.1. Generalităţi .................................................................................................77 5.2. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate ...................................................77 5.3. Procese tehnologice specifice de prelucrare a carcaselor ..........................78 5.4. Fabricarea şi recondiţionarea blocului motor ..............................................78 5.4.1. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate.................................................78 5.4.2. Tehnologia de prelucrare mecanică .........................................................79 5.4.3. Alegerea şi prelucrarea bazelor de aşezare.............................................80 5.4.4.Prelucrarea alezajelor cilindrilor sau a locaşurilor cămăşilor .....................80 5.4.5.Prelucrarea găurilor,prelucrarea alezajelor pentru arborele cotit şi arborele de distribuţie .............................................................................................................81 5.4.6. Prelucrarea blocului motor pe linii automate ............................................82 5.5. Recondiţionarea blocului motor ..................................................................83 5.5. Fabricarea şi recondiţionarea chiulasei ......................................................85 5.5.1. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate.................................................85 5.5.2. Tehnologia de prelucrare mecanică .........................................................85 5.5.3. Recondiţionarea chiulasei ........................................................................86 Rezumat.............................................................................................................87 Autoevaluare ......................................................................................................91 6. Tehnologia de fabricare şi recondiţionare a pistoanelor şi bielelor ....................92 6.1.Tehnologia de fabricare şi recondiţionare a pistoanelor ..............................92 6.1.2. Generalităţi...............................................................................................92 6.1.2. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate.................................................92 6.1.3. Procese tehnologice specifice de prelucrare a pistoanelor ......................94 6.1.4. Alegerea şi prelucrarea bazelor de aşezare:............................................94 6.1.5. Prelucrarea suprafeţelor exterioare..........................................................94 6.2. Fabricarea şi recondiţionarea bielelor.........................................................96 6.2.1. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate.................................................97 6.2.2. Materiale ..................................................................................................98 6.2.3. Semifabricate ...........................................................................................98 6.2.4. Tehnologia de prelucrare mecanică .........................................................98 4

6.2.5. Alegerea şi prelucrarea bazelor de aşezare............................................. 98 6.2.6.Prelucrarea alezajelor şi a suprafeţelor de separaţie ................................ 99 6.4.5.Prelucrarea suprafeţelor plane de separaţie ale capului bielei.................. 99 6.4.6. Prelucrarea de semifinisare şi finisare alezajelor bielei.......................... 100 6.4.7. Echilibrarea bielelor................................................................................ 100 6.4.8. Succesiunea principalelor operaţii de prelucrare a bielei ....................... 101 6.4.9. Recondiţionarea bielelor ........................................................................ 101 Rezumat........................................................................................................... 102 Tehnologia de fabricare şi recondiţionare a pistoanelor................................... 102 Condiţii tehnice, materiale, semifabricate......................................................... 102 Procese tehnologice specifice de prelucrare a pistoanelor .............................. 103 Alegerea şi prelucrarea bazelor de aşezare:.................................................... 103 Prelucrarea suprafeţelor exterioare.................................................................. 103 Fabricarea şi recondiţionarea bielelor .............................................................. 103 Condiţii tehnice, materiale, semifabricate......................................................... 103 Materiale .......................................................................................................... 104 Semifabricate ....................................................... Error! Bookmark not defined. Tehnologia de prelucrare mecanică................................................................. 104 Alegerea şi prelucrarea bazelor de aşezare..................................................... 104 Prelucrarea alezajelor şi a suprafeţelor de separaţie ....................................... 104 Prelucrarea de semifinisare şi finisare alezajelor bielei.................................... 104 Echilibrarea bielelor ......................................................................................... 105 Succesiunea principalelor operaţii de prelucrare a bielei ................................. 105 Recondiţionarea bielelor .................................................................................. 105 Autoevaluare.................................................................................................... 105 7. Tehnologia de fabricare a roţilor dinţate .......................................................... 107 7.1. Tehnologia de fabricare a roţilor dinţate cilindrice .................................... 107 7.1.1. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate............................................... 107 Materiale: ......................................................................................................... 107 Semifabricate: .................................................................................................. 107 7.1.2. Etapele procesului tehnologic ................................................................ 108 7.1.3. Prelucrarea danturii roţilor dinţate cilindrice ........................................... 109 Prelucrarea danturii prin metoda copierii ......................................................... 109 Prelucrarea danturii prin metoda rostogolirii..................................................... 109 Prelucrarea părţii frontale a danturii ................................................................. 110 7.1.4. Finisarea roţilor dinţate cilindrice............................................................ 111 Şeveruirea........................................................................................................112 Rodarea: .......................................................................................................... 112 Rectificarea ...................................................................................................... 112 a) Rectificarea prin copiere .............................................................................. 112 b) Rectificarea prin rostogolire ......................................................................... 113 7.1.5. Proces tehnologic de prelucrare al unei roţi dinşate cu două coroane ... 114 7.2. Fabricarea roţilor dinţate conice ............................................................... 114 7.2.1. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate............................................... 115 Materiale: ......................................................................................................... 115 Semifabricate: .................................................................................................. 115 7.2.2. Prelucrarea danturii roţilor dinţate conice............................................... 116 Prelucrarea roţilor dinţare conice cu dinţi drepţi sau înclinaţi ........................... 116 Prelucrarea danturii conice prin rabotare cu două cuţite (procedeul Gleason): (fig.7.19) ................................................................................................................. 117 Prelucrarea roţilor dinţate conice cu dinţi curbi ................................................ 119 7.2.3. Finisarea danturilor conice ..................................................................... 121 Rectificarea danturilor conice........................................................................... 121 Rodarea danturilor conice ................................................................................ 122 5

7.2.4. Proces tehnologic de prelucrare a unui pinion de atac (fig.7.29)............122 7.3. Controlul roţilor dinţate..............................................................................123 7.4. Recondiţionarea roţilor dinţate ..................................................................125 Rezumat...........................................................................................................126 Tehnologia de fabricare a roţilor dinţate cilindrice............................................126 Condiţii tehnice, materiale, semifabricate.........................................................126 Materiale: .........................................................................................................126 Semifabricate: ..................................................................................................126 Etapele procesului tehnologic ..........................................................................126 Prelucrarea danturii roţilor dinţate cilindrice .....................................................127 Prelucrarea danturii prin metoda copierii..........................................................127 Prelucrarea danturii prin metoda rostogolirii.....................................................127 Prelucrarea părţii frontale a danturii .................................................................127 Finisarea roţilor dinţate cilindrice......................................................................127 Şeveruirea........................................................................................................127 Rodarea: ..........................................................................................................127 Rectificarea ......................................................................................................127 a) Rectificarea prin copiere ..............................................................................128 b) Rectificarea prin rostogolire .........................................................................128 Proces tehnologic de prelucrare al unei roţi dinşate cu două coroane .............128 Fabricarea roţilor dinţate conice.......................................................................128 Condiţii tehnice, materiale, semifabricate.........................................................128 Materiale: .........................................................................................................128 Semifabricate: ..................................................................................................129 Prelucrarea danturii roţilor dinţate conice.........................................................129 Prelucrarea roţilor dinţare conice cu dinţi drepţi sau înclinaţi ...........................129 Prelucrarea roţilor dinţate conice cu dinţi curbi ................................................129 Finisarea danturilor conice ...............................................................................130 Rectificarea danturilor conice ...........................................................................130 Rodarea danturilor conice ................................................................................130 Proces tehnologic de prelucrare a unui pinion de atac.....................................130 Controlul roţilor dinţate.....................................................................................131 Recondiţionarea roţilor dinţate .........................................................................131 Autoevaluare ....................................................................................................131 8. Tehnologia de montare a autovehiculelor .......................................................132 8.1. Condiţii tehnice .........................................................................................132 8.2. Documentaţia necesară pentru montaj .....................................................132 8.3. Forme organizatorice de montaj ...............................................................132 8.4. Mecanizarea şi atomatizarea montajului...................................................134 8.5. Montarea motoarelor ................................................................................137 8.1. Condiţii tehnice .........................................................................................137 8.2. Tehnologia de montaj ...............................................................................138 8.3. Etapele de fabricaţie ale unui motor pe benzina in uzina Dacia - RENAULT ................................................................................................................................140

6

1. Introducere Încă de la începuturile sale omul a dorit să producă şi să deţină diferite obiecte (arme, unelte, podoabe...). Pentru aceasta a fost nevoit să facă eforturi de acumulare şi reţinere a observaţiilor dobândite în timpul muncii. Astfel odată cu apariţia unor constatări, practic rudimente ale gândirii, apar şi primele forme rudimentare de tehnică. Dezvoltarea tehnicii a dus la ştiinţă iar ştiinţa a contribuit şi contribuie şi astăzi la dezvoltarea tehnicii. Un eveniment remarcabil l-a constituit descoperirea roţii acum aproximativ 6000 de ani. Practic acest fapt adus la începutul erei transporturilor. În antichitate tehnica a evoluat în special în domeniile arhitecturii şi construcţiilor şi aproape deloc în domeniul mecanicii. Mult mai târziu când Galilei şi Newton stabilesc legile mecanicii se deschide poşibilitatea apariţiei maşinilor. Revoluţia burgheză din Franţa (1789 – 1794) a marcat începutul unei epoci de dezvoltare vertiginoasă a tehnicii. În această perioadă s-au făcut multe descoperiri şi invenţii, s-au construit diverse maşini iar după inventarea maşinii cu abur de către J. Watt (1788) se poate spune că a început “revoluţia industrială”. Secolul XX aduce cu şine automatizarea, cibernetica, energia nucleară, tranzistorii, laserul, calculatorul electronic şi chiar primul pas pe Lună al omului. Acea celebră şintagmă a lui Nei Armstrong “Un pas mic pentru om, un salt imens pentru omenire” sugerează efortul pe care omenirea l-a făcut pentru a atinge nivelul tehnologic care a permis o astfel de realizare. “O revoluţie” în dezvoltarea tehnicii il reprezintă calculatorul electronic. După unii analişti inventarea calculatorului depăşeşte ca importanţă descoperirea roţii. Practic toate ramurile ştiinţei şi tehnicii sunt major influenţate de această invenţie remarcabilă. În domeniul producţiei de bunuri materiale, din care o mare parte este afectată autovehiculelor, aproape toate procesele, sistemele, maşinile şi agregatele sunt controlate numeric de calculator. Nu se mai poate concepe producţia de componente pentru autovehicule fără calculator. Şi nu puţine sunt domeniile care părţicipă la realizarea acestui “idol al şoselelor”: industria extractivă, şiderurgia, petrochimia, industria textilă, electrotehnica, electronica, telecomunicaţiile şi multe altele. La acestea trebuie să adăugăm tot ceeace înseamnă realizarea şi întreţinerea infrastructurii rutiere, de mentenanţă, de control şi dirijarea circulaţiei… 7

Astfel ajungem la concluzia că o mare parte din populaţia globului lucrează pentru automobil. Această lucrare se doreşte a fi un ajutor pentru studenţii care se pregătesc în domeniul autovehiculelor rutiere. Informaţiile conţinute realizează o prezentare a tehnologiilor clasice şi moderne utilizate la realizarea unor componente specifice construcţiei de autovehicule. Obiectivele principale ale cursului sunt legate de dobândirea modului de gândire tehologică care să facă poşibilă proiectarea cât mai corectă şi mai eficientă din acest punct de vedere. Temele sunt abordate într-o ordine logică astfel: La început se descriu procesele de producţie, apoi se fac unele referiri la materialele metalice utilizate în construcţia de autovehicule, la precizia de prelucrare şi calitatea suprafeţelor. Urmează două capitole care tratează semifabricatele specifice producţiei de autovehicule şi baze, dimensiuni şi dispozitive de lucru. Înainte de a studia tipurile de tehnologii se prezintă câteva procedee de sudare, încărcare şi lipire a pieselor de autovehicule. Următoarele capitole tratează, pe rând, tehnologiile de fabricare şi recondiţionare a pieselor de tip arbore, bucşă, carcasă, precum şi tehnologia de fabricare şi recondiţionare a pistoanelor, segmenţilor, bielelor, cuzineţilor, roţilor dinţate. Ultimele două capitole abordează tehnologia de montare a autovehiculelor şi tehnologia de vopşire a caroseriilor reparate. Pentru parcurgerea acestui curs este necesar ca următoarele discipline să fie absolvite: • Stiinta şi tehnologia materialelor • Toleranţe şi control dimensional • Maşini unelte şi prelucrări prin aşchiere Autorul

8

2. Procese de producţie Obiective: Dobândirea de cunoştinţe privind: • Definirea procesului de producţie • Tipurile de procese de producţie • Definirea ciclului de producţie • Caracteristicile proceselor de producţie • Conţinutului proceselor de producţie

De la începuturile civilizaţiei omul a început să construiască diverse obiecte (unelte, arme, podoabe, articole vestimentare, vase...). Pe măsura trecerii timpului nevoia sau dorinţa de a avea din ce în ce mai multe obiecte a dus la apariţia unor categorii de oameni care se ocupau cu realizarea bunurilor necesare întregii comunităţi. S-au constituit breslele pe meserii, au apărut apoi manufacturile şi mai târziu fabricile şi uzinele. Au apărut concepte de genul „societate de consum”, „companie multinaţională”, „globalizare” şi altele care dovedesc „apetitul” oamenilor de a fabrica bunuri. Dar oare de ce ţinem atât de mult să fabricăm bunuri ? Iată cîteva din răspunsurile poşibile: • • • • • • •

bunurile constituie o neceşitate pentru un trai civilizat; bunurile conferă şiguranţă şi stabilitate; ne asigură dezvoltarea; ne ajută la cunoaşterea şi controlul naturii; pentru profit; pentru binele, sănatatea şi bunăstarea societăţii; pentru a lăsa posterităţii o moştenire valoroasă…

Să fie toate acestea sau numai unele dintre ele sau poate alte raţiuni ne fac dependenţi de producţia de bunuri? Şi dacă sunt toate acestea în ce ordine ? Cu certitudine nimeni nu a dat un răspuns şigur. Şi totuşi omenirea tinde să producă din ce în ce mai multe bunuri materiale. Ce probleme se ivesc atunci cînd vrem să producem industrial bunuri? În primul rînd avem nevoie de: • • • •

energie resurse materiale (materii prime, materiale, auxiliare...) tehnologie resurse umane (forţă de muncă calificată corespunzător nevoilor).

Acestea reprezintă “intrările” sistemului de producţie. Restul componentelor sunt prezentate sugestiv în figura 1.1.

9

Fig. 2.1.Structura sistemului de producţie La “ieşirea” din sistem avem produsele care pot fi autovehicule fabricate sau autovehicule reparate atunci când reperarea are caracter industrial. Dar fabricarea de produse are un impact major asupra naturii (depozitarea deşeurilor, modificări semnificative ale mediului în zonele de extracţie a minereulilor, modificarea grosimii stratului de ozon, deteriorarea mediului prin poluare chimică, fonică..., deşertizare, dispariţia şi degenerarea speciilor, distrugerea Marii Bariere de Corali, defrişarea şi apariţia deşertizării în bazinul Amazonului, topirea Calotei Polare,… )

2.1. Definirea procesului de producţie Procesul de producţie: totalitatea activităţior desfăşurate în mod organizat sub conducerea unor organe de decizie, de către forţa de muncă, cu ajutorul mijloacelor de muncă, în vederea obţinerii produselor finite (mărfurilor). Acesta cuprinde: Procesele de bază: ansamblul acţiunilor şi activităţilor prin care se realizează fabricarea prin procesele tehnologice şi de control. Procesele de pregătire a producţiei (fabricaţiei): asigură poşibilitatea desfăşurării în condiţii cât mai bune a proceselor de bază şi anexe. Procesele auxiliare: activităţi dirijate care se desfăşoară în paralel cu procesele de bază, însă nu iau parte direct la transformarea obiectelor muncii (producerea de aer comprimat, abur, întreţinerea şi repararea utilajelor, executarea şi întreţinerea SDVurilor… Procesele anexe: o completare a activităţilor de bază şi asigură prelucrarea şi valorificarea unor deşeuri rezultăte din procesele de bază. Livrarea produselor: activitatea de vânzare către clienţi a mărfurilor realizate (vezi fig.1.2.).

10

Fig. 2.2. Sistemul de producţie

2.2. Tipuri de procese de producţie Tipul de producţie este o stare organizaţională determinată de nomenclatorul de produse ce urmează a fi prelucrat,volumul producţiei fabricate, gradul de specializare al întreprinderii şi modul de deplasare a produselor de la un loc de muncă la altul. În întreprinderile de producţie în funcţie de ansamblul acestor factori exista trei tipuri de producţie şi anume • Tipul de producţie individual. • Tipul de producţie în serie; • Tipul de producţie în masă; Tipul de producţie în serie este şi el de mai multe feluri, în funcţie de mărimea lotului de fabricaţie, şi anume: • Tipul de producţie de serie mare; • Tipul de producţie de serie mijlocie; • Tipul de producţie de serie mică.

2.3. Caracteristicile proceselor de producţie Producţia individială sau de unicate Acest tip de producţie capătă în prezent o amploare din ce în ce mai mare, datorită diversificării într-o masură foarte ridicată a cererii consumatorilor. Caracteristici: 11

Fabricarea unei nomenclaturi foarte largi de produse, în cantităţi reduse, uneori chiar unicate; Repetarea fabricării unor produse are loc la intervale de timp nedeterminate, uneori fabricarea acestora putând să nu se mai repete niciodată; Utilajele din dotare au un caracter universal, iar personalul care le utilizează o calificare înaltă; Deplasarea produselor între locurile de muncă se face bucată cu bucată sau în loturi mici de fabricaţie, cu ajutorul unor mijloace de transport cu deplasare discontinua; Amplasarea locurilor de muncă în sectiile de producţie se face conform principiului grupelor omogene de maşini. La producţia de unicate se cunoaşte beneficiarul produsului. Procesul tehnologic este realizat pe bază de fişe tehnologice. Se preţează la realizarea prototipurilor, a vehiculelor speciale, … Producţia de serie Acest tip de producţie este specific întreprinderilor care fabrică o nomenclatura relativ larga de produse, în mod periodic şi în loturi de fabricaţie de marime mare, mică sau mijlocie; Gradul de specializare al întreprinderii sau locurilor de muncă este mai redus Deplasarea produselor de la un loc de muncă la altul se face cu mijloace de transport cu deplasare discontinuă (pentru seriile mici de fabricaţie) - cărucioare, electrocare, etc. sau cu mijloace cu deplasare continuă, pentru seriile mari de fabricaţie; Locurile de muncă sunt amplasate după diferite criterii în funcţie de mărimea seriilor de fabricaţie. Astfel, pentru serii mari de fabricaţie locurile de muncă sunt amplasate după criteriul liniilor tehnologice, iar pentru seriile mici de fabricaţie după criteriul grupelor omogene de maşini. În cazul tipului de producţie de serie, de fapt, se întâlnesc caracteristici comune atât tipului de producţie de masa, cât şi tipului de producţie individual (unicate). În cadrul producţiei de serie se înscriu şi sistemele flexibile de fabricaţie (se refera la un grup de maşini-unelte cu comanda numerica şi de staţii de lucru conectate prin sisteme de manipulare şi controlate prin calculator). Beneficiarul produselor este piaţa. Procesul tehnologic se desfăşoară pe bază de planuri de operaţii însoţite de schiţe. Se preţează la producţia de autocamioane, tractoare, autovehicule de teren, autobuze… Producţia de masă În cadrul întreprinderilor de producţie tipul de producţie de masă ocupă încă o pondere însemnată. Acest tip de producţie se caracterizează prin următoarele: Fabricarea unei nomenclaturi reduse de produse, în mod neîntrerupt şi în cantităţi mari sau foarte mari; Specializare înaltă atât la nivelul locurilor de muncă, cât şi la nivelul întreprinderii; Deplasarea produselor de la un loc de muncă la altul se face bucată cu bucată, în mod continuu cu ajutorul unor mijloace de transport specifice, cu deplasare continuă de felul benzilor rulante, conveiere sau planuri înclinate; Din punct de vedere organizatoric, locurile de muncă şi forţa de muncă care se utilizează au un grad înalt de specializare fiind amplasate în succesiunea operaţiilor tehnologice sub forma liniilor de producţie în flux; Beneficiarul produselor este piaţa. Procesul tehnologic este foarte bine studiat mergându-se până la analiza micromişcărilor. 12

Tipul de producţie de masă creează condiţii foarte bune pentru folosirea pe scară largă a proceselor de producţie automatizate, cu efecte deosebite în creşterea eficienţei economice a întreprinderii. Se preţează la producţia de autoturisme, organe de asamblare, rulmenţi…

2.4. Ciclul de producţie Acesta caracterizează nivelul de organizare a producţiei şi a muncii în cadrul întreprinderii industriale. În procesul de producţie materiile prime şi materialele parcurg o serie de operaţii la diferite locuri de muncă şi în diferite secţii într-o anumită ordine prevazută de procesul tehnologic. Ciclul de producţie reprezintă o succesiune de activitati prin care materiile prime şi materialele trec în mod organizat pe fluxul tehnologic pentru a fi transformate în semifabricate sau produse finite, iar durata ciclului de producţie reprezintă intervalul de timp dintre momentul lansării în fabricaţie a diferitelor materii prime şi materiale şi momentul transformarii lor prin prelucrări succesive în produse finite. Durata ciclului de producţie reprezintă un element de bază folosit în programarea producţiei în scopul stabilirii termenelor de începere a procesului de producţie a unui produs sau lot, a elaborării programelor operative de producţie, a calculului stocului de producţie neterminata, necesarului de mijloace circulante şi vitezei de rotaţie a acestora. Prin durata sa, ciclul de producţie influenţează toate laturile activităţii acesteia. Cu cât este mai mică durata ciclului de producţie, cu atât vor fi folosite mai raţional resursele materiale şi umane în întreprindere. Durata ciclului de producţie depinde de o serie de factori care influentează atât mărimea elementelor structurale ale ciclului de producţie, cât şi perioada de deplasare a obiectelor muncii de la o operaţe la alta. Prin structura ciclului de producţie se întelege totalitatea elementelor componente precum şi ponderea duratei acestora faţă de durata totală a ciclului de producţie. Cunoaşterea structurii ciclului de producţie este necesară pentru stabilirea duratei lui, precum şi pentru identificarea măsurilor tehnice şi organizatorice ce trebuie luate în scopul reducerii acesteia. Durata totală a ciclului de producţie se împarte în două părţi: - perioada de lucru, - perioada de întreruperi. Perioada de lucru cuprinde durata ciclului operativ, durata proceselor naturale şi durata activităţii de servire. Ciclul operativ are ponderea cea mai mare în structura ciclului de producţie, durata acestuia cuprinzând duratele tehnologice şi durata operaţiunilor de pregătire-încheiere. Durata proceselor naturale reprezintă perioada de timp de-a lungul căreia, sub influenţa condiţiilor naturale, procesul de muncă încetează, procesul de producţie continuă. Activitatea de servire asigură condiţiile normale de lucru pentru desfaşurarea operaţiilor de transformare nemijlocită a obiectelor muncii în produse finite. În cadrul acestora intră transportul obiectelor muncii de la un loc de muncă la altul şi controlul tehnic de calitate. Perioada de întrerupere cuprinde întreruperile care au loc în procesul de producţie. În cadrul duratei ciclului de producţie nu se includ toate întreruperile, ci numai acelea care sunt considerate normale pentru condiţiile respective ale locului de muncă. În funcţie de cauza care le-a guvernat, întreruperile pot fi grupate în: 13

- întreruperi în cadrul schimbului sau interoperaţii, - în afără schimbului sau de regim.

2.5. Tehnologicitatea producţiei de autovehicule Definiţie: Tehnologicitatea construcţiei este caracteristica complexă a construcţiei piesei, subansamblului sau a autovehiculului în întregime, care asigură ca unitatea, subsistemul sau sistemul tehnic considerat să se poată fabrica prin cele mai economice procese tehnologice, cu cheltuieli minime de forţă de muncă, utilaje, materiale şi energie. Tehnologicitatea este asigurătă încă din faza de proiectare. Tehnologicitatea este un criteriu fundamental de asigurăre a unor importante economii de materii prime, materiale, energie, forţă de muncă şi mijloace tehnice de producţie.

Cerinţe impuse pentru asigurarea tehnologicităţii: Constructive: • simplitatea schemelor de principiu şi a elementelor structurale ale ansamblului; • accesibilitatea maximă la piese şi subansambluri; • alegerea raţională şi unificarea materialelor şi semifabricatelor; • optimizarea formei geometrice şi reducerea greutăţii; • asamblarea prin interschimbabilitate totală, parţială sau prin utilizarea compensatorilor; • alegerea raţională a bazelor de aşezare, a sistemului de cotare şi de indicare a toleranţelor şi rugozităţilor; • unificarea constructivă extinsă a pieselor şi subansamblurilor: • asigurarea concordanţei cu normele industriale interne şi sistemele internaţionale de unităţi de măsură: STAS, NID,SI,… Tehnologice • reducerea termenelor de pregătire şi asimilare în fabricaţie; • utilizarea celor mai productive procedee tehnologice de prelucrare şi control; • asigurarea consumurilor minime de: materiale, forţă de muncă, energie; • organizarea raţională a fabricaţiei, montajului şi controlului; • asigurarea continuităţii tehnologice. De exploatare • asigurarea fiabilităţii şi durabilităţii produsului; • simplitatea deservirii tehnice şi a reparaţiei; • consum minim de piese de schimb; • greutate minimă a produsului.

Indici pentru aprecierea tehnologicităţii Indici absoluţi: 14

Se utilizează la compararea tehnologicităţii subansamblurilor sau ansamblurilor cu aceiaşi parametri energetici. • • • •

greutatea semifabricatelor Gsf; greutatea constructivă a produsului G0; volumul de muncă necesar fabricării Vm; costul tehnologic al fabricării Cf;

Primii doi exprimă eficienţa utilizării materialului. Al treilea reflectă posibilitatea aprecierii variantei constructive după volumul de muncă necesar fabricaţiei. Ultimul exprimă sintetic nivelul eficienţei economice generale, ca rezultăntă a celorlalţi indici. Indici relativi (specifici): se obţin prin raportarea consumurilor absolute de material sau manoperă la timpul total, la unitatea de greutate sau la greutatea totală a produsului. • consumului de material: Go / Gsf; • greutatea specifică: iGP= Go / Pn [kg/kW] ; • volumul specific de muncă: Vm= Vm tot/Pn [on ore / kW];…

Asigurarea tehnologicităţii construcţiei autovehiculelor Unificarea constructivă şi tehnologică: Unificarea este normalizarea aplicată la scara unei firme; normalizarea este stabilirea de norme unitare cu caracter de lege, în vederea reducerii numărului de tipuri, dimensiuni, grupe de produse sau piese. Proiectarea tehnologică pentru asamblare Dacă luăm în considerare cele patru elemente care formează costul unui produs şi influenţa acestora asupra costului vedem cât de importantă este proiectarea – vezi tabelul 2.1. Un exemplu concludent îl găsim în figura 2.3. Tabelul 2.1. Influenţa asupra costului % Costul % 5 70 Proiectare 20 50 Materiale 15 5 Manoperă 30 5 Regie Deşi din costul produsului proiectarea înseamnă numai 5% totuşi aceasta influenţează în proporţie de 70% costul produsului.

15

Fig. 2.3. Proiectare tehnologică pentru asamblare Inginerie simultană (inginerie concurentă): Ingineria concurentă, denumită şi inginerie simultană, este o metodă de proiectare a produselor la care se utilizează toate informaţiile (cunoştinţele) relevante în mod simultan, în timpul proiectării, pentru a se asigură satisfacerea cerinţelor clienţilor externi şi interni. Scopul principal al metodei este de a asigură eficienţa generală a proiectării prin reducerea timpului scurs de la concepţia produsului până la apariţia produsului pe piaţă (time-to-market), totodată prin această metodă se previn probleme de nesatisfacere a siguranţei în funcţionare şi se reduc costurile. Ingineria simultană presupune: • • • •

definirea precisă a produsului din pct. de vedere al satisfacerii cerinţelor pieţei, al dezvoltării ulterioare şi al investiţiei necesare; scurtarea procesului de realizare a produsului; evitarea reproiectării produsului; scurtarea duratei procesului de elaborare a unor variante noi, îmbunătăţite. 16

Iingineria concurentă nu reprezintă un set de tehnici de proiectare; ea reprezintă un concept care dă posibilitatea tuturor celor care sunt implicaţi în proiectare (echipe de specialişti): să aibă acces timpuriu la informaţiile asupra concepţiei produsului şi să aibă capacitatea de a influenţa simultan proiectul final pentru a identifica şi a preveni deficienţe viitoare. Parametrii produsului care trebuie asigurăţi prin proiectare în timpul realizării procesului de inginerie concurentă sunt: • performanţele funcţionale, • fiabilitatea, • mentenabilitatea, • securitatea funcţionării, • adecvanţa pentru fabricare • inspecţia, • ambalarea, • depozitarea etc.

2.6. Producţia la nivel global Globalizarea este o condiţie de supravieţuire a firmei în mediul concurenţial. Pentru a realiza o producţie de nivel global trebuie îndeplinite următoarele condiţii: • reducerea costurilor de producţie cu 20… 50%; • durata fabricaţiei să scadă cu 50… 90%; • durata ciclului de fabricaţie să se reducă cu 50%; • inventarul necesar sa scadă cu 50%; • costul calităţii produselor să scadă cu 50%; • suprafaţa de producţie să se reducă cu 30… 70%; • timpii de aşteptare să scadă cu 25%; • livrările la termen să fie minim 98%; • defecte în garanţie mai puţine de 200 la 1 milion (0,02%). În funcţie de locul companiei producătoare de autovehicule în cadrul industriei de automobile, aceasta, decide care este gradul de globalizare care trebuie atins. Luând în considerare producătorii, intrarea pe pieţe noi depinde în mare măsură de segmentele de piaţă acoperite. Cel ce fabrică maşini economice îşi va stabili producţia pentru ţările slab dezvoltate cum sunt India sau China înainte să producă aici maşini de lux. Calea spre globalizare pentru furnizori depinde în mare măsură de poziţia lor în cadrul piramidei de furnizori. Furnizorii de sisteme care livrează module complete vor intra pe pieţele străine înaintea furnizorilor de părţi componente ba chiar în multe cazuri îi vor absorbi pe aceştia (lucru care ar aduce un dezechilibru în competiţia pe plan local, deoarece furnizorii de componente unitare au mai puţine posibilităţi de a ieşi câştigători din competiţie). La întrebarea în care regiune o companie ar trebui să-şi îndrepte atenţia pentru globalizare trebuie răspuns individual. Decizia depinde de: • gama de produse, • de gradul de globalizare, • de cost, • de puterea finănciară, • de sursele de management ale companiei în discuţie.

17

În plus, ţintele de expansiune trebuie analizate în corelaţie cu mărimea lor geografică, ce va reprezenta în final piaţa pe care va evolua produsul implementat. Orientarea fiind acum către regiunile din America de Sud, Aşia şi Europa Estică. Analiza posibilelor regiuni ţintă este un criteriu din bazele majore ale globalizării. Pentru a folosi toate avantajele globalizării menţionate, partea teoretică trebuie să se transforme în acţiune concretă. Există mai multe metode prin care o companie poate realiza planul de globalizare. Una dintre acestea este metoda „pas cu pas” care constă dintr-un proces în patru etape. • Pasul 1. Analiza strategică şi fezabilitatea: Sarcini: analiza primară a atragerii conform regiunilor / pieţelor / ţărilor din punct de vedere al potenţialului de vânzări, intensităţii competiţiei şi a limitărilor profitului potenţial. • Pasul 2. Selectarea locaţiei: Sarcini: definirea cerinţelor de locaţie, catalogul oportunităţilor locaţiei. • Pasul 3. Planificarea operativă: Sarcini: verificare contra cumpărare, contra cooperare, dimensionarea optimă a uzinei, analiza structurii furnizorilor, a structurii organizaţiei, a condiţiilor de încheiere a unor contracte de parteneriat sau subordonare. • Pasul 4. Implementarea operativă: Sarcini: stabilirea managementului de proiect, a contractelor cu furnizorii, recrutarea forţei de muncă cu nivel înalt de calificare.

2.7. Rezumat Ce probleme se ivesc atunci când vrem să producem industrial bunuri? În primul rînd avem nevoie de: • energie • resurse materiale (materii prime, materiale, auxiliare...) • tehnologie • resurse umane (forţă de muncă calificată corespunzător nevoilor).

Structura procesului de producţie Impactul asupra naturii (depozitarea deşeurilor, modificări semnificative ale mediului în zonele de extracţie a minereulilor, modificarea grosimii stratului de ozon, deteriorarea mediului prin poluare chimică, fonică...: deşertizare, dispariţia şi degenerarea speciilor, distrugerea Marii Bariere de Corali, defrişarea şi apariţia deşertizării în bazinul Amazonului, topirea Calotei Polare,… )

18

Definirea procesului de producţie Procesul de producţie: totalitatea activităţior desfăşurate în mod organizat sub conducerea unor organe de decizie, de către forţa de muncă, cu ajutorul mijloacelor de muncă, în vederea obţinerii produselor finite (mărfurilor). • Procesele de bază • Procesele de pregătire a producţiei (fabricaţiei) • Procesele auxiliare • Procesele anexe • Livrarea produselor

Sistemul de producţie

Tipuri de procese de producţie • • •

Tipul de producţie individual. Tipul de producţie în serie; Tipul de producţie în masă;

Tipul de producţie în serie este şi el de mai multe feluri, în funcţie de mărimea lotului de fabricaţie, şi anume: • Tipul de producţie de serie mare; • Tipul de producţie de serie mijlocie; • Tipul de producţie de serie mică.

Caracteristicile proceselor de producţie Producţia individială sau de unicate Fabricarea unei nomenclaturi foarte largi de produse, în cantităţi reduse, uneori chiar unicate; • Repetarea fabricarii unor produse are loc la intervale de timp nedeterminate, uneori fabricarea acestora putând sa nu se mai repete niciodată; • Utilajele din dotare au un caracter universal, iar personalul care le utilizează o calificare înaltă;

19

•

Deplasarea produselor între locurile de muncă se face bucată cu bucată sau în loturi mici de fabricaţie, cu ajutorul unor mijloace de transport cu deplasare discontinuă; • Amplasarea locurilor de muncă în secţiile de producţie se face conform principiului grupelor omogene de maşini. • La producţia de unicate se cunoaşte beneficiarul produsului. • Procesul tehnologic este realizat pe bază de fişe tehnologice. Se preţează la realizarea prototipurilor, a vehiculelor speciale, … Producţia de serie • Gradul de specializare al întreprinderii sau locurilor de muncă este mai redus • Deplasarea produselor de la un loc de muncă la altul se face cu mijloace de transport cu deplasare discontinua (pentru seriile mici de fabricaţie) - carucioare, electrocare, etc. sau cu mijloace cu deplasare continua, pentru seriile mari de fabricaţie; • Locurile de muncă sunt amplasate după diferite criterii în funcţie de mărimea seriilor de fabricaţie. • În cadrul producţiei de serie se înscriu şi sistemele flexibile de fabricaţie • Beneficiarul produselor este piaţa. • Procesul tehnologic se desfăţoară pe bază de planuri de operaţii însoţite de schiţe. Se preţează la producţia de autocamioane, tractoare, autovehicule de teren, autobuze… Producţia de masă • Fabricarea unei nomenclaturi reduse de produse, în mod neîntrerupt şi în cantităţi mari sau foarte mari; • Specializare înaltă atât la nivelul locurilor de muncă, cât şi la nivelul întreprinderii; • Deplasarea produselor de la un loc de muncă la altul se face în mod continuu cu ajutorul benzilor rulante, conveiere sau planuri înclinate; • Locurile de muncă şi forţa de muncă care le utilizează au un grad înalt de specializare fiind amplasate în succesiunea operaţiilor tehnologice sub forma liniilor de producţie în flux; • Beneficiarul produselor este piaţa. • Procesul tehnologic este foarte bine studiat Se preţează la producţia de autoturisme, organe de asamblare, rulmenţi…

Ciclul de producţie Ciclul de producţie reprezintă o succesiune de activitati prin care materiile prime şi materialele trec în mod organizat pe fluxul tehnologic pentru a fi transformate în semifabricate sau produse finite Durata ciclului de producţie reprezintă intervalul de timp dintre momentul lansării în fabricaţie a diferitelor materii prime şi materiale şi momentul transformării lor prin prelucrări succesive în produse finite. Cu cât este mai mică durata ciclului de producţie, cu atât vor fi folosite mai raţional resursele materiale şi umane în întreprindere. Durata totala a ciclului de producţie se împarte în două părţi: - perioada de lucru, - perioada de întreruperi. 20

Perioada de lucru cuprinde durata ciclului operativ, durata proceselor naturale şi durata activitatii de servire. Perioada de întrerupere cuprinde întreruperile care au loc în procesul de producţie.

Tehnologicitatea producţiei de autovehicule Tehnologicitatea construcţiei este caracteristica complexă a construcţiei piesei, subansamblului sau a autovehiculului în întregime, care asigură ca unitatea, subsistemul sau sistemul tehnic considerat să se poată fabrica prin cele mai economice procese tehnologice, cu cheltuieli minime de forţă de muncă, utilaje, materiale şi energie.

Cerinţe impuse pentru asigurarea tehnologicităţii: • • •

Constructive: Tehnologice De exploatare

Indici pentru aprecierea tehnologicităţii Indici absoluţi: • greutatea semifabricatelor Gsf; • greutatea constructivă a produsului G0; • volumul de muncă necesar fabricării Vm; • costul tehnologic al fabricării Cf; Indici relativi (specifici): • consumului de material: Go / Gsf; • greutatea specifică: iGP= Go / Pn [kg/kW] ; • volumul specific de muncă: Vm= Vm tot/Pn [on ore / kW];…

Asigurarea tehnologicităţii construcţiei autovehiculelor Unificarea constructivă şi tehnologică: Proiectarea tehnologică pentru asamblare;

Efectul proiectării tehnologice pentru asamblare

21

Inginerie simultană (inginerie concurentă):

Producţia la nivel global Condiţie de supravieţuire a firmei în mediul concurenţial. Pentru a realiza o producţie de nivel global trebuie îndeplinite următoarele condiţii: • reducerea costurilor de producţie cu 20… 50%; • durata fabricaţiei să scadă cu 50… 90%; • durata ciclului de fabricaţie să se reducă cu 50%; • inventarul necesar sa scadă cu 50%; • costul calităţii produselor să scadă cu 50%; • suprafaţa de producţie să se reducă cu 30… 70%; • timpii de aşteptare să scadă cu 25%; • livrările la termen să fie minim 98%; • defecte în garanţie mai puţine de 200 la 1 milion (0,02%). Locul companiei producătoare de autovehicule în cadrul industriei de automobile, aceasta, decide care este gradul de globalizare care trebuie atins. Calea spre globalizare pentru furnizori depinde în mare măsură de poziţia lor în cadrul piramidei de furnizori. Decizia unei companii privind localizarea regiunii spre care să-şi îndrepte atenţia pentru globalizare depinde de: • gama de produse, • de gradul de globalizare, • de cost, • de puterea finănciară, • de sursele de management ale companiei în discuţie. Există mai multe metode prin care o companie poate realiza planul de globalizare. Una dintre acestea este metoda „pas cu pas” care constă dintr-un proces în patru etape. • Pasul 1. Analiza strategică şi fezabilitatea: • Pasul 2. Selectarea locaţiei: • Pasul 3. Planificarea operativă: • Pasul 4. Implementarea operativă:

2.8. Autoevaluare Răspundeţi la următoarele întrebări: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Care este structura sistemului de producţie? Cum definiţi procesul de producţie? Ce cuprinde procesul de producţie? Care sunt tipurile de procese de producţie? Cum se caracterizează producţia de serie? Ce este ciclu de producţie? Ce înţelegeţi prin durata ciclului de producţie? Care sunt cerinţele pentru asigurarea tehnologicităţii construcţiei de autovehicule? 9. Cum se apreciază tehnologicitatea? 10. Care sunt etepele procesului de globalizare prin metoda “pas cu pas”?

22

3. Tehnologia de fabricare şi recondiţionare a pieselor de tip arbore Obiective Familiarizarea studenţilor cu: • Condiţiile tehnice, materialele şi semifabricatele arborilor; • Procedeele tehnologice de prelucrare mecanică a arborilor; • Prelucrarea diferitelor suprafeţe ale arborilor; • Metodele de finisare • Tehnologia de fabricare şi recondiţionare a arborelui cotit; • Tehnologia de fabricare şi recondiţionare a arborelui cu came.

3.1. Generalităţi Arborii sunt organe de maşini care se rotesc în jurul axei lor geomatrice şi transmit momente de torsiune, respecitv puteri. Piesele de tip arbore cele mai cunoscute sunt: arborele cotit, arborele de distribuţie, arborii din cutia de viteze, arborii cardanici, arborii planetari, fuzetele, arborii transmisiei finale, supapele. Dat fiind marea diversitate a pieselor de tip arbore, apare necesară o anumită grupare a lor care să permită elaborarea unor procese tehnologice tip cu productivitate ridicată, consum de scule redus, dispozitive corespunzătoare, documentaţie tehnologică simpla, eficienţă tehnico-economică ridicată. Generalizând cele prezentate, pentru tipizarea proceselor tehnologice se menţioneaza că arborii sunt piese cu suprafeţe de revoluţie exterioare netede, în trepte, profilate, coaxiale sau cu axe paralele, cu secţiune circulară plină sau inelară, profilatcanelată, cu axa geometrică rectilinie sau frântă. Cu toata diversitatea pieselor de tip arbore, pentru executarea lor este necesară rezolvarea anumitor probleme comune, valabile pentru diferite clase de arbori, cu părticularităţile impuse de caracteristicile claselor respective. In tehnologia construcţiilor de maşini, pentru analiza principalelor operaţii de prelucrare este uzual să se ia in considerare arborii rectilinii grupaţi în arbori netezi şi arbori in trepte, ultimii putând fi simetrici şi asimetrici : arborele cotit se analizează ca un caz particular de arbore cu axa geometrică frântă. Cu aceste precizari, în cele ce urmează se vor trata principalele probleme ale tehnologiei de fabricare şi reparare a pieselor de tip arbore.

3.2. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate Condiţii tehnice. La execuţia pieselor de tip arbore se impune un grad ridicat de precizie dimensională de formă şi de poziţie reciprocă a diferitelor părţi componente precum şi condiţii limitate privind rugozitatea suprafeţelor. In principiu prelucrarea arborilor şi cu deosebire a fusurilor se face după treptele 10... 13 şi in cazuri speciale in treapta a 9-a de precizie. Ovalitatea şi conicitatca arborilor netezi şi a fusurilor arborilor în trepte trebuie să fie cuprinse în limitele toleranţelor dimensiunilor diametrale. Bătaia fusurilor pe care urmează să se monteze diferite piese în raport cu fusurile de sprijin se limitează la 50...70 µm, iar în cazurile mai preţenţioase la 30. . .50 µm. Abaterile de concentricitate faţă de fusurile principale se limitează la 50 µm. Bătaia frontală a monturilor de capăt (flanşe, volanţi, coroane) este de 30.. .50 µm pentru diametre de 1 000 mm. Încovoierea arborilor este cuprinsă între 5... 10 µm. Abaterea la paralelism a canalelor de pană sau a canelurilor, în raport cu axa arborelui nu trebuie să 23

depăşească 0,1 µm/mm. Toleranţa la lungimea treptelor este cuprinsă între 60... 150 µm. Rugozitatea suprafeţei fusurilor de montaj se adoptă in mod obişnuit Ra = = 1,6....0,2 µm. Materiale. Pentru arborii şi axele din construcţia autovehiculelor, cel mai mult se folosesc oţelurile de îmbunătăţire cu şi fără elemente de aliere, cum ar fi OLC 45, OLC 50, OLC 60X, , oţelurile Cr-Mo, Ni-Cr, Cr—Mo—V. În unele cazuri datorită condiţiilor de funcţionare se folosesc şi oţeluri de cementare, din calităţile indicate în aceleaşi standarde. În afără de oţeluri pentru anumite repere tot mai mult se utilizează fonta de înaltă rezistenţă sau fonta specială (pentru arbori cotiţi, arbori cu came etc.). Alegerea materialului este determinată de rolul funcţional al piesei, dimensiunile acesteia precum şi de caracterul producţiei. Semifabricatele. Pentru piesele de tip arbore semifabricatele se obţin prin laminare, forjare, forjare liberă şi in matriţă, extruziune şi turnare. Semifabricatele laminate sub formă de bară se debitează la lungimea corespunzatoare. La arborii forjaţi sau matriţaţi se debitează capetele rămase din deformări. Debitarea se execută la maşini de tăiat cu discuri abrazive, cu freza disc, cu fierastraie, la maşini de tăiat cu bandă etc. In cazul semifabricatelor laminate sau matriţate, se poate obţine când este necesar, fibrajul optim continuu şi cu dispunerea spaţială adecvată ceea ce permite obţinerea unor piese suple cu rezistenţa la oboseală ridicată şi preţ de cost reduse. Semifabricatele forjate sau matriţate se îndreaptă pe prese mecanice sau hidraulice la cald sau la rece, în scopul eliminării deformaţiilor spaţiale care influenţează negativ precizia de prelucrare. Semifabricatele turnate se pot obţine cu precizie dimensională corespunzatoare. Arborii obţinuţi prin turnare au o rezistenţă mai mică decât cei obţinuţi prin forjare din oţel dar sunt mai puţin sensibili la concentrarea eforturilor şi au o capacitate mai mare de amortizare a sarcinilor dinamice.

3.3. Procese tehnologice tip de prelucrare mecanică 3.3.1. Aspecte particulare şi etapele principale ale procesului tehnologic Arborii şi axele din construcţia autovehiculelor sunt piese la care se pot aplica cu maximă eficienţă tehnologia de grup sau tehnologia tip. Procesul tehnologic tip poate fi elaborat pentru un tip de arbore caracteristic precis determinat cât şi pentru un grup de arbori de acelaşi tip având aceeaşi succesiune de operaţii tehnologice de proiectare sau de execuţie. Tehnologia tip se poate aplica pentru o operaţe sau pentru întreg procesul tehnologic. In condiţiile producţiei moderne prin elaborarea acestor tehnologii se pot organiza liniile de fabricaţie în flux, se pot utiliza maşinile cu comandă numerică, liniile specializate şi automate de prelucrare. Deşi piesele de tip arbore sunt de o mare diversitate, pentru uşurarea elaborării unui proces tehnologic este necesară executarea unor operaţii principale care în general sunt aceleaşi. In principiu la prelucrarea pieselor de acest tip se parcurg următoarele etape : • operaţii pregătitoare (debitare, indreptare, bazare) • prelucrări de degroşare, • prefinisare, • finisare ; • prelucrarea canelurilor, a canalelor de pană, a găurilor şi filetelor ; • tratamentul termic, • rectificarea , 24

• prelucrarea foarte fină, • control. Pe baza elementelor de principiu arătate, la elaborarea unui anumit proces tehnologic şi stabilirea succesiunii operaţiilor se va avea în vedere caracterul producţiei, dimensiunile şi tipul arborelui, materialul şi procedeul de obţinere a semifabricatului, gradul de precizie şi calitatea suprafeţelor. În cele ce urmează se va face o succinta analiză a principalelor operaţii de prelucrare a pieselor de tip arbore şi se vor prezenta diferitele tehnologii de prelucrare specifice unor piese de acest fel din construcţia autovehiculelor.

3.3.2. Operaţii pregătitoare Se consideră ca operaţii pregătitoare:debitarea semifabricatelor, îndreptarea semifabricatelor şi bazarea semifabricatelor în vederea prelucrării. Debitarea semifabricatelor. Operaţia de debitare se execută în cazul când se utilizează semifabricate laminate. Când semifabricatele sunt obţinute prin forjare, matriţare, turnare, evident debitarea nu mai este necesară. Debitarea se execută cu fierastraie-panglica sau circulare, pe maşini de tăiat cu ghilotină, prin frezare cu freza disc, pe strunguri special amenajate sau prin procedee speciale cum sunt: procedeul anodo-mecanic cu disc sau cu banda, cu flacara, cu jet de plasma sau laser etc. Îndreptarea semifabricatelor. Aceasta operaţe este necesară pentru eliminarea deformaţiilor spaţiale şi se impune mai ales atunci când raportul dintre lungime şi diametru este mare. Operaţia de indreptare se poate executa la cald sau la rece. Mai raspândit este procedeul de indreptare la rece care se face : pe strung cu prinderea piesei între vârfuri ; pe prese cu surub, cu excentric, hidraulice sau pneumatice, manuale sau automate… Valoarea admisibilă a săgeţii este de 1/4...1/6 din valoarea adaosului de prelucrare dar nu mai mult de 0,5. . . 1,0 mm pe 1 000 mm lungime.

Fig. 3.1. Schema de bazare şi fixare a arborilor : a — pe suprafaţă; b-între vârfur

Fig. 3.2. Diferite forme ale găurilor de centrare : A — fără con de protecţie ; B — cu protecţie ; G — cu rază. Îndreptarea se poate efectua de, mai multe ori in timpul procesului tehnologic mai ales in cazul semifabricatelor lungi. Bazarea semifabricatelor in vederea prelucrării. Pentru prelucrarea arborilor aşezarea şi fixarea pe maşina unealtă se face folosindu-se suprafaţa exterioară când 25

prinderea are loc in universal şi vârful păpuşii mobile (fig. 3.1, a) sau folosindu-se găurile de centrare când prinderea se face între vârfurile maşinii (fig. 3.1, b). Baza de referinţă in aceste cazuri de prelucrare este axa de rotaţie a semifabricatului. In cazul folosirii găurilor de centrare formele uzuale sunt de tipurile A şi B, (fig. 3.2); in ultimii ani a început să se utilizeze şi forma complexa C (profil curb sau profil cu raze de racordăre).

Fig. 3.3. Procedee de realizare a găurilor de centrare; a — cu mai multe scule ; b, c, d — cu scule combinate.

Prelucrarea găurilor de centrare se face unilateral sau bilateral pe maşini speciale, strunguri, maşini de gaurit, utilizand mai multe scule (fig. 3.3, a) sau numai scule combinate (fig. 3.3, b, c, d). Găurile de centrare sunt de obicei bazele tehnologice pentru o serie de operaţii fapt ce impune ca prelucrarea acestora să se faca cu precizie ridicată. In acest scop inainte de executarea găurilor de centrare suprafeţele de capăt ale arborelui se prelucrează plan prin frezare sau strunjire, pe maşini universale sau speciale. In cazul producţiei de serie mare şi de masă pentru ridicarea preciziei şi mărirea productivităţii, prelucrarea suprafeţelor de capăt şi centruirea se face dintr-o singură prindere pe o maşină specializată în acest scop (fig. 3.4). In cazul prelucrării arborilor tubulari se pot folosi dopuri in care se prelucrează găurile de centrare sau se pot folosi vârfuri speciale rotitoare. Vârfurile rotitoare se mai folosesc la strunjirea fină şi la rectificare pentru a evita frecarea şi griparea suprafeţelor de instalare.

26

Fig. 3.4. Maşină specializată de frezat şi centruit.

3.3.3. Prelucrarea arborilor prin strunjire Strunjirea arborilor se realizează pe strunguri normale, strunguri revolver, strunguri automate, strunguri cu comandă numerică. De obicei strunjirea are două etape: • srtunjirea de degroşare – se obţin rugozităţi de 12,5… 25 μm; • strunjirea de prefinisare - se obţin rugozităţi de 6,3… 12,5 μm; • strunjirea de finisare - se obţin rugozităţi de 3,2… 6,3 μm; În figurile următoare se prezintă procedee de prelucrare a arborilor prin strunjire.

a

b

Fig. 3.5. Strunjirea frontală cu avans longitudinal (a) şi cu avans transversal (b) 27

Fig. 3.6. Schema de strunjire cu un singur cuţit

Fig 3.7. Schema de strunjire cu mai multe cuţite

Strunjirea unui arbore în trepte cu un singur cuţit se poate face prin divizarea diferită a adaosului de prelucrare. În figura 3.6.b este prezentat cea mai productivă variantă. Pentru strunjirea arborilor cu mai multe cuţite (fig. 3.7.) se utilizează varianta (a) atunci când adaosul de prelucrare este împărţit pe lungime şi (b) atunci când adaosul de prelucrare este împărţit pe adâncime. În figura 3.8. sunt prezentate schemele de strunjire a arborilor cu mai multe cuţite. În varianta (a) cuţitele au avans longitudinal, iar în variantele (b) şi (c) cuţitele au mai întâi un avans transversal şi apoi un avans longitudinal.

28

Fig. 3.8. Schemele de strunjire a arborilor cu mai multe cuţite

29

Fig.3.9. Lineta de susţinere 1- arbore; 2-reazem; 3-şurub de reglare; 4-şurub de fixare În cazul prelucrării arborilor lungi forţele de aşchiere pot produce încovoieri ale acestora şi ca urmare s-ar genera abateri de formă şi dimensiuni. Pentru a anula acest fenomen se utilizează un dispozitiv de susţinere numit linetă – vezi figura 3.9.

3.3.4. Prelucrarea arborilor prin frezare şi broşare Cele două procedee tehnologice asigură prelucrarea arborilor cu productivitate ridicată şi din acest motiv se utilizează la producţii de serie mare şi masă.

Fig.3.10. Prelucrarea arborilor prin frezare 30

Fig. 3.11. Frezarae cu set de freze a unei fuzete Deşi sculele (broşele) sunt scumpe şi destul de greu de realizat broşarea conferă o precizie ridicată şi o rugozitate convenabilă suprafeţelor prelucrate.

Fig. 3.12. Broşarea arborilor – a-cu broşă plană; b-cu broşă spirală; 1-broşă; 2-arbore.

3.3.5. Prelucrarea arborilor prin rectificare Rectificarea este cea mai utilizată metodă de finisare a arborilor. Aceasta se realizează prin prelucrarea suprafeţei exterioare cu ajutorul unei pietre abrazive. Prelucrarea se face în două etape: • rectificarea de degroşare în cadrul căreia se îndepărtează 70% din adaosul de prelucrare iar scula are granulaţie mare (24… 36) şi este dură având liant mineral; • rectificarea de finisare unde scula are granulaţie mică (60… 80) şi este moale fiind realizată cu lianţi organici.

31

Fig.3.13. Scheme de rectificare cilindrică Bazarea pieselor se face “între vârfuri” ca în figura 3. 13 sau “fără centre” ca în figura 3.14.

Fig. 3.14. Rectificarea exterioară fără centre Rectificarea fără centre se utilizează la piesele cu un singur diametru şi constă din aşezarea piesei (4) pe un suport rectiliniu (riglă de ghidare) (3) care se găseşte între două pietre de rectificare. Discul de rectificare (1) care are viteza periferică mare (25… 30m/s) are axa paralelă cu cea a piesei de prelucrat iar discul de antrenare (2) cu viteză tangenţială mai mică (0,3 m/s) are axa înclinată cu 0,5… 6o. Diferenţa de viteze provoacă învârtirea piesei iar înclinarea axei duce la apariţia unei forţe longitudinale care realizează avansul. Practic piesa este introdusă printr-o parte şi este scoasă prin cealaltă parte a maşinii unealte. 32

3.3.6. Prelucrarea unor profile pe suprafeţele arborilor Funcţional, arborii transmit de cele mai multe ori cupluri. Pentru aceasta este nevoie să se monteze pe fusurile lor diverse piese: roţi dinţate, rulmenţi… Din acest motiv pe suprafeţele arborilor sunt necesare diverse profile: canale de pană, degajări, teşiri, racordări, caneluri…

Fig. 3.15. Racordări Prelucrarea racordărilor se face cu scule (cuţite de strung) profilate iar in cazul racordărilor care necesită finisare pietrele de rectificat au raze corespunzătoare.

Fig. 3.16. Rectificarea racordărilor

Canalele, degajările şi teşiturile se execută cu cuţite profilate. 33

Fig. 3.17. Degajări şi canale

Fig.3.18. Metode diferite de prelucrare a degajărilor şi canalelor. a-cu avans longitudinal; b- cu avans transversal; c-prin mortezare.

Canalele de pană se execută prin frezare sau alte procedee cum ar fi rectificarea, mortezarea, broşarea.

Fig.3.19. Bazarea în vederea prelucrării canalului de pană (stânga); a-frezarea cu freza disc a canalului de pană; b-frezarea cu freza deget a canalului de pană

3.3.7. Prelucrarea canelurilor pe arbori Există mai multe procedee tehnologice de prelucrare a canelurilor pe suprafaţa arborilor. Cele mai întâlnite sunt: • prelucrarea prin rulare unde canelurile sunt obţinute prin frezare cu freza melc (fig.3.20 sus) atât piesa cât şi scula se rotesc; 34

• • •

prin copiere unde canelurile sunt frezate cu freze profilate (fig.3.20 jos) se realizează fiecare gol în parte; prin deformare plastică la rece sau la cald unde două role profilate sunt presate pe suprafaţa arborelui (fig. 3.22) atât piesa cât şi scula se rotesc; finisarea se execută prin rectificare (fig.3.21).

Fig.3.20. Frezarea canelurilor

35

Fig.3.21.Rectificarea canelurilor

Fig.3.22. Prelucrarea canelurilor prin deformare plastică la rece

3.3.8. Prelucrarea foarte fină şi durificarea suprafeţelor arborilor Prelucrările foarte fine au rolul de a mări precizia dimensională şi calitatea suprafeţelor. Prelucrările care se fac în acest scop sunt: rectificarea rapidă, rodarea lepuirea, honuirea, lustruirea…

Fig. 3.23. Lepuirea verticală (stânga), honuirea exterioară (centru şi dreapta) Rectificarea rapidă constă din rectificarea cu viteză aproape dublă şi adaos de prelucrare foarte mic (de ordinul micrometrilor). Lepuirea este un procedeu de superfinisare unde piesa şi scula se mişcă continuu în direcţii diferite. Între acestea se găseşte un lichid abraziv. 36

Honuirea se realizează cu dispozitive speciale sau pe maşini de honuit. Scual are o mişcare rectilinie alternativă iar arborele are o mişcare de rotaţie cu viteză mică. Lustruirea asigură o suprafaţă cu rugozitate foarte mică (0,008 μm) fără să corecteze precizia de formă sau dimensională.

Fig. 3.24. Lustruirea 1-arbore; 2-rolă de antrenare; 3-rolă de ghidare; 4-rolă de întindere; 5-bandă abrazivă

3.3.9. Operaţii de control Operaţiile de control al calităţii se execută în mai multe situaţii şi au rolul de a verifica dacă semifabricatul sau piesa în diverse stadii de prelucrare respectă documentaţia tehnică. Controlul tehnic de calitate (CTC) se poate face: • la recepţia semifabricatului; • in timpul prelucrării (control activ); • între operaţii; • la sfârşitul prelucrării (CTC final). Toate operaţiile de control constau din verificarea: calităţii materialului (la recepţia semifabricatului), a formei, poziţiei, dimensiunilor şi calităţii suprafeţelor. Instrumentele care se utilizează sunt: şublere, micrometre, pasametre, comparatoare de exterior şi interior, potcoave şi calibre de control, palpatori, senzori, dispozitive complexe, maşini cu comandă numerică pentru control…

37

3.3.10. Succesiunea operaţiilor tip de prelucrare a arborilor netezi şi în trepte Debitarea semifabricatului (se elimină la semifabricatul matriţat); Frezare şi centruire la ambele capete; Strunjirea de degroşare la unul din capete; Strunjirea de degroşare la celălalt capăt; Strunjirea de finisare la unul din capete; Strunjirea de finisare la celălalt capăt; Frezarea canelurilor; Frezarea canalelor de pană; Executarea filetelor; Tratamentul termic; Sablare; Îndreptare; Rectificare exterioară a fusurilor; Rectificarea filetului; CTC final.

3.4. Fabricarea arborelui cotit 3.4.1. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate Condiţii tehnice. La execuţia arborilor cotiţi, dată fiind importanţă lor în ansamblul mecanismului motor se impune un grad ridicat de precizie dimensională de formă şi de poziţie reciprocă a diferitelor părţi componente, de rugozitate, precum şi de realizarea unui produs perfect echilibrat. Principalele condiţii referitoare la forma fusurilor şi locaşurile pentru lagăre se arată în figura 3.25 şi tabelul 3.1.

38

Fig. 3.25. Arbore cotit-desen de execuţie

Tabelui 3.1. Toleranţe la lungimea fusurilor Toleranţe privind poziţia spaţială

Calitatea şi duritatea suprafeţelor Condiţii de echilibrare

Se admit in limitele 0,15.. .0,35 mm pentru paliere şi manetoane şi 0,05. . .0,15 mm pentru fusul palier de ghidare Se refera la concentricitatea fusurilor şi rectilinitatea axei arborelui cotit care trebuie să fie în limitele 0,025.. .0,0035 mm precum şi la neparalelismul axelor fusurilor paliere şi manetoane care se admite să fie 0,015.. .0,025 mm/100 mm în planul acestor axe şi 0,030.. .0,050 mm/100 mm în planul perpendicular pe acesta. Calitatea suprafeţelor fusurilor paliere şi manetoane este estimata prin rugozitatea acestora la Ra — 0,1. . .0,2 µm. Pentru a asigură rezistenţa la uzura duritatea fusurilor trebuie sa fie de 52... 65 HRC ; adâncimea stratului călit 2,5... 4,5 mm Pentru a evita aparitia unor dezechilibre perturbatoare se aplică echilibrarea dinamică a arborelui cotit, care constă în a corecta masa acestuia astfel încât axa principală de inerţie sa coincidă cu axa de rotaţie. Practic se fixează valoarea minima pe care nu trebuie să o depăşească forţa centrifugă creată de dezechilibrare. Se limitează această valoare la 5% din masa arborelui cotit. In cazurile uzuale echilibrarea dinamică se execută în limitele de 1,0. . .4,0 Nmm la fiecare capăt.

Materiale pentru arbori cotiţi 39

Oţel Dintre calităţile de oţel cel mai mult se folosesc oţelurile de îmbunătăţire cu şi fără elemente de aliere. Oţeluri carbon de calitate din marcile OLC 45X, OLC 60X,. Oţeluri aliate de tipul Cr-Ni, Cr-Ni-Mo, sau Cr-Mo. Fonta Dintre calităţile de fontă cele mai bune rezultăte s-au obţinut cu fonta modificata cu grafit nodular cu o rezistenţa la rupere de 650. . .750 N/mm2 şi duritatea de 212...270 HB. De asemenea se folosesc fonte speciale aliate cu Cr, Ni, MO, CU. Arborii cotiţi turnaţi în comparaţie cu cei forjaţi prezintă anumite particularităţi: semifabricatul este mai precis ceea ce determină micşorarea volumului de prelucrări mecanice cu 25… 30%, reducerea consumului de metal şi reducerea duratei de fabricaţie; sunt puţin sensibili la concentrarea tensiunilor, au o rezistenţă la oboseală ridicată, au însa o rezistenţă la incovoiere mai mică decit arborii forjaţi din oţel din care cauză se execută cu dimensiuni mărite ; incluziunile de grafit conferă înalte calităţi de amortizare a oscilaţiilor de torsiune . Semifabricate. La execuţia arborilor cotiţi pentru automobile şi tractoare semifabricatele se obţin prin forjare în matriţe închise sau prin turnare. Prin forjarea arborilor cotiţi se obţine fibrajul corespunzător care sa asigure rezistenţa la oboseală precum şi o mare productivitale. Semifabricatul este forjat succesiv in matriţe închise prin mai multe incălziri. După matriţare semifabricatul este trecut la tratamentul termic de normalizare, redresare şi in final la sablare.

Fig. 3.26. Automatizarea forjarii arborilor cotiţi : 1 — cuptor de încălzire la 240°C ; 2 — presa de debitare ; 3 — incălzire prin inducţie până la temperatura de forjare; 4 — formarea prealabila la două prese de forjare ; 5 — matriţare ; 6 — debavurare ; 7 — matriţare de finisare; 8 — refularea flanşei la maşina orizontală de forjat ; 9 — debavurare; 10 — indreptarea arborelui cotit. În cazul producţiei de serie, procesul de elaborare a semifabricatului poate fi automatizat pe linii de forjare în matriţe, tratament termic şi control -(fig. 3.26). Turnarea arborilor cotiţi se face în forme uscate sau in coji de bachelită, care permit turnarea de precizie cu un grad înalt de mecanizare. Pentru a evita anumite defecte de turnare arborii cotiţi mai mici se toarnă în poziţie verticală. Semifabricatele arborilor cotiţi se supun controlului privind precizia dimensională de formă, şi de poziţie, defectele interne şi defectele de suprafaţă. Controlul defectelor interne se face prin metode nedestructive (cu ultra-sunete sau prin defectoscopie 40

electromagnetica). Controlul defectelor de suprafaţă se face vizual, iar depistarea fisurilor se face prin feroflux sau cu ajutorul lichidelor fluorescente. Tratamente termice. Tratamentul termic aplicat este în funcţie de materialul folosit şi comporta două etape. În prima etapă pentru semifabricatele din oţel, se aplica un tratament termic de normalizare (încălzire la 840. . .860°C, răcire în aer), în vederea executării operaţiilor de prelucrare prin aşchiere. Pentru semifabricate turnate din fontă se aplică un tratament de fertilizare (încălzire la 930°C, menţinere 5 h, răcire în cuptor cu o viteză de 20°/h până la : 600°C apoi răcire în aer). . În etapa a doua care are loc înaintea operaţiilor de finisare pentru durificarea suprafeţelor fusurilor se aplică călirea prin curenţi de inducţie, iar în cazuri particulare cementarea sau nitrurarea.

3.4.2. Tehnologia de prelucrare mecanică Aspecte particulare şi etapele principale ale procesului tehnologic. Piesă cu axă frântă de complexitate mare şi rol important, arborele cotit necesită o tehnologie specială.

Fig. 3.27 Gauri de centrare pentru prelucrarea arborelui cotit

41

Fig. 3.28. Schema de prelucrare simultană a palierelor arborelui cotit utilizand antrenarea centrala.

Fig. 3.29. Schema de fixare a arborelui cotit pentru prelucrarea manetoanelor perechi. La prelucrarea mecanică a arborelui cotit se execută următoarele grupe de operaţii: • alegerea şi prelucrarea bazelor de aşezare; • prelucrarea de semifinisare a fusurilor paliere şi manetoane; • operaţii de găurire; • tratament de durificare; • operaţii de finisare a fusurilor; • echilibrare ; operaţii de control.

42

Organizarea fluxului tehnologic depinde în mare masură de mărimea seriei de fabricaţie. În cazul producţiei de serie mare şi de masă se trece la automatizarea procesului de fabricaţie. Alegerea şi prelucrarea bazelor de aşezare. Principalele baze de aşezare sunt găurile de centrare (fig. 3.27). Pentru prelucrarea lor se utilizează maşini bilaterale de frezat şi centruit cu aşezarea fusurilor extreme pe prisme. Rigiditatea necesară în timpul prelucrării se asigură alegând ca bază suplimentară, fusul palier din mijloc (sau fusurile paliere din mijloc, pentru arbori lungi). În acest caz fusul se strunjeste şi eventual se rectifică. Prelucrarea de semifinisare a fusurilor paliere şi manetoane. Operaţiile de prelucrare mecanică care pregătesc suprafeţele înaintea finisării lor se pot efectua prin strunjire sau frezare. Strunjirea arborilor cotiţi este un procedeu cu mare aplicabilitate. Se utilizează strunguri semiautomate care permit prelucrarea simultană a suprafeţelor cilindrice şi frontale a fusurilor. Prelucrarea fusurilor paliere şi a fusurilor de capăt în producţia de serie se execută pe strunguri semiautomate, arborele fiind sprijinit între vârfuri şi antrenat cu ajutorul unui dispozitiv central care, în acelaşi timp, serveşte ca reazem suplimentar pe palierul din mijloc (fig. 3.28). Prelucrarea suprafeţelor exterioare şi frontale ale fusurilor manetoane se execută în funcţie de utilajul existent şi tipul arborelui astfel : • prelucrarea manetoanelor perechi pe acelaşi ax de rotaţie; • prelucrarea simultană a tuturor manetoanelor. In primul caz după cum rezultă din schema de lucru (fig. 3.29) axul de rotaţie al manetoanelor coincide cu axul de rotaţie al arborelui principal al maşinii-unelte. De fiecare data se prelucrează câte două manetoane, arborele cotit fiind asezat pe câte două fusuri paliere. In al doilea caz prelucrarea se execută pe strunguri cu destinaţie specială. Schema de lucru se arată in figura 3.30. Arborele cotit se aşează între vârfuri şi se sprijină cu fusul palier central într-o lineta. Strungul este prevazut cu un număr de cărucioare portcuţit egal cu numărul manetoanelor. Fiecare cărucior are două cuţite, unul pentru strunjirea suprafeţelor frontale iar celălalt pentru strunjirea suprafeţelor cilindrice ale fusului maneton. Fig. 3.30. Schema de lucru pentru strunjirea simultană a tuturor fusurilor manetoane:1 - arborele de prelucrat ; 2 şi 3 - arborele cotit de copiat; I - traiectoria centrului fusului maneton;II - traiectoria muchiei aşchietoare a sculei.

43

Fig. 3.31. Elemente comparative la frezarea arborilor cotiţi; a — freze cu dantură exterioară; b — freze cu dantură interioară. Carucioarele portcuţit urmăresc mişcarea fusurilor manetoane asemenea unor biele fiind comandate de arbori etalon, şabloane, sau came, care au mişcarea sincronizată cu arborele de prelucrat. Procedeul asigură o mare productivitate şi precizia necesară. O metodă modernă pentru prelucrarea arborilor cotiţi îndeosebi cei de dimensiuni mai mari, este frezarea. Prin frezare se obţin: ridicarea productivităţii pe seama prelucrării cu viteze mari de taiere (90... 150 m/min); o mare precizie datorită micşorării forţelor de aşchiere şi micşorarea corespunzatoare a deformaţiilor; o mare durabilitate a sculelor şi o mai bună utilizare a maşinilor unelte. Frezarea se poate face cu freze cu dantură exterioară (fig. 3.31, a) sau cu freze cu dantură interioară (fig. 3.31, b). Rezultăte imbunatăţite s-au obţinut în cazul al doilea deoarece arcul de contact al dintelui frezei cu fusul care se prelucrează se mareşte. Drept consecinţă funcţionarea maşinii este mai lină, se asigură durabilitatea sculei, mărirea preciziei de prelucrare, ceea ce permite stabilirea unor adaosuri mici pentru prelucrările finale (rectificare).

Fig. 3.32. Executarea găurilor de la capetele arborelui cotit: a — burghiere; b — burghiere-teşire; c — adâncire-filetare. Operaţii de găurire. Pentru prelucrarea găurilor de la capetele arborelui cotit (găurile din flanşă, locaşul pentru rulmentul de susţinere a arborelui ambreiajului şi gaura filetată de la capătul opus pentru racul manivelei) se folosesc maşini semiautomate 44

bilaterale cu mai multe poziţii de lucru care le execută simultan (fig. 3.32). Arborele se aşează pe două fusuri paliere situate la extremităţi pe prisme sau într-un dispozitiv cu prisme. Găurirea canalelor de ungere prezintă anumite particularităţi determinate de faptul ca fac parte din categoria găurilor adânci care ridică probleme în legatură cu ghidarea sculei, răcirea ei precum şi eliminarea şpanului. Prelucrarea canalelor se execută pe maşini agregat multiaxe în două faze: a —adâncirea şi teşirea începutului găurii la un diametru mai mare pentru a inlesni centrarea şi ghidarea burghiului în poziţie inclinată faţă de suprafaţa fusului; b — găurirea canalului de ungere. Operaţii de finisare a fusurilor paliere şi manetoane. După tratamentul termic de durificare se trece la finisarea acestor suprafeţe prin rectificare. Rectificarea fusurilor paliere se poate face individual, pe perechi sau simultan la toate fusurile (fig. 3.33, a) cu aşezarea arborelui cotit între vârfuri, discul sau discurile de rectificat fiind antrenate independent de câtre motoare special destinate in acest scop. Fusurile manetoane se rectifica individual sau pe perechi, cu fixarea arborelui între vârfuri intr-un dispozitiv care permite aducerea axelor manetoanelor pe linia axei maşinii de rectificat (fig. 3.33, b). Pentru asigurarea rigidităţii in timpul prelucrării este necesară sprijinirea arborelui pe o linetă sau mai multe funcţie de dimensiunile acestuia. Maşinile de rectificat sunt maşini speciale, cu avans radial şi longitudinal, cu sistem de control activ care asigură schimbarea automată a avansului şi oprirea la cotă. Rectificarea se face în două operaţii : de degroşare şi de finisare. După rectificare, pentru a asigura suprafeţei fusurilor o calitate deosebit de netedă (oglindă), se trece la superfinisarea sau lustruirea acestora. Superfinisarea se execută cu un anumit număr de barete abrazive fixate intr-un suport special numit cap de superfinisat, pe maşini speciale semiautomate. Se prelucrează simultan toate fusurile paliere şi manetoane, mişcarea fiind comandata de un arbore cotit etalon sincronizat cu mişcarea arborelui cotit care se prelucrează. Lustruirea se execută cu benzi abrazive de pânză sau hârtie la toate fusurile paliere şi manetoane. La unii arbori cotiţi pentru ridicarea rezistentei la oboseală se aplică la racordări metode de netezire şi durificare prin rulare, vibroapăsare etc. Pentru exemplificare in figura 3.34 se prezintă fluxul tehnologic al operaţiilor de finisare a fusurilor. Echilibrarea arborilor cotiţi. Operaţiile de echilibrare dinamică se introduc în procesul tehnologic pentru corijarea masei arborelui cotit astfel încât centrul de masă să coincidă cu axa de rotaţie.

Fig. 3.34. Succesiunea operaţiilor de finisare la prelucrarea fusurilor arborelui cotit: 1 — rectificarea prealabilă a părţilor frontale ale fusurilor paliere; 2 — rectificarea simultană de semifinisare a fusurilor paliere ; 3 — rectificarea de finisare a fusurilor manetoane şi a racordărilor ; 4 — rectificarea fusurilor capătului anterior; 5 — durificarea prin roluire; 6 — rectificarea de finisare a fusurilor paliere ; 7 — superfinisarea fusurilor paliere şi manetoane.

45

Fig. 3.33. Rectificarea fusurilor : a — paliere ; b — manetoane cu sprijin în linete reglabile.

Echilibrarea se face pe maşini speciale în cadrul cărora efectul unui dezechilibru se manifestă printr-o rezonanţă localizată. Se realizează echilibrajul dinamic acţionănd în consecinţă asupra masei, repartiţiei şi poziţiei unghiulare a surplusului de material. Maşinile moderne de echilibrat indică precis locurile unde trebuie să se elimine materialul. Se admite o anumită dezechilibrare masurată la capetele arborelui cotit. Controlul arborelui cotit. La prelucrarea arborilor cotiţi se prevede un control complex dimensional de formă şi de poziţie, controlul calităţii şi durităţii suprafeţelor, conform condiţiilor tehnice. Pentru reducerea timpului de control se utilizează dispozitive speciale mecanice, pneumatice, electrice, electronice, laser sau combinate care permit la o aşezare a arborelui efectuarea unui număr mare de măsurători. 46

Exemplu cle proces tehnologic tip de prelucrare mecanică. Succesiunea principalelor operaţii pentru execuţia arborilor cotiţi forjaţi din oţel. • Frezarea suprafeţelor frontale şi executarea găurilor de centrare • Strunjirea fusului palier din mijloc în vederea utilizării ca bază de aşezare • Strunjirea simultană a fusurilor paliere (degroşare, finisare) • Rectificarea de degroşare a fusurilor paliere • Calibrarea găurilor de centrare • Filetare în vederea realizarii labirintului de etanşare • Strunjirea simultană de degroşare a două fusuri manetoane • Strunjirea simultană de degroşare a două manetoane centrale • Rectificarea de degroşare succesivă a fusurilor manetoane • Găurirea simultană a canalelor de ungere • Gauriri pentru canale de ungere • Executarea găurilor in flanşa arborelui cotit • Frezarea canalelor de pană • Tratament termic. Se execută călirea simultană a fusurilor paliere şi manetoane la duritatea 52-65 HRC • Control duritate • Roluire • Redresare • Rectificarea de semifinisare a fusurilor paliere • Rectificarea de semifinisare a fusurilor manetoane • Echilibrarea dinamică • Rectificarea de finisare a fusurilor paliere şi a fusurilor manetoane • Superfinisarea fusurilor paliere şi manetoane • Control final

3.4.3. Recondiţionarea arborelui cotit Primele operaţii care se execută în vederea recondiţionării arborelui cotit sunt : • Demontarea; • Spălarea; • Sortarea. La sortare, arborele cotit este supus unui control minuţios, pentru stabilirea mărimii şi caracterului uzurilor precum şi a defecţiunilor. In acest context o deosebită importanţă se acordă depistării fisurilor sau crăpăturilor. Determinarea corectă a acestora se face prin defectoscopie electromagnetică sau cu ultrasunete. În urma sortării rezultă trei categorii de piese: • Piese bune care se pot reutiliza; • Piese uzate care se pot recondiţiona; • Piese uzate care nu se pot recondiţiona ci se reformează în siderurgie. Prezenţa fisurilor sau crăpăturilor conduce la reformarea arborelui cotit.

Uzurile şi metodele de recondiţionare (vezi fig.3.35) 1.- Încovoierea - Redresare la rece; 2.- Uzura în lungime a fusurilor paliere - Cromare (metalizare) şi rectificare; 47

3.- Uzura în lungime a palierului central - Rectificare la o cotă de reparaţii sau metalizare şi rectificare la cota nominală; 4.-Uzura canalului de pană - Frezare la o cotă de reparaţie sau frezarea unui alt canal la 90o; 5.- Uzura filetelor flanşei – Majorare la o cotă de reparaţie; 6.- Uzura locaşului arborelui primar al cutiei de viteze - Cromare şi rectificare la cota nominală sau înlocuire bucşă şi alezare; 7.- Bătaia frontală şi radială a flanşei – Rectificare la curat sau rectificarecromare-rectificare la cota nominală; 8.- Uzura fusurilor - Rectificare la cote de reparaţii, lustruire, rotunjire găuri de ungere sau cromare (metalizare) şi rectificare la cota nominală sau cote de reparaţie; C.T.C. - Verificarea condiţiilor tehnice.

Fig. 3.35.Llocalizarea defecţiunilor arborelui cotit

3.5. Fabricarea şi recondiţionarea arborelui cu came 3.5.1. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate Condiţii tehnice. La prelucrarea arborelui cu came se impun cerinţe riguroase referitor la execuţia camelor, fusurilor, calitatea suprafeţelor prelucrate şi duritatea acestora. • • •

Se admit abateri: de 0,04...0,05 mm pe porţiunea cilindrică, 0,02. ..0,05 mm pe profil, 0,1... 0,12 mm la înalţime. Abaterea referitoare la poziţia unghiulara 1...2°. Se admit abateri de maxim 0,01...0,02 mm la conicitate şi ovalitate. Abaterea de la coaxialitatea fusurilor să nu depăşească 0,04.. .0,08 mm. Excentricitatea fusurilor intermediare în raport cu cele extreme se limitează la 0,015...0,04 mm. 48

• • •

Pentru came şi fusurile de sprijin se prevede rugozitatea Ra = 0,4.. .0,8 μm, iar pentru suprafeţele pe care se presează roţi de acţionare R„ = 1,6 μm. Pe suprafeţele de lucru ale camelor şi fusurilor se cere o duritate de 54. .. 62 HRC

Materiale. In concordanţă cu condiţiile funcţionale, materialul trebuie sa asigure în urma prelucrării şi tratamentului termic aplicat, rigiditate suficientă şi o înaltă rezistenţa la uzură a camelor şi fusurilor de sprijin. Pentru fabricarea arborelui cu came se utilizează oţelul sau fonta specială. Se folosesc oţeluri carbon de calitate sau uşor aliate (Cr, Mn Şi şi uneori Ni) de cementare de tipul OLC 10, OLC 15, şi 15C08, 18MC 10, sau de îmbunătăţire de tipul OLC 45X, OLC 55 şi 45C 10, 31M14. Fonta cenuşie aliată turnată în coji; fonta specială; fonta cu grafit nodular. Semifabricate. Semifabricatele pentru arborele cu came se obţin prin forjare sau prin turnare. Forjarea se execută in matriţe închise cu locaşuri multiple, în următoarea succesiune a fazelor principale (fig. 3.36) : debitare, forjare în matriţe închise (matriţare prealabilă şi matriţare finală) ; debavurare la cald sau la rece ; tratament termic de normalizare ; curăţire prin decapare sau sablare ; indreptare la rece (bătaia admisă 1 mm/1 m).

Fig.3.36. Matriţarea succesivă a semifabricatului pentru axe cu came

Precizia semifabricatelor forjate trebuie să se încadreze în clasele 12... 13; adaosurile de prelucrare se recomandă a fi de maximum 1,5...2,6 mm/rază. La obţinerea semifabricatelor prin turnare, tehnologiile moderne prevăd turnarea în cochile sau în coji de bachelită. La turnare prin includerea în forme a unor racitoare metalice în zona camelor şi a fusurilor, fonta se răceste mai repede formând o crustă albă cu mare duritate. Turnarea arborelui cu came prezintă avantajul ca semifabricatul se poate obţine la o forma apropiată de piesa finită reducându-se consumul de metal şi durata execuţiei prin eliminarea prelucrării porţiunilor dintre came şi posibilitatea prelucrării direct, prin rectificare a camelor şi fusurilor cu o duritate superficială ridicată. Ca dezavantaje se menţionează procentul ridicat de sufluri, rupturi şi mai ales deformaţii. 49

3.5.2. Tehnologia de prelucrare mecanică Aspecte particulare şi etapele principale ale procesului tehnologic. La execuţia arborelui cu came indiferent de varianta constructivă, trebuie prelucrate camele, fusurile de sprijin, precum şi unele elemente secundare (roata dintata, excentric etc.). Deoarece raportul dintre lungimea şi diametrul arborelui este mare, rigiditatea lui este mică, din care cauză la prelucrare este necesară sprijinirea suplimentară. Pentru a evita torsionarea arborelui în timpul prelucrării, este bine ca antrenarea să se facă central sau bilateral. Deoarece în cursul operaţiilor de prelucrare rezultă deformări inevitabile, se prevăd şi operaţii de indreptare (redresare) pe prese (bătaia radiala maxima 0,02...0,05 mm, funcţie de lungime). Camele se prelucrează prin copiere după şablon sau arbori cu came etalon pe maşini specializate, fiind necesare operaţiile de strunjire, rectificare şi superfinisare. În cazul unor semifabricate precise, prelucrarea camelor se face direct prin rectificare. Etapele principale ale procesului tehnologic, la prelucrarea mecanică a arborelui cu came sunt: • • • • • • •

alegerea şi prelucrarea bazelor de aşezare; strunjirea suprafeţelor cilindrice, prelucrarea canalului de pană; strunjirea suprafeţelor frontale şi a camelor; prelucrarea altor suprafeţe (roţi dinţate, excentrice, filete…); operaţii de rectificare ; operaţii de control.

50

Fig. 3.37. Scheme de lucru pentru strunjirea completa a unui arbore cu came : a — strunjirea fusului din mijloc şi a celui de capăt; b — strunjirea de fini-sare a fusului din mijloc in vederea asezarii pe lineta; c, d — strunjirea de degroşare şi de finisare a tuturor fetelor frontale ale camelor şi a tuturor fusurilor; e — strunjirea simultană a intervalelor dintre came; f — strun-jirea de finisare a fusului pe care se preseaza pinionul; g — strunjirea şimul-tana de degroşare şi finisare a tuturor camelor (in două faze). Alegerea şi prelucrarea bazelor de aşezare. Arborele cu came se prelucrează cu prindere între vârfuri şi sprijinire radială suplimentară în linete deschise. Pentru execuţia găurilor de centrare se utilizează maşini bilaterale de frezat şi centruit specializate (v. par. 3.3.2).alegerea şi prelucrarea bazelor de aşezare; strunjirea suprafeţelor După executarea găurilor de centrare se strunjesc şi eventual se rectifică fusurile in vederea asezarii in linete. Aceste operaţii se execută cu aşezarea arborilor între vârfuri şi se combină cu prelucrarea şi a altor suprafeţe. Strunjirea suprafeţelor cilindrice, suprafeţelor frontale şi a camelor. Strunjirea fusurilor, a spaţiilor dintre came, a feţelor frontale ale fusurilor şi a camelor, se execută pe strunguri semiautomate cu două sănii, cu multe cuţite (fig. 3.37).

51

Arborele se prinde între vârfuri şi se aşează în linete pe fusurile prelucrate. Deoarece strunjirea simultană a acestor suprafeţe ar putea provoca deformaţii ale arborelui cu came, strunjirea fetelor frontale ale camelor (mai ales in cazul arborilor lungi) se separă in operaţii sau faze distincte. În acest fel se rezolvă şi problema dificilă a montarii unui număr mare de cuţite la distanţe reduse. Camele se strunjesc în două treceri : degroşare şi finisare. Strunjirea camelor (în cazuri particulare şi a excentricului pentru pompa de benzină) se execută simultan (fig, 3.38) pe strunguri semiautomate de copiat, prin două metode determinate de înalţimea camei : 1 — prin copiere, cu poziţia unghiulara a cuţitului constantă ; 2 — prin copiere cu portcuţite oscilante, când inalţimea camei nu depaşeşte cca 6 mm.

Fig.3.38. Schemele strunjirii camelor: a-cuţite cu poziţie unghiulară constantă; b-portcuţite oscilante; I... V – poziţii diferite ale cuţitului în timpul prelucrării

Pentru orientarea unghiulara a arborelui cu came în raport cu cama etalon serveşte canalul de pană de pe fusul pe care se fixează roata de antrenare, sau un orificiu ce se execută pe o suprafaţă frontală în acest scop. Operaţii de rectificare. Fusurile arborelui cu came se rectifică pe maşini de rectificat rotund cu prindere între vârfuri în general în două treceri : semifinisare şi finisare (fig. 3.39). Fig.3.39. rectificarea fusurilor

52

Camele se rectifica prin copiere după şabloane, pe maşini de rectificat semiautomate specializate în acest scop (fig. 3.40). În suportul oscilant 3 se montează cu sprijinire pe lineta L arborele cu came 1 care se solidarizează cu şabloanele 2 după o poziţie unghiulară precisă (p.u). Sub acţiunea arcurilor 4 suportul oscilant se sprijină pe rola palpatoare 5 mişcându-se comandat de şablon. După rectificarea unei came, sania 6 se deplasează pentru poziţionarea camei următoare în faţa discului de rectificat, care în afără de mişcarea principală I poate avea şi o mişcare pendulara II, realizand o calitate superioara a suprafeţei. Deoarece şabloanele nu sunt distanţate între ele corespunzător camelor arborelui, rola palpatoare se poziţionează printr-o mişcare axială III. Camele se rectifică succesiv după un ciclu automat care asigură mişcările necesare şi avansurile corespunzatoare. După tratamentul termic are loc rectificarea de finisare.

Fig. 3.40. Rectificarea camelor prin copiere după şablon In anumite cazuri, camele şi fusurile arborelui se lustruiesc sau se superfinisează. Lustruirea se face cu bandă de hârtie sau de pânză la maşini speciale. Superfinisarea se poate execută cu ajutorul unor dispozitive cu role sau cu bile. Controlul arborelui cu came. Operaţiile specifice se refera la verificarea preciziei de execuţie a camelor. Se verifică în acest sens înalţimea lor, dispoziţia unghiulara şi conicitatea cu un dispozitiv pe baza fantei de lumină. Periodic se controlează execuţia corecta a profilului camei pe divizorul optic sau comparativ cu came etalon.

Proces tehnologic tip de prelucrare mecanică 1. Frezare şi centruire; 2. Strunjirea palierelor (degroşare şi finisare); 3. Rectificarea fusurilor; 4. Strunjirea simultană a suprafeţelor frontale ale camelor; 5. Strunjirea simultană a intervalelor dintre came; 7. Frezarea canalului de pană; 8. Burghiere şi tarodare la capătul cu canal de pană; 9. Strunjirea camelor şi a excentricului pompei de benzină; 53

10. Rectificarea camelor şi a excentricului; 11. Frezarea danturii; 12. Tratament termic; 13. C.T.C.; 14. Detensionare; 15. Redresare; 16. Rectificarea fusurilor; 17. Rectificarea camelor; 18. Control feroflux; 19. Superfinisare; 20. Demagnetizare; 21. Fosfatare; 22. Spălare; 23. C.T.C. final.

3.5.3. Recondiţionarea arborelui cu came Principalele uzuri care pot apărea în timpul exploatării sunt prezentate în figura 3.41.

Fig.3.41. Localizarea principalelor defecţiuni ale axei cu came

Prezenta fisurilor sau crăpăturilor conduce la reformarea arborelui cu came

Uzurile şi metodele de recondiţionare 1. Încovoierea - Redresare + control feroflux; 2. Uzura canalului de pană - Majorare sau frezarea unui canal la 180o;(la fel la piesa conjugată) 3. Uzura fusurilor - Rectificare la cote de reparaţii sau cromare şi rectificare la cota nominală; 4. Uzura părţii cilindrice a camei - Metalizare şi rectificare; 5. Uzura profilului camelor - Rectificare la cote de reparaţii sau încărcare (prin sudură sau metalizare) şi rectificare, 6. Uzura suprafeţei de fixare a roţii de distribuţie - Încărcare şi rectificare.

54

Rezumat Condiţii tehnice. La execuţia pieselor de tip arbore se impune un grad ridicat de precizie dimensională de formă şi de poziţie reciprocă a diferitelor părţi componente precum şi condiţii limitate privind rugozitatea suprafeţelor. Materiale. Pentru arborii şi axele din construcţia autovehiculelor, cel mai mult se folosesc oţelurile de îmbunătăţire cu şi fără elemente de aliere şi pentru anumite repere se utilizează fonta de înaltă rezistenţă sau fonta specială (pentru arbori cotiţi, arbori cu came etc.). Semifabricatele. Pentru piesele de tip arbore semifabricatele se obţin prin laminare, forjare, forjare liberă şi în matriţă, extruziune şi turnare. Proces tehnologic tip : • operaţii pregătitoare (debitare, indreptare, bazare) • prelucrări de degroşare, • prefinisare, • finisare ; • prelucrarea canelurilor, a canalelor de pană, a găurilor şi filetelor ; • tratamentul termic, • rectificarea , • prelucrarea foarte fină, • control. Principalele metode de prelucrare sunt strunjirea şi frezarea arborilor. Finisarea se face prin rectificare. În anumite situaţii este necesară superfinisarea prin: lepuire, honuire, rodare, lustruire… Arborii cotiţi au particularităţi constructive şi tehnologice: • prelucrarea fusurilor manetoane prin strunjire sau frezare; • prelucrarea fusurilor manetoane prin rectificare; • metodă specifică de recondiţionare – metoda rectificării fusurilor la cote de reparaţii. Arborii cu came au şi ei particularităţi constructive şi tehnologice: • strunjirea camelor cu indexare în canalul de pană pentru roata de distribuţie: • rectificarea camelor prin copiere; • metodă specifică de recondiţionare a profilului camelor – încărcare cu sudură şi rectificare la cota nominală.

Autoevaluare Răspundeţi la următoarele întrebări: 1. care sunt principalele condiţii tehnice care sunt impuse arborilor ? 2. ce materiale se utilizează la construcţia arborilor ? 3. care sunt semifabricatele pentru arbori ? 4. ce metode de prelucrare a fusurilor arborilor cunoaşteţi? 5. cum se prelucrează racordările ? 6. ce metode de obţinere a canalelor de pană cunoaşteţi ? 7. cum se obţin canelurile ? 8. ce metode de finisare a arborilor cunoaşteţi ? 55

9. care sunt procedeele de prelucrare fină a fusurilor de arbori ? 10. ce materiale se utilizează pentru arborii cotiţi ? 11. puteţi enumera cel puţi trei condiţii tehnice impuse arborilor cotiţi ? 12. ce metode de prelucrare a fusurilor manetoane cunoaşteţi ? 13. cum se finisează fusurile arborelui cotit ? 14. cum se recondiţionează fusurile arborelui cotit ? 15. cum se recondiţionează flanşa arborelui cotit ? 16. care sunt materialele utilizate la construcţia arborelui cu came ? 17. care este procedeul tehnologic de obţinere a semifabricatelor din oţel pentru arbori cu came ? 18. cum se prelucrează camele ? 19. cum se finisează camele ? 20. cum se recondiţionează profilul camei ?

56

4. Fabricarea şi recondiţionarea pieselor de tip bucşă Obiective În acest capitol studenţii dobândesc cunoştinţe despre: • Condiţiile tehnice, materialele şi semifabricatele care se utilizează la construcţia pieselor de tip bucşe; • Procesele tehnologice tip de fabricare a bucşelor şi operaţiile specifice; • Aspectela specifice fabricării cămăşilor de cilindru; • Aspectela specifice fabricării cuzineţilor

Piesele de tip bucşă au cel puţin o suprafaţă de revoluţie, de obicei cea interioară. Pereţii bucşelor pot fi netezi, sau profilaţi. Particularitatea tehnologică o reprezintă prelucrarea alezajului. Cele mai cunoscute exemple sunt: cămaşa cilindrului, cuzineţii, jicloarele, ghidul supapei, lagăre, …

4.1.Condiţii tehnice, materiale semifabricate Condiţiile tehnice sunt determinate întotdeauna de condiţiile de funcţionare, de materiale şi dimensiuni: • dimensiunile alezajelor se execută în treptele de precizie ISO: 4… 7; • abaterea de formă (conicitate, ovalitate… ) se înscrie în câmpul: 0,08... 0,15 mm; • abaterea de la poziţia reciprocă a suprafeţelor (concentricitate, perpendicularitatea axei faţă de suprafaţa frontală) trebuie să fie: 0,01… 0,2 mm; • rugozitatea necesară este de: 1,6… 3,2 μm. În funcţie de condiţiile de funcţionare pot apare şi alte condiţii tehnice cum ar fi: concentricitatea suprafeţei exterioare cu cea interioară, perpendicularitatea dintre suprafaţa frontală şi axa piesei... Materialele utilizate sunt diverse: oţel, fontă, fontă grafitată, bronz, bronz grafitat, alamă, materiale plastice, materiale compozite. Semifabricate: se utilizează semifabricate cu formă şi dimensiuni cât mai apropiate de forma finită: ţevi, tuburi, bare laminate, turnate, forjate, sinterizate.

4.2. Procese tehnologice tip de prelucrare mecanică Dificultăţi de prelucrare: acces dificil la suprafaţa interioară, evacuarea şpanului este mai grea, răcirea sculei este deficitară, rigiditatea sculei şi portsculei este redusă putând genera erori. Problemă tehnologică specifică: asigurarea concentricităţii suprafeţei interioare şi a celei exterioare precum şi a perpendicularităţii suprafeţei frontale cu axa alezajului. Metode de rezolvare a problemei: • prelucrarea celor trei suprafeţe dintr-o singură prindere; • prelucrare tuturor suprafeţelor din două prinderi; utilizând ca bază de aşezare: suprafaţa exterioară pentru prelucrarea suprafeţei interioare; 57

•

prelucrare tuturor suprafeţelor din două prinderi; utilizând ca bază de aşezare: suprafaţa interioară pentru prelucrarea suprafeţei exterioare;

Procedeele tehnologice de realizare a alezajelor sunt: burghierea, adâncirea, alezarea, strunjirea interioară, broşarea, rectificarea, honuirea… Burghierea: până de Φ 50 mm mai rar Φ 100 mm. Peste Φ35 mm burghiere şi lărgire (burghiere dublă). Adâncirea: burghie, adâncitoare, lamatoare. Precizie mai ridicată decât la burghierea simplă.

Fig.4.1. Burghierea; a-pe maşina de găurit vertical; b-pe strung

Fig.4.2. Burghiere, lărgire alezare în două trepte

Fig.4.3. Adâncire; aadâncire conică; b-adâncire cilindrică; c-lamare

58

Alezarea: se realizează cu scule numite alezoare care au un număr mare de muchii tăietoare. Precizia dimensională şi rugozitatea sunt mai bune dar productivitatea este mai redusă. Adaosul de prelucrare la operaţia de alezare este mic. Strunjirea: degroşarea sau finisarea se fac în două moduri (vezi figura 4.4): 1 - cu piesa în mişcare de rotaţie şi cuţitul executând mişcarea de avans; 2 - cu scula în mişcare de rotaţie şi piesa executând mişcarea de avans.

Fig.4.4. Diferite moduri de strunjire interioară Broşarea: precizie şi productivitate ridicate; se aplică la alezaje circulare sau canelate. Alezajele prelucrate prin broşare pot avea secţiune circulară netedă sau profilată (caneluri).

Fig.4.5. alezajelor

Broşarea

59

Rectificarea: acces dificil al sculei în interior. Diametrul sculei este: 0,6…0,9 din diametrul alezajului. Turaţii mari ale sculei: 15000… 80000 rot/min şi uzuri ridicate. Se obţin rugozităţi de Ra= 0,1… 1,6 μm.

Fig.4.6. Rectificarea interioară; 1-piesa; 2-scula

Fig.4.7. Rectificarea interioară pe maşini de rectificat fără centre

Rectificarea interioară se realizează în două modalităţi (vezi figura 4.6): a atât piesa cât şi scula au mişcări de rotaţie; b – piesa este fixă şi scula are două mişcări una de rotaţie şi alta de revoluţie. În cazul pieselor cu pereţi subţiri şi suprafeţe netede (cămăşi de cilindru uscate, segmenţi…) se utilizează rectificarea cu ajutorul maşinilor de rectificat fără centre (vezi figura 4.7). Piesa (2) sprijinită pe rola (4) este apăsată de rola (5) spre discul de antrenare (1). Discul de rectificat (3) execută mişcările de avans longitudinal şi transversal. Coaxialitatea suprafeţelor interioară şi exterioară se asigură prin bazarea piesei pe suprafaţa exterioară care este rectificată anterior acestei operaţii. Honuirea: procedeu specific de finisare a alezajelor utilizat la prelucrarea cămăşilor de cilindru. Se îmbunătăţesc: precizia dimensională şi precizia de

formă. Nu se îmbunătăţeşte precizia poziţiei reciproce a suprafeţelor. Se obţin rugozităţi de Ra=0,025… 0,4 mm. Adaosul de prelucrare îndepărtat: 0,02… 0,04 mm. Honul, sau capul de honuit execută două mişcări: o mişcare de translaţie şi o mişcare de rotaţie. Rezultă o mişcare elicoidală care lasă pe peretele interior al cilindrului o reţea de urme de aşchiere încrucişată cu un anumit unghi. Pietrele abrazive au granulaţii în gama 100… 600 iar liantul poate fi mineral sau organic. În figura 4.8. este prezentată schema operaţiei de honuire. Lepuirea (rodarea): superfinisare care se aplică mai ales pieselor din oţel şi fontă. Prelucrarea se realizează în prezenţa pastei de lepuit (rodat) care este formată din praf abraziv şi unsoare consistentă sau ulei. 60

Lepuirea interioară se execută cu o bucşă elastică cu diametrul mai mic cu 0,01… 0,02 mm decât alezajul. Ra= 0,1… 0,012 mm. Adaosul de prelucrare: 0,005… 0,025 mm.

Fig.4.8. Honuirea; 1-bare abrazive; 2-suporturile barelor abrazive; 3-conuri de distanţare; 4-plăci de sprijin; 5-şurub de acţionare; 6-arcuri; 7-cap de reglare

Tehnologia tip de fabricare a unei bucşe canelate 1. 2. 3. 4. 5. 6.

strunjirea suprafeţei frontale; adîncirea alezajului; finisarea alezajului; teşirea ; debitarea; broşarea canelurilor; 61

7. presarea bucşei pe un ax canelat; 8. strunjirea exterioară; 9. depresare; 10. tratament termic de durificare; 11. strunjirea de finisare a suprafeţelor frontale; 12. ajustare; 13. spălare şi control final

4.3. Fabricarea şi recondiţionarea cămăşilor de cilindru 4.3.1. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate Condiţii tehnice. La fabricarea cămăşilor de cilindri pentru semifabricat se prescriu condiţii privind respectarea compoziţiei chimice, iar pentru piesa finită condiţii referitoare la precizia dimensională, forma geometrică, rugozitatea suprafeţei interioare şi a gulerelor de centrare. Se mai prescriu condiţii de duritate şi alte caracteristici ale straturilor superficiale obţinute prin tratamente termochimice (cromare, nitrurare, fosfatare) precum şi condiţii de verificare la etanşeitate prin probe de presiune. Materiale. Materialul cămăşii cilindrului trebuie să asigure rezistenţa la solicitări dinamice şi mai ales la uzură, ţinând seama că funcţionează in condiţii de frecare deosebit de nefavorabile. Materialul cel mai folosit este fonta cenuşie aliată de obicei cu crom, care asigură o rezistenţa sporită la uzură. Fiind piese cu pereţi subţiri, care după turnare se răcesc rapid se măreşte conţinutul de siliciu (1,8 ... 2,2%) care favorizează grafitizarea şi conţinutul de fosfor (0,3...0,9%), pentru mărirea fluidităţii. Semifabricate. Procedeul modern cu o mare aplicabilitale este turnarea centrifugală, pe maşini de turnat cu mai multe posturi tip carusel. Grosimea, peretelui se asigură prin cantitatea de metal introdusă în formă. Cămăşile. de cilindru se mai pot turna în forme metalice sau amestecuri de formare, turnarea facându-se în poziţie verticală. Adaosurile de prelucrare sunt în funcţie de mărimea cămăşii de cilindru şi procedeul de turnare şi au valori începând cu 3... 5 mm. În cazul cămăşilor de cilindru din aliaj de aluminiu care conţin bucşe din fontă (motoare racite cu aer) pentru a realiza o îmbinare intimă, bucşa se execută cu mare rugozitate la exterior, se introduce în forma de turnare a cilindrului, aşa încât în timpul turnării se produce o înglobare a acesteia în masa de aliaj uşor. Un procedeu eficient pentru realizarea unei bune îmbinări între fontă (oţel) şi aliajul de aluminiu este procedeul ALFIN. Conform acestui procedeu piesa din fontă sau oţel perfect curăţată şi decapată se încălzeşte la peste 600°C şi se introduce într-o baie de aluminiu topit. Într-un interval de citeva minute se produce difuzia aluminiului în straturile superficiale ale materialului poros formându-se astfel un strat de aluminat de fier cu o grosime de 0,02. . .0,03 mm aderent şi la fier şi la aluminiu. Dacă se toarnă sub presiune aluminiu acesta întâlneşte aluminatul de fier încă semitopit realizându-se o legatură intimă între aceste materiale. Tratamente de suprafaţă şi acoperiri de protecţie. Pentru mărirea durabilităţii cămăşilor de cilindru în unele cazuri se execută o nitrurare în băi de săruri (exemplu, nitrurarea după procedeul Tenifer ; temperatura 570o±10° şi durata 180 min), operaţe ce se introduce după honuirea de degroşare. În vederea îmbunătăţirii rodării cămăşilor de cilindri după honuirea finală se execută fosfatarea suprafeţei de lucru. După această operaţe nu se mai admite decât decaparea cu soluţie de acid sulfuric 15% timp de 1 min. 62

Fig.4.9. Cămaşă de cilindru umed

In cazul cămăşilor de cilindru din aliaj de aluminiu care sa conţină bucşe din fontă (motoare racite cu aer) pentru a realiza o îmbinare intimă, bucşa se execută cu rugozitate mare la exterior se introduce în forma de turnare a cilindrului, aşa încât în timpul turnării se produce o inglobare a acesteia în masa de aliaj uşor. Pentru mărirea durabilităţii şi păstrării formei, cămăşile din aliaje uşoare se cromează sau se metalizează. Cromul se depune electrolitic în grosime de 50. . . 60µm. Metalizarea se face cu oţel după ce în prealabil s-a depus un strat intermediar de molibden de 20. . .30 µm pentru a asigura aderenta celor două metale. Grosimea stratului de oţel este de 50... 90 µm.

4.3.2. Tehnologia de prelucrare mecanică Aspecte particulare şi etapele principale ale procesului tehnologic. Caracteristica principală a procesului tehnologic, rezultă din forma semifabricatului care este o bucşă cu pereţi subţiri şi a piesei finite careia i se impun condiţii foarte severe privind forma geometrică şi calitatea suprafeţei cilindrice interioare. în aceste condiţii o foarte mare importanţă are modul în care se realizează prinderea în timpul diferitelor etape ale procesului tehnologic aşa încât forţele de stângere şi de aşchiere să nu producă deformări radiale. Prinderea se face de obicei pentru prelucrările interioare în dispozitive tip pahar, cu strângere pneumatică sau 63

hidraulică, iar pentru prelucrările exterioare, pe dornuri sau bucşe elastice (fig. 4.10). Un procedeu modern de prindere, este prezentat în figura 4.11, la care strângerea se face uniform de câtre uleiul sub presiune din jurul cămăşii de cilindru.

Etapele principale ale procesului tehnologic sunt : • alegerea şi prelucrarea bazelor de aşezare ; • prelucrarea suprafeţelor exterioare ; • prelucrarea suprafeţei interioare ; • proba de presiune ; • control final. Alegerea şi prelucrarea bazelor de aşezare. Bazele de aşezare difera funcţie de soluţia constructiva a cămăşii de cilindru. Prelucrarea cămăşilor de cilindru, începe în mod obişnuit cu o strunjire la interior cu prindere în maselotă, apoi degroşarea la exterior şi retezarea maselotei. Uneori se poate execută simultan degroşarea la interior şi exterior cu prinderea în maselotă (v. fig. 4.12) .

Fig. 4.10. Dispozitiv de prindere cu bucţă elastică ; 1- camaşa cilindrului; 2-bucşa elastică; 3 - placă cu con ; 4-tijă filetată ; 5- piuliţă de strângere ; 6 bucşă conică.

Fig. 4.11. Dispozitiv de prindere cu ulei sub presiune pentru camaşi de cilindru cu pereţi foarte subţiri

În cazul cămăşilor uscate pentru prelucrarea suprafeţei exterioare baza de aşezare este teşitura interioară de la cele două capete ale cămăşii, prinderea facându-se pe dornuri conice existând numai forţe de strângere în direcţie axială. Pentru prelucrarea suprafeţei interioare se foloseşte ca bază de aşezare suprafaţa exterioară prelucrată anterior (v. fig. 4.12). La cămăşile umede pentru prelucrarea suprafeţelor exterioare, baza de aşezare va fi formată tot de cele două teşituri de la capetele alezajului. Rigiditatea piesei fiind mai mare unele tehnologii prevăd aşezarea semifabricatului în prisme după diametrul exterior strunjirea interioară de degroşare şi prelucrarea teşiturilor de capăt care vor deveni baze de aşezare pentru prelucrarea exterioară. Baza de aşezare pentru prelucrarea suprafeţei interioare este în toate cazurile gulerul cămăşii de cilindru la o aşezare în poziţie verticală (v. fig. 4.12).

64

Prelucrarea suprafeţelor exterioare. Prelucrarea cămăşilor uscate cu scule metalice se execută pe strunguri (eventual cu mai multe cuţite, prin sub-divizarea avansului longitudinal). In cazul prelucrării prin rectificare, operaţia se execută pe maşini de rectificat rotund exterior fără centre (fig. 4.13). Cămăşile umede se prelucrează numai prin strunjire, pe un strung cu două sanii, fixind pe ambele sanii mai multe cuţite (o sanie are avans longitudinal, iar cealalta avans radial), prelucrand la o singură trecere întreg conturul exterior al piesei. Pe linia de fabricaţie se prevăd de obicei două asemenea utilaje, unul executănd degroşarea şi altul finisarea. Prelucrarea suprafeţelor interioare. În cazul rectificarii cămăşile uscate se prelucrează pe maşini de rectificat interior fără centre. În cazul alezării cu cuţite, operaţia se execută pe maşini de alezat verticale, cu bare de alezat şi cuţite aplicate, iar la finisare cu un singur cuţit aplicat. Utilajul de alezat poate fi de tip multiax permitănd prelucrarea concomitenta a mai multor piese. Cămăşile de cilindru umede se prelucrează pe maşini verticale de alezat cu bare, având cuţite aplicate. In toate cazurile când prelucrarea se face prin alezare, ultima operaţe este alezarea fină, executăta cu un singur cuţit aplicat şi un regim de lucru particular (orientativ, adaosul de prelucrare de 0,12... 0,2 mm). Prelucrarea definitivă a alezajului cămăşii de cilindru se face în majoritatea cazurilor prin honuire. Honuirea cămăşilor din fontă se execută cu barete din carbură de siliciu iar a celor din oţel cu barete de electrocorindon. Granulaţia baretelor este cuprinsă între 80 şi 125 cu liant organic sau ceramic. O metoda eficienţă pentru realizarea oglinzii cilindrului este honuirea „în platou" Fig. 4.13. Rectificarea suprafetei (fig. 4.14). Prelucrarea se face în două etape exterioare a camasii de şi anume : o honuire iniţială cu pietre de cilindru: 1 — camasa de cilindru ; granulaţie mare obţinându-se o rugozitate 2 — disc conducator ; 3 — disc Ra = 1,6 µm şi apoi o honuire fină, obţinânducondus ; 4— suport; 5— lichid de se o rugozitate Ra = 0,8 µm. Operaţia se face racire cu două capete de honuit sau cu un singur cap de honuit, având în mod obişnuit şase pietre cu granulaţie mare şi şase cu granulaţie mică, acestea retragându-se automat când lucrează celelalte. Presiunea pietrelor pe pereţii cămăşii se menţine în limitele 0,25... 1,4 MPa. 65

Fig.4.14.Honuirea în platou (stânga); honuirea la maşina cu mai multe posturi (dreapta) în scopul ridicării productivităţii honuirea se execută la maşini cu mai multe posturi de lucru, cu control activ. Oglinda cilindrului în unele cazuri se realizează şi prin alte procedee aşa cum sunt vibronetezirea şi rularea. Controlul cămăşilor de cilindru. La prelucrarea cămăşilor de cilindru se execută controlul interoperaţii şi controlul final, insistându-se asupra preciziei de execuţie a suprafeţei cilindrice interioare, respectării perpendicularităţii pe umărul de sprijin, preciziei canalelor pentru garniturile de etanşare (acolo unde este cazul). O atenţie deosebită se acordă controlului calităţii suprafeţei interioare. În final se execută proba de presiune (0,3...0,5 MPa) pentru a determina lipsa porilor sau a eventualelor fisuri. La producţia de masă se pot prevedea instalaţii automate de control care execută şi sortarea pe grupe de dimensiuni.

Procese tehnologice tip de prelucrare mecanică a cămăşilor de cilindru. Succesiunea principalelor operaţii ale procesului tehnologic de prelucrare mecanică a unei cămăşi de cilindru uscate: 1. Debitare la cotă 2. Strunjire retezare la cotă 3. Strunjirea simultană interioară şi exterioara de degroşare 4. Strunjire de retezare la capătul liber, strunjirea de semifinisare simultan interior şi exterior, strunjirea capătului liber 5. Strunjire de finisare interioară (Ra=6,3 µm) 6. Redresare până la incadrarea suprafeţei interioare în condiţiile geometrice (ovalitatea şi poligonalitatea în cadrul tolerantelor diametrului). 7. Strunjire de finisare exterioară (Ra = = 3,2. ..6,3 (µm) 8. Redresare 9. Rectificare exterioară 10. Redresare 11. Strunjire de finisare a gulerului de reazem 12. Control final

66

4.3.4. Recondiţionarea cămăşilor de cilindru Defectiunile care pot aparea la cămăşile de cilindru in timpul exploatarii sunt: uzuri normale sau anormale, fisuri, rizuri, urme de gripaj etc. Uzura normala a unei cămăşi de cilindru este reprezentata in figura 4.15 (conicitate in plan longitudinal şi ovalitate in plan transversal).Principalele cauze ale uzurii cilindrilor sunt următoarele: • coroziunile care se produc după fiecare pornire la rece; • frecare între cilindru şi piston; • jocuri necorespunzatoare la montaj; • condiţiile in care se face rodajul; • calitatea dozajului, respectiv a injecţiei combustibilului; • calitatea uleiului; • regimul termic; • condiţiile de exploatare etc. Fig. 4.15. Uzura normală a unei cămăşi de cilindru; I, II, III – plane de măsurare a ovalităţii şi conicităţii

Uzura cilindrilor corelată cu a pistonului şi segmenţilor, determină scăderea performanţelor motorului, creşterea consumului de combustibil şi ulei, apariţia bătăilor anormale etc., ceea ce constituie principala cauză pentru care motoarele sunt

trimise la reparaţii. Recondiţionarea alezajului cămăşii de cilindru se face prin majorare la o cota de reparaţii, care cuprinde în general două operaţii : prima pentru restabilirea formei geometrice, care se execută prin alezare ; a doua de finisare pentru obţinerea rugozităţii impuse suprafeţei care se execută prin honuire. Adaosul de prelucrare la alezare se stabileşte in funcţie de uzuri şi dimensiuni de reparaţie ţinând cont că pentru honuire se lasă un adaos de 0,03...0 05 mm În cazul când uzura plus adaosul necesar pentru honuire nu asigură un adaos suficient pentru alezare, se va trece la prelucrarea corespunzatoare urmatoarei trepte de reparaţii. 67

La cămăşile de cilindru uscate, care se introduc liber in locaşul din blocul motorului, se poate constata deformarea sau uzura suprafeţei exterioare de centrare. În acest caz recondiţionarea constă în înlocuirea cămăşii uzate cu alta nouă la cota nominală sau la una din treptele de reparaţie, funcţie de dimensiunea locaşului din blocul motorului. Fisurile, suflurile sau spărturile, nu se recondiţionează acestea fiind cauze pentru reformarea pieselor.

68

4.4. Fabricarea şi recondiţionarea cuzineţilor În construcţia motoarelor de autovehicule se utilizează în general cuzineţi şi bucşe cu pereţi subţiri (fig. 4.16) formaţi dintr-un suport de oţel având aplicat pe suprafaţă interioară materialul antifricţiune într-un strat - cuzineţi bimetalici, sau în două straturi cuzineţi trimetalici. Uneori suprafaţa exterioară se arameşte sau se cadmiază pentru protecţia împotriva coroziunii.

Fig. 4.16. Tipuri de cuzineţi

4.4.1. Condiţii tehnice, materiale, semifabricate Condiţii tehnice. La execuţia cuzineţilor, se prescriu abateri strânse privind: precizia dimensională şi rugozitatea suprafeţei. Se acordă de asemenea o atenţie deosebită toleranţelor la grosimea a cuzinetului precum şi la mărimea excentricităţii diametrului interior faţă de diametrul exterior al suportului de oţel. Maieriale. Aliajul antifricţiune trebuie să satisfacă un ansamblu de proprietăţi impuse de condiţiile specifice de funcţionare : proprietăţi mecanice ridicate (rezistenţă la strivire, la oboseală, la uzură, la coroziune), bune proprietăţi de alunecare (capacitate antigripantă şi coeficient de frecare scăzut), capacitate de înglobare a particulelor dure (incrustabilitatea), capacitatea de a se adapta la geometria suprafeţelor (conformabilitatea), conductibilitate termică mare, aderenţa bună la carcasa de oţel, afinităte chimică şi metalurgică redusă faţă de materialul arborelui, prelucrabilitate bună prin aşchiere, preţ de cost redus. Pentru a indeplini aceste cerinţe, structura aliajului antifricţiune, este necesar să cuprindă o „fază moale" cu rol antigripant (cu precadere Sn, Pb, Al), şi o „fază dură." care preia sarcina transmisă de arbore (compuşi ai Sn, Pb, Cu, Al). Pentru mărirea rezistenţei la oboseală, unii cuzineţi se prevăd cu un strat de protecţie superficială având o grosime de 20. . .30 µm care îmbunătăţeşte în acelaşi timp atât rezistenţa la coroziune, cât şi calităţile de frecare. Pentru acest strat (se formează cuzinetul trimetalic) compoziţia poate fi Pb + 5% In, Pb + 10% Sn, Pb + 10% Sn + 3% Cu. Suportul semicuzineţilor se execută din oţel pentru ambutisări adânci cu un continut de maximum 0,08% C şi 0,05% Mn, având rezistenţa la rupere de 260. .. 340 N/mm2 şi duritatea de 75... 95 HV. 69

Semicuzineţii finisaţi pot fi acoperiţi cu un strat de 2.. .3 µm Sn, depus chimic sau galvanic. Semifabricate. Principalele tehnologii de obţinere a semifabricatelor sunt placarea, sinterizarea şi turnarea. Placarea ce se poate executa la rece sau la cald constă în depunerea unor aliaje antifricţiune (de obicei Al—Sn sau Al—Pb) pe un suport de oţel, obţinându-se cuzineţi cu pereţi subţiri pentru solicitări medii (padm