Tehnologia de Fabricatie si de Reconditionare pentru Reperul Bolt, Cilindru si Piston

Partea I Memoriu tehnic1.Introducere (Descrierea piesei, rol, condiii de funcionare, cerinte)

Bolul

Bolul, sau axul pistonului, este organul de legtura prin intermediul cruia se transmite fora de presiune a gazelor de la piston la biel, asigurnd micarea relativ dintre aceste dou organe.

Este solicitat de fora de presiune a gazelor i de fora de inerie a pistonului care dau o rezultant variabil ca mrime i sens.

Efecte :

solicitarea cu oc datorit existenei jocurilor, dar i datorit creterii rapide a gradienilor de presiune in faza de ardere ;

ncovoierea bolului n seciune longitudinal ;

ovalizare in plan transversal ;

apariia forfecrii in zona dintre umerii pistonului i piciorul bielei ;

caracterul variabil al sarcinii produce fenomenul de oboseal ;

Din cele artate, pentru asigurarea unor condiii normale de funcionare bolului, se impun urmtoarele cerine :

mare rezisten la ncovoiere i la oboseal ;

deformri minime ;

rezistena la uzur pentru suprafaa de lucru ;

mas mic ;

simplitate constructiv ;

Cmaa cilindrului Cmaa cilindrului, sau cilindrul, este organul motorului n interiorul cruia evoluiaz fluidul motor.

Este supus solicitrilor :

a) mecanice : - datorate forei de presiune a gazelor i datorita forei normale N a

pistonului pe cilindru ;

- datorate vibraiilor produse de variaia forei de presiune a

gazelor i forei normale N ;

b) termice : - datorate fluxului mare de cldur care traverseaz pereii

cilindrului

Principala cauz a scoaterii din funcionare o constituie uzura suprafeei interioare ce cunoate toate cele trei tipuri reprezentative : coroziv, abraziv i adeziv.

Uzarea coroziv este rezultatul contactului dintre metal i unii produi agresivi care se formeaz in procesul de ardere ( acidul acetic, azotic, formaldehidele, vaporii de ap ) i care condenseaz pe oglinda cilindrului. Deasemenea prezena sulfului n compoziia combustibilului accentuiaz aciunea coroziv datorit SO2, SO3 care mpreun cu vaporii de ap conduc la H2SO4, H2SO3. Un rol hotrtor n dezvoltarea aciunii corozive l are temperatura oglinzii pentru c atunci cnd coboar sub punctul de rou aceste produse agresive condeseaz pe cilindru ( punctul de rou este temperatura minim la care substana se mai afl n stare de vapori ). Uzarea coroziv este maxim la partea superioar.

Uzarea abraziv a oglinzii cilindrului este produs de particule dure, abrazive din atmosfer ( particule de cuar ), din ulei ( achii de ulei, particule de calamin, cuar ) i din combustibil. Profilul uzrii abrazive arat c este concentrat la partea inferioar cnd este provocat de particulele dure din ulei i n zona superioar cnd este provocat de particulele dure din aer sau din combustibil.

Aceste condiii de funcionare impun urmtoarele cerine :

rezisten ridicat la aciunea gazelor ;

mare rezisten la uzur ; sigurana etaneitii la gazele din interior i a mediului de rcire n exterior ; simplitate constructiv . Pistonul

Pistonul ndeplinete urmtoarele roluri :

transmite fora de presiune a gazelor bielei ;

preia reaciunea provenit de la peretele cilindrului i transmite cilindrului reaciunea normal produs de biel ; contribuie la realizarea formei camerei de ardere ; la motoarele in doi timpi este un element din sistemul de distribuie a gazelor . El constituie un organ foarte puternic solicitat mecanic i termic; este supus unor importante fore de frecare, iar partea exterioar a capului pistonului care vine n contact cu fluidul motor trebuie sa fac fa i aciunii corozive a gazelor de ardere.

Solicitrile mecanice sunt o consecin a forelor care acioneaz asupra pistonului. Aceste fore sunt de trei categorii:

1. fora direct aplicat care este dat de diferena dintre presiunea gazelor din cilindru i presiunea din carter;

2. fora de inerie ca o consecin a masei pistonului i variaiilor de vitez pe care le nregistreaz; ea este ntotdeauna direcionat dup axa pistonului;

3. forele de legtur date de aciunea pistonului asupra bielei (este o for dirijat dup axa bielei) i aciunea pistonului asupra cilindrului (este o for normal care aplic pistonul pe cilindru i o fora de frecare).

n timpul funcionrii, capul pistonului vine n contact permanent cu fluidul motor care, pe timpul arderii, atinge temperaturi de peste 20000C. Ca urmare el primete o cantitate foarte mare de cldur pe care trebuie s o evacueze deoarece altfel funcionarea mecanic ar fi compromis. Evacuarea cldurii primite se face n special spre cilindru i ntr-o msur mai mic spre carterul motorului.

Deoarece cldura este primit numai prin capul pistonului temperatura descrete n lungul pistonului, de la cap spre partea inferioar a mantalei. Nivelul i variaia temperaturii depind de tipul motorului, materialul i construcia pistonului, proprietile i micarea gazelor, agentul de rcire al motorului. Datorit diferenelor de temperatur, dilatrile pistonului vor fi inegale, capul pistonului dilatndu-se mai mult dect mantaua. Datorit neuniformitii repartiiei materialului, chiar ntr-o zon cu aceeai temperatur, dilatrile sunt inegale, dilatri ce sunt influenate i de regimul de funcionare al motorului. Deci pistonul propriu-zis nu poate asigura etanarea; de aceea este necesar s se prevad pistonul cu segmeni.

Din punct de vedere al materialului, cu ct temperatura este mai mare, calitile de rezisten mecanic se nrutesc, scade n special duritatea, ceea ce conduce la o uzur mai pronunat.

n regiunile unde capul pistonului este btut n continuu de flacr, materialul poate fi ars sau poate da natere fisurii, ceea ce impune schimbarea pistonului.

innd cont de rolul pistonului i de solicitrile complexe i puternice pe care trebuie s le suporte n procesul de funcionare, rezult c el trebuie s satisfac urmtoarele condiii:

1. S asigure etanarea cilindrului la orice regim de funcionare;

2. S primeasc ct mai puin cldur pe la capul pistonului pentru a reduce importana problemelor termice;

3. S aib proprieti de transmitere a cldurii ct mai bune;

4. S asigure un consum minim de ulei;

5. S fi ct mai uor, pentru a reduce importana forelor de inerie translatorii, dar n acelai timp suficient de rezistent i rigid;

6. S asigure un lucru mecanic de frecare minim, deoarece pierderile prin frecare ale pistonului reprezint aproximativ 60% din totalul pierderilor prin frecare la motoarele rapide;

7. S aib durabilitate mare orict de grele ar fi condiiile de exploatare.

2.Soluii constructive

Bolul se realizeaz sub form tubular, n diferite variante (fig.1 ) funcie de tipul motorului i felul mbinrii cu biela i pistonul. Cel mai mult utilizat este bolul cu seciune constant (fig.1, a), fiind i cel mai uor de realizat tehnologic. Uneori, pentru mrirea rigiditii bolul se execut sub forma unui solid de egal rezisten (fig.1, b) sau cu seciunea n trepte (fig.1, c).

La stabilirea dimensiunilor bolului trebuie avut n vedere ca diametrul exterior i lungimea acestuia s fie suficiente, astfel nct presiunea ce se dezvolt pe suprafaa sa s nu depeasc valorile 400500 daN/cm2 de la care ungerea se nrutaete. Diametrul interior se determin din condiiile limitrii deformaiilor de ncovoiere i ovalizare.

Dup felul mbinrii cu biela i pistonul exist urmtoarele tipuri :

fix n piston i liber n piciorul bielei ;

liber n piston i fix n piciorul bielei ; liber n piston i liber n piciorul bielei (flotant );Fixarea n piston se realizeaz prin uruburi care strpung bolul i lcaul.

Dei se elimin ungerea prin umerii pistonului, dezavantajele sunt mult mai mari. Astfel, exist o uzur neuniform n poriunea din biel, forele de inerie sunt mai mari i se reduce rezistena umerilor pistonului ca urmare a concentrrii de tensiuni la marginea gurii.

Fixarea n piciorul bielei se realizeaz prin :

montarea prin strngere, situaie n care se nclzete piciorul bielei pn la 240 0C astfel nct la rcirea piciorului se realizeaz strngerea.

secionarea parial a piciorului bielei i realizarea unor umeri n zona de secionare i strngerea cu ajutorul uruburilor

Soluia prezint urmtoarele avantaje :

biela nu mai necesit o buc din material antifriciune n picior

se reduc zgomotele n funcionare fa de soluia cu bol flotant

nu necesit ungerea piciorului bielei

se micoreaz dezaxarea bielei

Soluia prezint urmtoarele dezavantaje :

uzur neuniform n umeri

soluie mai complicat a piciorului bielei la strngerea cu uruburi

Asamblarea cu bol flotant este metoda cea mai utilizat, deoarece asigur uzuri minime i uniforme att pe lungime, ct i pe circumferin, precum i un montaj uor. Uzura redus i uniform se datoreaz faptului c vitezele relative ntre suprafeele ncontact sunt aproximativ pe jumtate, comparativ cu celelalte metode de asamblare, deoarece periodic bolul execut i o rotaie complet.

Piesa a crei tehnologie de fabricaie i recondiionare se va proiecta este un bol flotant cu seciune constant. Cilindrul

Dup modul de asamblare cu blocul motorului se disting urmtoarele soluii constructive :

cilindrii nedemontabili ;

cilindrii demontabili -uscai

-umezi

cilindrii micti la care se introduce la partea superioar o buc uscat ;

cilindrii rcii cu aer ;

Cilindrii nedemontabili n general la m.a.s. deoarece uzura e mai mic dect la m.a.c.

Avantaje :

asigur o construcie rigid

nu mai sunt probleme de etaneitate la lichidul de rcire

costuri de fabricaie reduse

Dezavantaje :

este necesar folosirea unei fonte de calitate pentru construcia ntregului bloc

apariia de tensiuni termice, de tensiuni interne dup turnare datorit vitezelor inegale i duratelor diferite de rcire a pereilor interiori i exteriori

gradieni axiali i radiali de temperatur foarte mari

Cilindrii demontabili

Avantaje :

permite realizarea blocului motor din fonte cu rezistene mai reduse

simplificarea turnrii blocului motor i reducerea rebuturilor

cilindrul se execut din font de calitate cu rezisten mare la uzur

meninerea n serviciu a blocului i n cazul defectrii unui singur cilindru

reducerea tensiunilor termice pentru c nu este ngrdit dilatarea lui pe direcie axial

nlocuirea uoar n exploatare a cilindrilor uzai

Dezavantaje :

este mai puin rigid construcia

pentru asigurarea fixrii cilindrului este obligatoriu ca acesta s fie prevzut cu o flan suficient de groas i de aceea n aceast zon rcirea este defectuoas

necesitatea etanrii spaiilor de rcire

Cilindrii rcii cu aer sunt cilindri individuali prevzui cu aripioare de rcire pentru mrirea suprafeei de schimb de cldur deoarece coeficientul de transfer termic este de circa 100 de ori mai mic dect cel de la metal la lichidul de rcire. Gradul de nervurare este maxim n dreptul chiulasei i minim n pareta inferioar pentru c i fluxul de cldur variaz n acelai mod.

Piesa a crei tehnologie de fabricaie i recondiionare se va proiecta este un cilindru demontabil umed care prezint urmtoarele :

avantaje : - rcire mai bun

- solicitri termice mai reduse

dezavantaje : - rigiditate mai redus

- probleme privind etanarea

O bun etanare se obine n regiunea superioar prin faptul c flana de aezare se realizeaz cu o nlime mai mare ca cea corespunztoare evazrii din bloc. Prin aceasta fora de strngere a uruburilor va fi preluat numai de flan i de aceea o importan deosebit se acord la montaj strngere cu un efort tarat pentru a fi uniform pentru toi cilindrii.n regiunea inferioar se realizeaz cu dou inele de cauciuc iar pentru a evita apariia unor deformaii n cilindru este necesar ca seciunea canalelor s fie mai mare dect seciunea transversal a inelelor de cauciuc ( cauciucul nu se comprim).

Pistonul

Pistonul se compune din urmtoarele pri:

Capul pistonului partea superioar a pistonului ce preia presiunea gazelor. Construcia sa trebuie s asigure rezistena necesar i buna desfurare a proceselor funcionale.

La motoarele Diesel, forma capului pistonului depinde de organizarea camerei de ardere. Cnd camera de ardere este divizat, se poate utiliza capul plan, dar adesea capul se profileaz pentru a stimula arderea. Pentru camerele nedivizate, se pot aplica soluii variate (fig.2): cap mulat dup forma jetului (a), cap cu camer de ardere n form de cup (b), cap cu camer de ardere toroidal, la care suprafaa frontal constituie un prag ce expulzeaz aerul comprimat spre combustibilul injectat n cavitate (c), cap cu camer de ardere sferic, folosit la motoarele cu formare pelicular a amestecului (d).

Fig.2 Forme ale capului pistonului la m.a.c

La motoarele Diesel forate cu injecie direct, se pot ameliora condiiile de funcionare ale capului pistonului prin diverse metode (fig.3). Prin rotunjirea muchiei camerei de ardere (a), sau teirea ei (b), se micoreaz viteza de curgere a gazelor i gradientul de temperatur n zona respectiv i se previne apariia de fisuri radiale de-a lungul muchiei. Tot pentru a proteja muchia se utilizeaz un inel fabricat dintr-un material de mare plasticitate, solidarizat cu pistonul prin sudare sub flux de electroni (c). Se mai folosete o armtur de bronz cu cupru, cobalt i beriliu, fixat cu uruburi (d). La pistonul armal, muchia camerei de ardere este executat ntr-o inserie de material refractar, ncorporat la turnare, care poate conine i canalul primului segment (e). Echiparea capului pistonului cu inserii de diferite configuraii (f, g ,h) l protejeaz de impactul cu jetul de combustibil sau de flacr, realiznd totodat zone de temperatur ridicat, care favorizeaz arderea. Inseriile se realizeaz din font special sau oel austenitic.

Fig.3 Ameliorarea condiiilor de funcionare ale pistonului

la m.a.c., cu injecie direct

Regiunea port segmeni partea pistonului prevzut cu canale n care se introduc segmenii. Pentru a mpiedica supranclzirea primului segment, se adopt diferite msuri (fig.4). Este recomandabil s se plaseze canalul primului segment ct mai departe de capul pistonului, eventual la o distan l de suprafaa inferioar a acestuia (a). Regimul termic mai nalt la motoarele Diesel a determinat promovarea unor soluii suplimentare: deasupra canalului primului segment se prelucreaz anuri de abatere a fluxului de cldur (b) sau un canal ngust (c), ultimul acumulnd reziduuri de ardere care ecraneaz transferul de cldur; se racordeaz larg cu R = (0,050,10)D, regiunea port-segmeni la suprafaa inferioar a capului (d); se micoreaz jocul zonei de deasupra canalului primului segment, pentru a participa i ea la evacuarea cldurii, i se previne griparea prin executarea unor striuri (e); se izoleaz termic regiunea port-segmeni, practicnd un gol n dreptul racordrii cu suprafaa inferioar a capului pistonului (f), ceea ce introduce ns un joc mai mare la manta.

Fig.4 Protejarea termic a primului segment

Mantaua - partea care ghideaz pistonul n cilindru i transmite fora normalTrebuie s se asigure aderarea uleiului pentru reducerea frecrii i jocuri reduse pentru ghidare, pentru evitarea btilor i pentru o bun etanare.Arhitectura ei este influienat hotrtor denecesitatea asigurrii unui joc optim n funcionare, pentru aceasta utilizndu-se patru soluii:

( capul i regiunea port segmeni din aliaje uoare iar mantaua din font

( separarea mantalei de regiunea port segmeni printr-o tietur n planul perpendicular pe axa pistonului n fundul canalului ultimului segment

( manta elastic se realizeaz prin practicarea unei tieturi n lungul mantalei

( manta cu inserie din alte materiale pentru motoare cu diametrul mare, puternic solicitate termic.

Piesa a crei tehnologie de fabricaie i recondiionare se va proiecta este un piston matriat din aliaj de aluminiu. Calota pistonului are o form special, care mbuntete procesul de formare i ardere a amestecului carburant. La interior pistonul este prevzut cu nervuri care mresc rezistena i mbuntesc rcirea calotei acestuia.

Pistonul are dou bosaje cu guri pentru montarea bolului . n fiecare bosaj sunt executate cte dou guri, prin care uleiul barbotat de ctre biele ajunge la bol. Pe suprafaa lateral a pistonului sunt strunjite cinci canale circulare, destinate pentru montarea segmenilor; patru din ele sunt dispuse mai sus, iar unul mai jos de orificiul destinat pentru bol. Adnciturile frezate la exterior de ambele pri ale fiecarui bosaj servesc pentru reducerea greutii pistonului.

3.Materiale i semifabricate

Bolul, n urma tratamentului termic, trebuie s aib un miez tenace, pentru a rezista solicitrilor cu oc, i o duritate mare a suprafeei exterioare, pentru a rezista la uzur. Oelurile care satisfac cel mai bine aceste cerine sunt oelurile carbon de cementare i oelurile aliate de cementare, avnd ca elemente de aliere Cr, Mo, Ni, Ti. Mai rar se folosesc i oelurile de mbuntire.

n acest caz s-a folosit oelul aliat de cementare 21 TMC 12 avnd urmtoarele caracteristici :

- compoziia chimic

MARCA COMPOZIIA CHIMIC

C Si Mn Ti Cr

21 TMC 120,18 - 0,240.17- 0,370,80 1,100.04-0.11,00 1,30

- caracteristicile mecanice

MARCA Limita de

curgere

Rp0,2 daN/mm2Rezistena la rupere

Rm

daN/mm2

Alungirea la rupere

A5 %Gtuirea la rupere

Z

%Reziliena

KCU30/2

J/cm2Duritatea

HB max.

Stare

recoapt

21 TMC 12 88min. 98 min. 9 50 78 217

n funcie de mrimea i solicitarea bolului se folosesc fie bare laminate, fie bare tubulare sau forjate prin arje speciale.

Suprafeele bolurilor se cementeaz pe ntreaga lungime, pe adncimea de 0.5 1.2 mm, urmat de clire i revenire. Duritatea suprafeei la exterior, dup clire, trebuie s ajung la 56..62 HRC, iar miezul la 38-44 HRC. Prin revenire se asigur stabilizarea structurii la suprafa si se evit modificrile dimensionale n timpul funcionrii. n aceste conditii se obine rezistena la uzur, la oboseal, precum i tenacitatea necesar.

Cilindrul

Materialul trebuie s asigure rezisten la solicitri dinamice i mai ales la uzur, tinnd seama c funcioneaz n condiii de frecare deosebit de nefavorabile. Se impune utilizarea unor materiale speciale, fapt ngreunat n cazul soluiilor constructive la care cmaa face corp comun cu blocul motorului. Materialul cel mai folosit este fonta cenuie aliat, de obicei, cu crom, care asigur o rezisten sporit la uzur, cu siliciu pentru favorizarea grafitizrii i pentru turnarea uoar a acestor piese cu perei subiri iar pentru mrirea fluiditii la turnare se adaug fosfor.

n acest caz s-a folosit Fc32CrCu avnd urmtoarele caracteristici :

- compoziia chimic :

MARCA COMPOZIIA CHIMIC

C Si Cr CuMn max. P max. S

Fc32CrCu3,2 3,51,5 - 2,00,28-0,32 0,7 0,70.04-0.1 0.005

- caracteristici mecanice :

duritatea 200 290 HB

Ri ( rezistena la ncovoiere ) 50 daN/mm2 Rm ( rezistena la rupere ) 30 daN/mm2

Pentru realizarea cmilor de cilindru din font special procedeul modern cel mai des ntlnit este turnarea centrifugal. Prin acest procedeu se realizeaz cmi lipsite de pori i cu adaosuri de prelucrare minime.De obici, turnarea se face pe maini de turnat cu mai multe posturi, tip carusel, grosimea peretelui asigurndu-se prin cantitatea de material introdus n form. Nu se exclud nici alte procedee de turnare static n forme metalice sau amestec de formare. n acest caz, turnarea se face n pozitie vertical.

Pentru evitarea apariiei fontei albe ca urmare a rcirii prea rapide a cmilor la exterior, formele metalice se cptuesc cu un strat termoizolator. Adaosurile de prelucrare sunt funcie de mrimea cmii i de procedeul de turnare i au valori ncepnd cu 3-5 mm.

Pentru oeluri semifabricatele se obin din eav laminat.

La motoarele rcite cu aer, cilindrii se execut din aluminiu i sunt prevzui cu aripioare de rcire.

Pistonul

Fa de condiiile de funcionare ale pistonului, aliajele de aluminiu sunt cele mai satisfctoare. Aceste aliaje,n comparaie cu fonta, preyint[ avantajul c au o conductivitate termic mai ridicat, densitatea mai mic, proprieti antifriciune superioare i uzinare mai uoar. Totui prezint dezavantajul c rezistena mecanic este mai redus, coeficientul de dilatare este mai ridicat i costul mai mare. Pistoanele din font au o aplicabilitate limitat la motoarele n doi timpi, unde prin aciunea forelor de inerie reduc efortul forelor presiunii gazelor.

Aliajele de aluminiu pentru pistoane reprezint o combinare judicioas a elementelor de aliere principale (Si, Cu, Mg, Ni) cu elementele de aliere secundare (Fe, Ti, Mn, Zn), n vederea obinerii unui material care s satisfac n cele mai bune condiii dezideratele impuse. Siliciul, magneziul i cuprul mresc rezistena la traciune a aliajului i reduc alungirea, iar nichelul mrete rezistena la temperatur. Fierul formeaz cu aluminiul cristale dure rezistente la uzur, iar titanul determin o cristalizare fin a aliajului. Manganul i zincul apar ca impuriti.

Dup coninutul elementului de aliere de baz, aliajele de aluminiu pentru pistoane se mpart n dou grupe : aliaje pe baz de siliciu grupa Al-Si-Cu-Mg-Ni (silumin) i aliaje pe baz de cupru Al-Cu-Ni-Mg (aliaje Y). Dintre aliajele pe baz de siliciu pentru pistoane se utilizeaz aliajele eutectice i hipereutectice.

Aliajele pe baz de siliciu posed coeficient de dilatare termic redus, care se micoreaz pe msura creterii coninutului de siliciu. Aliajele hipereutectice corespund cel mai bine cerinei de a avea un coeficient de dilatare ct mai apropiat ce el al cilindrului. Datorit acestui fapt jocurile la rece pot fi mai mici, din care cauz uzurile, ndeosebi a canalelor i segmenilor, vor fi mai reduse. Majoritatea constructorilor utilizeaz aliaje eutectice datorit dilatrii reduse a acestora, pentru calitaile lor bune de frecare i uzur; totodat acestea sunt mai puin sensibile la formarea fisurilor. Aliajele hipereutectice sunt mai dificile la turnare, iar pentru a reduce pericolul de fisurare la turnare se adaug sodiul ca modificator; de asemenea acestea rezist mai puin la oboseal termic.

Aliaje pe baz de cupru au coeficientul de dilatare cel mai mare, din care cauz pistoanele se prevd cu jocuri mrite, ceea ce favorizeaz intensificarea uzurilor grupului piston-segmeni-cilindru. De asemenea aceste aliaje se caracterizeaz printr-o fluiditate mic i tendina de a forma fisuri la cald. Datorit proprietailor mecanice ridicate, aliajele pe baz de cupru se utilizeaz pentru execuia pistoanelor la m.a.c. puternic solicitate termic.

n acest caz s-a folosit AlCu2Mg1.5Ni1.3FeSi avnd urmtoarele caracteristici ( STAS 7608 88 )

Compoziia chimic :

MARCACOMPOZIIA CHIMICIMPURITAIDENSITATE

kg/dm3

MgSiCuFeNiTiAlMnZnTOTAL

AlCu2Mg1.5Ni1.3FeSi1.4-1.550.7-1.02.1-2.41.2-1.51.1-1.50.04-0.1restul0,10,10,22.75

- tratamentul termic al aliajului

MARCAFEL TRATAMENTTEMPERATURA DE INCLZIRE

(CTIMP DE MENINERE

OREMEDIUL DE RCIRE

AlCu2Mg1.5Ni1.3FeSiT1

T437010

50552-4

1-8AER NCET

AP 90-100(C

T1 recoacere i recristalizare

T4 clire cu mbtrnire total

Semifabricatele din aluminiu pentru pistoane se obin din turnare n cochil sau prin matriare. Unele ncercri se refer la obinerea semifabricatelor prin sinterizare. Semifabricatele turnate se obin prin turnare prin cdere liber sau la maini pentru turnare sub presiune n cochil, cu mai multe miezuri.

Turnarea n cochil este procedeul cu cea mai mare aplicabilitate, deoarece se asigur o structur cu granulaie fin i caracteristici mecanice ridicate. Precizia semifabricatelor este mai nalt, calitatea suprafeelor este mai bun, ceea ce determin micorarea adaosurilor pentru prelucrarea mecanic i creterea coeficientului de utilizare a metalului; n acest caz se prevd adaosuri de 0.8-1.2 mm pe o parte. Procedeul permite turnarea pistoanelor cu forma calotei complicat. Pentru micorarea uzurilor la pistoanele puternic ncrcate termic n calota pistonului se introduce la turnare o pies inelar din font aliat, pentru a evita arderea muchiei superioare a camerei de ardere din piston.

Matriarea pistoanelor din aliaje de aluminiu asigur rezisten mai mare i uniform semifabricatelor fa de cele turnate ns la un cost mai ridicat. Pentru matriare se folosesc lingouri mici, turnate n lingotiere rcite cu ap, ceea ce asigur o structur fin i orientat. Acestea se debiteaz, se forjeaz pentru o formare prealabil, dup care se matrieaz.

Obinerea pistoanelor prin sinterizare din pulberi metalice asigur un semifabricat de calitate, la care se aplic un numr minim de prelucrri mecanice. Se folosesc n acest scop aliaje hipereutectice cu coninut ridicat de siliciu.

4.Identificarea suprafeelor caracteristice

BOLUL

- suprafaa exterioar (40

rugozitatea Ra = 0,2 (m, echivalena dupa Gost, conform tab.2.6 [5]

Caracteristici:

a) se cementeaz pe adncimea de 0,81,2 mm.

b) duritatea suprafeei cuprins intre 56 i 62 HRC.

c) pe suprafaa (40 nu se admit crpturi, fisuri, rizuri, pete negre sau tirbituri.

d) sarcina de rupere, la strivire, pe toat lungimea axului minim 22000 Kg.

e) abaterea maxim de 0,004 mm

- suprafaa interioar (23+0,28

rugozitatea Ra = 20 (m, echivalena dupa Gost, conform tab.2.6 [5]- suprafeele frontale

rugozitatea Ra = 6,3 (m, echivalena dupa Gost, conform tab.2.6 [5]CMAA CILINDRULUI

- suprafaa interioar (108+0,060

Ra = 0,4 (m.

Condiii tehnice:

1.Suprafaa interioar a cmii se clete prin C.I.F. pe adncime de 2 mm la duritate 330370 HB.

2.Se admit poriuni neclite la ambele capete pe nlime de cel mult 15 mm.

3.Se admite pe aceste poriuni neclite cota 108+0,14 , calitatea suprafeei 3,2 (m.

4.Se admit cel mult trei sufluri n mrime de cel mult 2 mm i adncime 1 mm cu distana ntre suflurile nvecinate de cel puin 30 mm, dac sunt plasate pe poriunea de 80 mm de la marginea de jos a cmii cilindrului.

5.Ovalitatea i conicitatea la (108 cel mult 0,03 mm fa de cota minim din tabelul de sortare, pentru fiecare grup de dimensiuni. Se admite numai conicitatea cu creterea alezajului de sus n jos.

6.Abaterea de la coaxilitate dintre (122+2 i (108+0,06 cel mult 1 mm.

Se tesete superior pe o nlime de 2 mm sub unghiul de 30(, Ra = 3,2 (m..

Se tesete inferior pe o nlime de 2 mm sub unghiul de 30(, Ra = 25 (m..

- suprafeele exterioare

a) suprafaa (132 - flana cilindrului

Ra = 3,2 (m.

Condiii tehnice:

- pe suprafaa de (132 cel mult 3 sufluri n mrime de cel mult 1,5 mm i adncime 1 mm plasate la distana de cel puin 2 mm de la margini.

- ovalitatea 0,03 mm

- conocitatea maxim 0,03 mm

b) suprafaa ( 126-0,260

Ra = 3,2 (m.

c) suprafaa (120-0,23

Ra = 25 (m.

d) suprafaa (126-0,260 bru de centrare superior

Ra = 25 (m.

trecerea la suprafaa (122+2 se face dup o raz R = 60 mm.

e) suprafaa (122+2 aflat n contact direct cu lichidul de rcire

Ra = 50 (m. nu se prelucreaz prin achiere

.

f) suprafaa (122

Ra = 25 (m.

trecerea la suprafaa (125 se face dup o raz R = 60 mm.

g) suprafaa (125 bru de centrare inferior

Ra = 6,3 (m.

Condiii tehnice:

- pe suprafaa (125 cel mult 4 sufluri, n mrime de cel mult 2 mm i adncime 1 mm plasate cel puin 2 mm de la marginea canalelor circulare. n canalele circulare pentru inelele de etaneitate nu se admit poroziti.

- ovalitatea 0,05 mm

- conicitatea maxim 0,05 mm

h) un canal pentru inel O de etanare superior:

Ra = 25 (m, diametrul minim (125-0,260 , raza de prelucrare R = 0,8mm.

i) dou canale pentru inele O de etanare inferioare

Ra = 25 (m, diametrul minim (1180,1 , raza de prelucrare R 3 0,1.

nu se admit poroziti.

- suprafee frontale:

suprafeele frontale superioare:

a)suprafaa h10

Ra = 3,2 (m..

- pe suprafaa frontal a gulerului de sprijin se admit cel mult 2 sufluri n mrime de cel mult 1 mm i 1 mm adncime, avnd distana de la marginea gulerului de cel puin 2 mm.

- se teete la captul superior pe o nlime h = 0,5 mm sub unghiul de 15o;

Ra = 25 (m.

- se teete la captul inferior pe o nlime h = 0,5 mm sub unghiul de 45o;

Ra = 25 (m.

b) suprafaa h11,4-0,07 Ra = 3,2 (m..

c) suprafaa h1,5-0,120 Ra = 3,2 (m.

PISTONUL

- suprafeele exterioare:

a) suprafaa cilindric (149,45 ( h= 66,4 mm)

Ra = 3,2 (m..

b) suprafaa conic (max 149,45

(min 148,7

h = 53,6 mm

Ra = 0,4 (m.

c) dou suprafee conice ce conin orificiile de raclare a uleiului :

(max 149,45

(min 147

h = 4,75 0,5 mm

unghiul de nclinare 15o

Ra = 3,2 (m.

d) cinci canale pentru segmeni (137

Ra = 1,6 (m.

pe suprafaa frontal Ra = 0,8 (m..

primul canal h2,4

al doilea canal h2,4

al treilea canal h2,4

al patrulea canal h2,4

al cincilea canal h2,4

EMBED Equation.3 Condiii tehnice:

1.Se admite ca neparalelismul suprafetelor frontale ale canelurilor I1 i Z1 fat de suprafaa A, s fie de maxim 0,02 mm; msurrile se fac pe diametrul pistonului, n patru puncte diametral opuse.

2.Abaterea unghiular a suprafeelor frontale a canelurilor I1 poate fi de maxim 0,03 mm, iar pentru canelurile Z1 de maxim 0,06 mm, masurat pe o lungime de 30 mm. Msurrile se fac fa de suprafaa A n patru puncte opuse.

3.Verificarea neparalelismului i a devierii canelurilor I1 i Z1 se face la unul din cinci pistoane.

4.La canelurile segmentului 4 i 5 pe un arc de 40( ntre nervurile de rcire (din ambele pri ale pistonului) se admite o lrgire a limii canelurii cu 0,01 mm.

5.Excentricitatea suprafeelor notate cu A1 poate fi de maxim 0,08 mm.

6.Diferena msurrilor n punctele B1 poate fi de maxim 0,5 mm.

e) patru suprafee rezultate n urma degajrilor de material simetrice dou cte dou.

Ra = 3,2 (m.

Raza de prelucrare R 19

Adncimea maxim 19mm

Lungimea maxim 25mm.

f)suprafa frontal exterioar

Ra = 0,4 (m.

raza suprafeei profilate R35

raza de prelucrare R = 20 mm.

adncimea suprafeei profilate hmax = 18,40,1

- degajrile pentru supape h = 8,3 , Ra = 1,6 (m.

diametrul de prelucrare ( 59

muchiile ascuite se teesc dup etalon.

Condiii tehnice:

1. Suprafata lateral a corpului pistonului trebuie s fie curat, fr rizuri, zgrieturi, ciocnituri sau alte defecte.

2.Nu se admit concaviti pe mantaua pistonului.

3.Camera de ardere se verific cu un ablon limitativ cu urmtoarele jocuri: pe profilul de la suprafaa frontal i pe adncimea scobiturilor pentru supape, pn la 0,1 mm, iar pe restul profilului pn la 0,15 mm.

4.n timpul teirii muchiilor ascuite ale scobiturilor pentru supape se admit praguri pn la 0,3mm.

suprafeele interioare

a) suprafaa frontal interioar suprafea profilat R23

raza de trecere la suprafaa plan R5

Condiii tehnice:

Pe suprafaa frontal inferioar a pistonului, nu se admit urme de lovituri, adncituri, rizuri etc.

b) suprafee plane simetrice h = 80,50,5

l = 58

Ra = 12,5 (m.

Conditii tehnice:

Devierea axei de simetrie a dimensiunii 55 dintre bosajele pistonului fa de axa pistonului poate fi de maxim 0,25 mm.

c) suprafee cilindrice interioare:

1. suprafaa (138 - regiune canale segment inferior

Ra = 6,3 (m..

2. suprafaa (135

Ra = 3,2 (m..

3. suprafaa conic (max1280,5

unghiul de nclinare 6(30/

4. regiune canale segmeni superiori R68 dup seciunea E-E

Ra = 12,5 (m.

Raza n nlime dup R 350,5

R 8,50,3

- guria) patru guri pentru ungerea bolului (6

Ra = 6,3 (m.

Se teesc inferior 345( Ra = 3,2 (m.

Se teesc superior 0,545(..60(b) patru guri pentru raclarea uleiului prelucrate n zona degajrilor de material

(5 , Ra = 6,3 (m.

c) apte guri pentru raclarea uleiului de sub segmenii superiori (3

unghiul de nclinare 45(d) nou guri pentru raclarea uleiului de sub segmenii inferiori (3

unghiul de nclinare 45(Condiii tehnice:

1.Toate orificiile pentru ulei din interiorul pistonului, se zencuesc la 90(. Nu se admit bavuri.

e) alezajul pentru bol (42

Ra = 0,8 (m.

Condiii tehnice: - Suprafaa gurilor pentru bolul pistonului trebuie s fie curat, neted, s nu aib rizuri, urme de prelucrare, zgrieturi, turtiri sau alte defecte. Se admite rizuri provenite de la ieirea cuitului.

- abaterea de la cilindritate 0,001

- abaterea de la paralelism 0,02/100

- se admite devierea axei bolului fa de planul de simetrie pn la 0,05 mm.

f) alezajul pentru fixarea capacului pentru mpiedicarea deplasrii axiale a bolului:

(43

Ra = 1,6 (m.

5. Stabilirea necesarului de operaii de prelucrare a semifabricaului i elaborarea fiei film

O etap important n proiectarea procesului tehmologic de prelucrare prin achiere o reprezint determinarea structurii procesului i a numrului de operaii.

Numrul operaiilor (fazelor) tehnologice necesare executrii pieselor este n strns legtur cu condiiile tehnico-funcionale prescrise acestora. Operaiile tehnologice se pot grupa n: operaii de degroare, operaii de finisare i operaii de netezire. n cadrul unui proces tehnologic se pot prevedea operaii din categoria celor artatemai nainte sau se poate renuna complet la prescrierea unuia sau chiar a tuturor categoriilor de operaii tehnologice, suprafaa piesei rmnnd n starea rezultat din procesul de semifabricare.

O corect succesiune a operaiilor se stabilete atunci cnd se ine seama att de condiiile tehnice, care asigur posibilitatea realizrii lor, ct i din considerente economice, care asigur cheltuieli minime de fabricaie.

Un proces tehnologic bine ntocmit va trebui s respecte urmtoarea schem de succesiune a operaiilor:

- prelucrarea suprafeelor care vor constitui baze tehnologice sau baze de msurare pentru urmtoarele operaii;

- prelucrarea de degroare a suprafeelor principale ale piesei;

- finisarea acestor suprafee principale care se pot realiza concomitent cu degroarea;

- degroarea i finisarea suprafeelor auxiliare;

- tratament termic (dac este impus de condiiile tehnice);

- operaii de netezire a suprafeelor principale;

-executarea operaiilor conexe procesului tehnologic (cntriri, echilibrri etc.);

- controlul tehnic al calitii; n unele situaii pot fi prevzute operaii de control intermediar dup operaiile de importan major, pentru a evita n continuare folosirea unei piese care nu este corespunztoare din punctul de vedere al calitii.

Dup stabilirea succesiunii operaiilor i fazelor este necesar a se alege metoda prin care urmeaz a se realiza operaia sau faza respectiv i apoi s se determine numrul de operaii sau faze necesare realizrii piesei finite.

Alegerea metodei de prelucrare se face innd seama de urmtorii factori: productivitatea mainilor-unelte existente sau a liniilor tehnologice, condiiile tehnice impuse piesei, mrimea coeficientului de precizie total, impus, ce trebuie realizat n urma prelucrrii fiecrei suprafee n parte. Coeficientul de precizie poate fi calculat cu expresia:

Tsf

Ktot = --------------

Tp n care Tsf reprezint tolerana semifabricatului, n micrometri; Tp tolerana dimensiunii, pentru suprafaa respectiv, de obinut n urma prelucrrii, n micrometri.

La alegerea metodei de prelucrare un rol important l are numrul operaiilor ce trebuie realizate i indicii tehnico-economici ce pot caracteriza fiecare mod de prelucrare.

Valoarea coeficientului de precizie total se poate obine prin combinarea diferitelor metode de prelucrare pe diferite maini-unelte:

Ktot = K1*K2*K3*..*Kn,

n care n reprezint numrul de operaii (realizate prin diferite procedee) necesare executrii suprafeei, pentru a se obine precizia impus.

Pentru suprafaa ( 132 corespunztoare flanei cilindrului:

coeficientul de precizie total

Tsf 1600

Ktot = ----------------- = ----------- = 29,09

Tp 55

Din analiza tabelului 2.14 [1] se poate constata c rugozitatea impus suprafeei respective (Ra = 3,2 (m) poate fi realizat prin mai multe procedee. Din toate, ns, innd seama de semifabricatul ales, precum i de forma piesei, merit a se lua n considerare strunjirea de finisare i frezarea de finisare.

Dac se consider ca operaie final strunjirea de finisare i dac se impune condiia ca, din operaia precedent (strunjirea de semifinisare - tabelul 2.15 [1]) s nu rezulte o tolerant mai mare de 50 (m se poate asigura un coeficient de precizie egal cu:

Ts sf 250

K1 = ----------- = --------- = 4,555

Ts f 55

unde Ts sf reprezint tolerana la operaia precedent stunjirii de finisare, adic stunjirea de semifinisare, n (m.

Ts f reprezint tolerana obinut la strunjirea fin i care este egal cu tolerana piesei.

Pentru o strunjire de semifinisare coeficientul de precizie, dac se impune condiia ca din operaia precedent (strunjirea de degroare tabelul 2.15) s nu rezulte o toleran mai mare de 400 (m va fi egal cu:

Ts d 400

K2 = ----------- = ----------- = 1,6 ,

Ts sf 250

Se poate observa c cele dou metode vor asigura un coeficient de precizie egal cu:

Ka = K1*K2 = 4,55* 1,6 = 7,28

ceea ce n comparaie cu 29,09 este mult prea puin.

Configuraia piesei permite efectuarea unei strunjiri de degroare, care asigur o toleran la diametru egal cu Ts d = 400 (m. n acest caz coeficientul de precizie va fi:

Tsf 1600

K3 = ------------ = ---------- = 4

Tsd 400

Coeficientul de precizie va fi in acest caz:

Ktot = K1*K2*K3 = 29,12

Aadar se poate constata c precizia de prelucrare impus se realizeaz dac se efectueaz urmtoarele prelucrri prin achiere: strunjirea de degroare, strunjirea de semifinisare, strunjirea de finisare.

Similar modelului prezentat anterior se determin pentru toate suprafeele necesarul de operaii, ce se pot deduce la pasul urmtor din fia film.

FIA FILM

BOL:

Nr.

fazDenumirea

fazeiSchemaDenumire i

tip utilaj

1Frezare frontalMain de alezat i frezat orizontal

2Gurire

3Lrgire

4Teire

5Strunjire de degroare

Strung

6Strunjire de finisare

7Control intermediarMas de control

8Tratament termic cementareCuptor de cementare

9Clire + revenireInstalaie automat de clire - revenire

10Rectificare de degroare

Main de rectificat fr vrfuri

11 Rectificare de finisare

12LepuireMain de lepuit

13Control final Mas de control

14Sortare

CILINDRUL:Nr.

fazDenumirea fazeiSchemDenumire i tip

utilaj

1Strunjire de degroare a suprafeei interioare

Strung

2Executarea teiturilor

3Strunjire de degroare

i semifinisare a conturului exteriorStrung cu mai multe cuite n sanie longitudinal i transversal

4Strunjire de degroare

i finisare a suprafeelor frontale

5 Control intermediar

Mas de control

6 Tratament termic

Instalaie special de clire prin cureni de inducie

7Alezare de degroare

Main de alezat

vertical

8 Alezare de finisare

9Strunjire de finisare a conturului exterior

Strung cu mai multe cuite n sanie longitudinal i transversal

10Honuire de degroare

Main de honuit

11Honuire de finisare

12Proba de presiuneDispozitiv

13Control final Mas de control

14Sortare

PISTONUL:

Nr.

FazDenumirea

FazeiSchemDenumire i tip

utilaj

1Strunjire interioar de degroareStrung normal

2Strunjire frontal de degroare

3Strunjire interioar de semifinisare

4Strunjire frontal de semifinisare

5Strunjire de finisare

6Teire

7Frezare suprafeelor plane interioare a bosajelor

8Gurire prealabil orificiu bolMain de alezat

9Gurire final orificiu bol

10Strunjire interioar

11Alezare de degroare

12Strunjirea de degroare a suprafeelor cilindrice exterioareAgregat special

13Strunjirea de degroare a canalelor pentru segmeni

14Strunjirea de finisare a suprafeelor cilindrice exterioare

15Strunjirea de finisare a canalelor pentru segmeni

16Strunjirea de degroare a profilului calotei

17Strunjirea de finisare a profilului calotei

18Frezarea de degroare a locaurilor pentru supape

19Frezarea de finisare a locaurilor pentru supape

20Control intermediarMas de control

21Alezare de finisare

la cota 42Agregat special

22Alezare de finisare

la cota 43

23Prelucrarea gurilor pentru raclarea uleiului

24Frezare zon orificii guri

25Frezare de degroare - degajare material

26Prelucrarea gurilor n degajri

27Ajustare masicUtilaj adecvat

28Sortare- marcare dup diametrul boluluiBanc de lucru

29Sortare- marcare dup diametrul exteriorBanc de lucru

30Sortare- marcare n greutateBanc de lucru

31Control finalMas de control

n continuare, prezint fiele de msurtori necesare la controlul dimensional

pentru cele trei piese.

EMBED AutoCAD.Drawing.14

EMBED AutoCAD.Drawing.14

EMBED AutoCAD.Drawing.14

_1069921523.unknown

_1069922007.unknown

_1070050801.unknown

_1070212542.dwg

_1070213487.dwg

_1074857235.dwg

_1070213241.dwg

_1070051254.unknown

_1069924124.unknown

_1070050688.unknown

_1069924130.unknown

_1069923933.unknown

_1069921725.unknown

_1069921816.unknown

_1069921586.unknown

_1069921705.unknown

_1069920827.unknown

_1069921282.unknown

_1069921412.unknown

_1069921147.unknown

_1069919406.unknown

_1069920303.unknown

_1069918910.unknown

_1069915328.unknown