fabricarea utilajului petrolier si petrochimic

Universitatea PETROL – GAZE din PLOIESTI Facultatea de Inginerie Mecanică şi Electrică

Gheorghe DRĂGHICI

Vlad ULMANU Gheorghe ZECHERU

FABRICAREA UTILAJULUI PETROLIER SI PETROCHIMIC

(Suport de curs)

PLOIESTI 2006

Lucrarea reprezintă suportul de curs pentru disciplina FABRICAREA UTILAJULUI PETROLIER SI PETROCHIMIC de la specializarea Inginerie Economică în Domeniul Mecanic - învăţământ de zi şi învăţământ la distanţă.

CUPRINS 1. FABRICAREA PIESELOR DE TIP ARBORE............................................. 5

1.2. Prelucrarea mecanică a pieselor de tip arbore.......................................................... 7 1.2.1. Operaţii pregătitoare .............................................................................................................. 7 1.2.2. Operaţii de degroşare şi finisare .......................................................................................... 8 1.2.3. Prelucrări finale ....................................................................................................................16

1.3. Scheme tehnologice tip de prelucrare a arborilor................................................... 17 1.3.1. Arbori netezi. .......................................................................................................................17 1.3.2. Arbori în trepte .....................................................................................................................18

2. FABRICAREA PIESELOR TIP ALEZAJ................................................... 23

2.1. Forme constructive, materiale şi condiţii tehnice.................................................. 23 2.2. Prelucrarea mecanică a pieselor tip alezaj ............................................................. 27

2.2.1. Operaţii pregătitoare ............................................................................................................27 2.2.2. Operaţii de degroşare şi finisare aplicate alezajelor..........................................................27 2.2.3. Prelucrări finale aplicate alezajelor.....................................................................................34

2.3. Scheme tehnologice tipice de prelucrare a pieselor tip alezaj................................ 36 3. FABRICAREA ROŢILOR DINŢATE ........................................................ 37

3.1. Forme constructive, condiţii tehnice şi tehnologicitatea construcţiei .................... 37 3.1.1. Elemente geometrice şi clasificare .....................................................................................37 3.1.2. Precizia roţilor dinţate..........................................................................................................40 3.1.3. Materiale şi semifabricate....................................................................................................42

3.2. Procese tehnologice tipice de prelucrare a roţilor dinţate cilindrice ..................... 42 3.2.1. Prelucrări de degroşare şi de finisare .................................................................................42 3.2.2. Prelucrări finale ale danturilor cilindrice........................................................................... 48

3.3. Tehnologia prelucrării roţilor dinţate conice ......................................................... 53 3.4. Scheme tehnologice tipice de fabricare a roţilor dinţate ....................................... 56

4. FABRICAREA ÎMBINĂRILOR CU UMĂR PENTRU GARNITURA DE FORAJ .......................................................... 59

4.1. Forme constructive şi condiţii tehnice .................................................................. 59 4.2. Tehnologia prelucrării filetelor ............................................................................ 62 4.3. Controlul îmbinărilor cu umăr .............................................................................. 64

5. FABRICAREA PRĂJINILOR DE FORAJ ................................................ 67

5.1. Criterii de alegere a materialelor ........................................................................... 67 5.2. Fabricarea prăjinilor de foraj din oţel .................................................................... 68

5.2.1. Forme constructive şi condiţii tehnice ..............................................................................68 5.2.2. Caracteristici mecanice, materiale şi tratamente termice.................................................71 5.2.3. Procesul tehnologic de fabricaţie .......................................................................................73

5.3. Prăjini de foraj din aliaje de aluminiu ................................................................... 82 5.3.1. Forme constructive şi tipodimensiuni ...............................................................................82 5.3.2. Aliaje de aluminiu pentru prăjini de foraj .........................................................................84 5.3.3. Tehnologia de fabricaţie ...................................................................................................86

5.4. Căi de creştere a durabilităţii prăjinilor de foraj ................................................... 87 5.4.1. Încărcarea racordurilor speciale cu materiale dure .........................................................88 5.4.2. Acoperirea interioară anticorosivă a prăjinilor de foraj ...................................................90

6. FABRICAREA SAPELOR CU TREI CONURI ......................................... 93 6.1. Generalităţi ............................................................................................................93 6.2. Forme constructive, dimensiuni şi condiţii tehnice ...............................................94

6.2.1. Forme constructive ............................................................................................................. 94 6.2.2. Dimensiuni ........................................................................................................................... 99 6.2.3. Condiţii tehnice .................................................................................................................. 99

6.3. Materiale şi caracteristici mecanice ....................................................................100 6.3.1. Criterii de alegere a oţelurilor pentru sape ......................................................................100 6.3.2. Oţeluri pentru conuri şi oţeluri pentru fălci ..................................................................101 6.3.3. Oţeluri pentru bile, role şi bucşe .....................................................................................102

6.4. Semifabricate pentru conuri şi fălci .................................................................... 103 6.5. Tehnologia tratamentelor termice.........................................................................104

6.5.1. Tehnologia tratamentului termic de carbonitrurare .......................................................104 6.5.2. Tehnologia tratamentului termic de borurare .................................................................106

6.6. Tehnologia încărcării cu aliaje dureşi cu aliaje antifricţiune ...............................107 6.6.1. Încărcarea cu carburi de wolfram ....................................................................................107 6.6.2. Încărcarea cu Stellit ...........................................................................................................109 6.6.3. Armarea sapelor cu ştifturi din carburi metalice ............................................................110 6.6.4. Încărcarea lagărelor cu aliaj antifricţiune ......................................................................111

6.7. Tehnologia prelucrării mecanice .........................................................................111 6.7.1. Probleme tehnologice .......................................................................................................111 6.7.2. Procesul tehnologic de fabricare a fălcii .........................................................................115 6.7.3. Procesul tehnologic de prelucrare a conului .................................................................118

6.8. Tehnologia de asamblare şi filetare a sapei .........................................................118 7. FABRICAREA UTILAJULUI PETROCHIMIC SI DE RAFINĂRII .... 121

7.1. Clasificarea utilajului petrochimic şi de rafinării .................................................121 7.2. Particularităţile fabricaţiei UPRşi structura proceselor tehnologice ....................122 7.3. Interschimbabilitatea în construcţia UPR ............................................................124 7.4. Semifabricate şi adaosuri de prelucrare ..............................................................126 7.5. Operaţii pregătitoare ............................................................................................127

7.5.1. Deconservarea şi curăţarea semifabricatelor ..................................................................127 7.5.2. Îndreptarea semifabricatelor ............................................................................................128 7.5.3. Trasarea semifabricatelor .................................................................................................130 7.5.4. Tăierea (decuparea) semifabricatelor ..............................................................................131 7.5.5. Prelucrarea marginilor în vederea sudării .......................................................................135

7.6. Operaţii de îndoire a tablelor, profilelor şi ţevilor ..............................................135 7.6.1. Îndoirea (curbarea) tablelor...............................................................................................136 7.6.2. Îndoirea ţevilor ..................................................................................................................139

7.7. Operaţii de presare pentru realizarea elementelor de utilaj petrochimic şi de rafinării ....................................................................................143 7.8. Montajul înainte de sudare la realizarea UPR ......................................................145

7.8.1. Tehnologia montajului înainte de sudare .......................................................................145 7.8.2. Dispozitive utilizate la operaţiile de montaj-sudare ......................................................147 7.8.3. Documentaţia tehnologică ...............................................................................................150

BIBLIOGRAFIE .............................................................................................. 151

Capitolul 1

FABRICAREA PIESELOR DE TIP ARBORE

1.1. Forme constructive, materiale şi condiţii tehnice

In clasa pieselor tip arbore sunt incluse piesele la care suprafeţele

principale sunt cilindrice exterioare, iar lungimea este mult mai mare decât

dimensiunea maximă transversală. Suprafeţele laterale ale arborilor pot fi şi

suprafeţe conice sau suprafeţe profilate (caneluri, danturi evolventice, etc.) şi pot

conţine alezaje cu axa perpendiculară pe axa arborelui sau canale de pană. Pe

suprafeţele frontale ale arborilor pot exista găuri coaxiale sau necoaxiale cu axa

arborelui. Există şi construcţii la care piesele de tip arbore au alezaje (cilindrice

sau profilate) coaxiale cu suprafeţele exterioare (arbori tubulari).

In funcţie de particularităţile formei constructive piesele de tip arbore se

pot grupa în : arbori drepţi (netezi, cu trepte într-un sens, cu trepte în ambele

sensuri), arbori cotiţi şi arbori cu came, aşa cum este ilustrat în tabelul 1.1.

După raportul dl (l este lungimea totală iar d este diametrul celei mai

lungi trepte) arborii pot fi:

1 arbori rigizi la care 12...8≤dl ;

2 arbori nerigizi la care 12>dl ;

Această clasificare prezintă importanţă pentru alegerea schemelor de

bazare şi fixare în timpul prelucrării, deoarece arborii rigizi se pot prelucra fără

reazeme suplimentare intermediare (prindere numai în universal pentru 3≤dl sau

în universal şi vârf pentru 123 ≤<dl ) iar în cazul arborilor nerigizi sunt necesare

reazeme intermediare (lunete fixe sau de urmărire).

Gheorghe Drăghici

Tabelul 1.1. Clasificarea arborilor Nr. crt. Denumirea Schiţa

1 Arbori drepţi netezi

cu trepte într-un sens

cu trepte în

ambele sensuri

2 Arbori cotiţi

3 Arbori cu came

Piesele de tip arbore se pot executa practic din orice material. Ponderea o

deţin arborii din oţeluri de tipul: oţeluri carbon de uz general (care nu se tratează

termic), oţeluri carbon de calitate şi oţeluri aliate din clasa structurală perlitică la

care se pot aplica fie tratamente termochimice (în special carburare) fie tratament

termic de îmbunătăţire urmat eventual de călire superficială în anumite zone. Ca

semifabricate pentru arborii din oţel se folosesc cele deformate plastic la cald

(laminate, forjate, matriţate) sau deformate plastic la rece (tragere, extrudare) în

funcţie de forma şi dimensiunile piesei şi volumul producţiei

Pentru arbori cotiţi şi arbori cu came se utilizează din ce în ce mai frecvent

fonte modificate cu grafit nodular (fonte de înaltă rezistenţă), ceea ce permite

realizarea semifabricatelor prin turnare cu forma şi dimensiunile apropiate de cele

ale piesei finite, reducându-se astfel adaosurile de prelucrare mecanică.

Condiţiile tehnice se referă la precizia dimensională, calitatea suprafeţei,

tratamente termice şi caracteristici mecanice

Din punct de vedere al preciziei dimensionale cele mai severe prescripţii

se referă la suprafeţele ce formează ajustaje cu piese de tip alezaj; în mod uzual se

prevăd precizii corespunzătoare claselor 7…9 ISO, iar pentru condiţii speciale

clasa 6 ISO. Abaterile de formă (ovalitate şi conicitate) trebuie să nu depăşească

0,2…0,4 din toleranţa la diametrul respectiv, necoaxialitatea treptelor trebuie să

6

Fabricarea pieselor de tip arbore

fie mai mică de 0,01…0,02 mm, iar abaterea de la rectilinitate se limitează la

0,005…0,03 mm/m.

Rugozitatea suprafeţelor este în concordanţă cu precizia dimensională;

pentru suprafeţele care formează ajustaje se prescrie uzual Ra = 1,6…0,4 µm, iar

pentru suprafeţele libere Ra = 3,2…6,3 µm. In cazul suprafeţelor pe care se

realizează etanşare cu ajutorul garniturilor, rugozitatea se prescrie Ra =

0,8…0,4 µm, indiferent de precizia dimensională.

La suprafeţele supuse fenomenelor de uzare se poate prescrie durificarea

prin: tratamente termochimice, călire superficială, ecruisare superficială, cromare

dură etc., în funcţie de tipul materialului şi de condiţiile de exploatare.

1.2. Prelucrarea mecanică a pieselor de tip arbore

Operaţiile de prelucrare mecanică se grupează după gradul de precizie în:

operaţii pregătitoare, operaţii de degroşare şi finisare, operaţii finale.

1.2.1. Operaţii pregătitoare

Operaţiile pregătitoare au în principal rolul de a realiza bazele tehnologice

pentru operaţiile următoare şi se stabilesc în funcţie de tipul semifabricatului

după cum urmează: debitare (dacă este cazul), îndreptare, prelucrare suprafeţe

frontale, centruire.

Îndreptarea se aplică semifabricatelor sau barelor utilizate pentru

construcţia arborilor nerigizi precum şi barelor destinate realizării arborilor ce se

prelucrează pe strunguri revolver sau automate. In mod uzual se aplică îndreptarea

la rece, dar sunt şi situaţii în care datorită deformaţiilor mari îndreptarea se face la

cald.

Debitarea se aplică în cazul semifabricatelor laminate şi se realizează pe

ferăstraie mecanice sau la foarfece tip ghilotină; în cazul pieselor de dimensiuni

mici, debitarea se poate realiza chiar pe strung, în cadrul operaţiilor de degroşare.

Prelucrarea suprafeţelor frontale se poate realiza pe strung în cazul

arborilor mici şi mijlocii în producţia individuală şi de serie mică; pentru aceleaşi

tipuri de arbori fabricaţi în producţie de serie mare şi de masă se aplică frezarea

simultană a capetelor (figura 1.1a) pe maşini speciale de frezat şi centruit .

In cazul arborilor de dimensiuni mari, prelucrarea suprafeţelor frontale se

7

Gheorghe Drăghici

face succesiv pe maşini de frezat longitudinale sau pe maşini de alezat şi frezat,

caz în care se execută din aceeaşi prindere şi centruirea.

Găurile de centrare constituie baze tehnologice pentru toate operaţiile

ulterioare, astfel că trebuie îndeplinite următoarele condiţii: ambele găuri să aibă

axa comună, sa aibă conicitatea prescrisă, să aibă dimensiuni în concordanţă cu

dimensiunile arborelui. Găurile de centrare se execută cu burghie de centruit ale

căror forme şi dimensiuni sunt standardizate. Centruirea se realizează în

majoritatea cazurilor în cadrul aceleiaşi operaţii cu prelucrarea suprafeţei frontale

respective . In cazul prelucrării pe strung este necesară utilizarea unui dispozitiv

de rezemare pe durata executării prelucrării frontale şi a centruirii (figura 1.1 b).

Fig. 1.1. Prelucrarea suprafeţelor frontale şi centruire

1.2.2. Operaţii de degroşare şi finisare

Operaţiile de degroşare şi finisare se realizează în special pe strunguri şi

maşini de rectificat.

Prelucrarea prin strunjire a arborilor se poate executa pe majoritatea

tipurilor de strunguri: strunguri paralele (normale), strunguri revolver, strunguri

cu mai multe cuţite, strunguri semiautomate sau automate de copiat, strunguri cu

comandă numerică.

Prelucrarea pe strunguri paralele (normale). Se aplică în cazul tuturor

tipurilor de arbori în cazul producţiei individuale sau de serie mică, ceea ce

8


explică faptul că aceste maşini reprezintă 25…50% din totalul maşinilor unelte

dintr-o unitate productivă. Principalul avantaj obţinut prin utilizarea strungurilor

paralele este posibilitatea realizării într-o singură operaţie a unor piese de forme

complicate, datorită gradului ridicat de universalitate (strunjiri suprafeţe cilindrice

exterioare sau interioare, suprafeţe profilate, găuriri, filetări etc.). Precizia

dimensiunilor diametrale (clasele 8…10 ISO) se realizează prin metoda aşchiilor

de probă. Câteva scheme tipice de bazare şi prelucrare pe strungul normal sunt

prezentate în figura 1.2. In cazul arborilor în trepte, prelucrările încep de la

suprafaţa cu diametrul cel mai mare ( v. fig. 1.2b), astfel încât reducerea rigidităţii

piesei prin îndepărtarea adaosului să se facă treptat.

In cazul bazării între vârfuri antrenarea piesei în mişcarea de rotaţie se

realizează cu ajutorul inimii de antrenare (v. fig. 1.2c) sau prin intermediul unui

ştift solidar cu platoul strungului şi care pătrunde într-un alezaj tehnologic

executat special în acest scop (v. fig.1. 2d).

Fig. 1.2. Scheme de bazare fixare si prelucrare pe strungul paralel (normal):

a − în universal cu trei bacuri; b – în universal cu trei bacuri şi vârf ; c – între vârfuri cu inimă de antrenare; d – între vârfuri cu ştift de antrenare şi lunetă fixă

9

Gheorghe Drăghici

Prelucrarea pe strunguri revolver. Se aplică în cazul producţiei de serie a

arborilor de dimensiuni mici cu trepte ale căror diametre descresc către capăt. Din

punct de vedere al bazării şi fixări prelucrarea se face pe poziţii, sculele fiind

fixate pe capul revolver (cu ax vertical sau cu ax orizontal) şi pe cărucioare

(atunci când există).

Semifabricatele utilizate în mod curent sunt cele din bară calibrată prin

tragere sau cojire, iar fixarea se face în mandrină sau universal. Pentru piese de

forme complicate se utilizează semifabricate obţinute prin turnare de precizie sau

matriţare, iar fixarea se face în universal, platou cu 4 bacuri sau dispozitive

speciale.

Datorită posibilităţii de fixare a mai multor scule pe capul revolver şi pe

cărucioarele cu avans longitudinal sau transversal, strungurile revolver permit

prelucrarea cu mai multe scule simultan (suprapunerea fazelor), şi utilizarea

metodei reglării la dimensiune; dimensiunile diametrale se obţin prin reglarea

corespunzătoare a sculelor, iar cele axiale prin utilizarea unor limitatori.

Productivitatea prelucrării este de câteva ori mai mare decât în cazul

strungurilor paralele (normale) şi poate fi îmbunătăţită prin reglarea tipizată a

sculelor pentru prelucrarea pieselor de forme şi dimensiuni apropiate (tehnologii

de grup), ceea ce permite reducerea timpilor de pregătire – încheiere care sunt

mult mai mari la prelucrarea pe strungurile revolver.

La strungurile revolver cu axa capului orizontală prelucrarea se realizează

în cicluri de lucru ce conţin de obicei faze simple; conţinutul şi ordinea fazelor ce

compun operaţia se programează montând corespunzător sculele în locaşurile

portscule .

La strungurile revolver cu axa capului verticală prelucrarea se face pe

principiul concentrării fazelor prin prelucrarea simultană a mai multor suprafeţe;

acest lucru este posibil prin utilizarea unor suporţi portsculă speciali atât pentru

capul revolver cât şi pentru sculele montate pe cărucior. Prelucrarea pe aceste

maşini este recomandată pentru producţia de serie mare sau uneori chiar de masă.

Prelucrarea pe strunguri cu mai multe cuţite se aplică în cazul fabricării în

producţie de serie mare sau de masă a arborilor rigizi, cu multe trepte de diametre

şi lungimi cât mai apropiate. Aceste maşini sunt prevăzute cu un suport pentru

strunjit longitudinal plasat în faţă şi un suport pentru strunjit transversal plasat în

spate, ambele având posibilitatea fixării mai multor cuţite; ambele cărucioare se

10


deplasează simultan şi revin în poziţia iniţială după terminarea fazei, iar

prelucrarea este semiautomată (schimbarea piesei se face manual).

Reglarea sculelor la dimensiune se realizează static după şablon sau după

piesă etalon. In funcţie de configuraţia şi dimensiunile piesei se aplică două

metode de preluare a adaosului de prelucrare:

- prin împărţirea lungimii de aşchiere în cazul utilizării semifabricatelor

în trepte (adaos uniform) pentru piese ale căror trepte au lungimi egale

sau multiplu între ele ( fig. 1.3a);

- prin împărţirea adâncimii de aşchiere în cazul semifabricatelor bară,

pentru piese cu diferenţe mici între diametrele treptelor (fig. 1.3b)

Se pot folosi şi sisteme combinate aşa cum se observă în figura 1.3c, unde

cuţitele 1 şi 2 împart lungimea , iar cuţitele 2 şi 3 împart adâncimea de aşchiere.

Fig. 1.3. Scheme de prelucrare pe strungul cu mai multe cuţite:

a − prin împărţirea lungimii de aşchiere; b – prin împărţirea adâncimii de aşchiere; c – combinat

In oricare din variante strunjirea cu mai multe cuţite simultan prezintă

avantaje prin reducerea timpului de bază şi a timpilor auxiliari; cea mai bună

eficacitate se obţine la prelucrarea prin împărţirea lungimii de aşchiere (v. fig. 1.3a).

Cu creşterea numărului de scule ce lucrează simultan timpul de bază

scade, iar timpul de pregătire încheiere şi timpul de deservire creşte, astfel că

există pentru fiecare caz în parte un număr optim de scule ce pot lucra simultan.

Numărul de cuţite este limitat şi de rigiditatea sistemului MUDSP,

deformaţiile elastice ale acestuia influenţând negativ precizia prelucrării. In mod

uzual, pe strunguri cu mai multe cuţite se realizează doar operaţii de degroşare.

Prelucrarea pe strunguri de copiat. Se utilizează în cazul producţiei de

serie sau de masă a arborilor în trepte de dimensiuni mici şi mijlocii, care au

11

Gheorghe Drăghici

combinaţii de diferite tipuri de suprafeţe (cilindrice, conice, sferice, profilate). Se

aplică principiul concentrării operaţiilor, iar maşinile sunt semiautomate sau

automate ce lucrează pe poziţii din punct de vedere al bazării şi fixării.

Mişcările de avans ale sculelor reproduc generatoarea suprafeţei ce se

prelucrează, preluată prin intermediul unei transmisii mecanice sau hidraulice de

la elementul portprogram care poate fi un şablon al cărui profil reproduce

generatoarea respectivă, sau o piesă etalon.

In mod uzual se foloseşte piesa etalon ce se prelucrează pe maşini

universale cu o precizie mai mare decât precizia impusă pieselor ce se vor

prelucra prin copiere. Toleranţele piesei etalon trebuie să fie 0,5…0,3 din

toleranţele pieselor ce se prelucrează.

Prelucrarea arborilor pe strunguri de copiat prezintă în raport cu

prelucrarea pe strunguri normale avantaje cum ar fi:

- asigurarea unei stabilităţi mai bune a preciziei dimensionale;

- reducerea normei tehnice de timp (implicit reducerea costului

prelucrării) prin reducerea timpilor auxiliari şi prin crearea posibilităţii

în unele cazuri ca un operator să deservească mai multe maşini;

- reducerea lungimii traseelor pieselor şi utilizarea mai bună a spaţiului

productiv prin concentrarea operaţiilor;

- crearea premiselor pentru organizarea producţiei în flux de fabricaţie.

Prelucrarea arborilor pe strunguri de copiat devine avantajoasă din punct

de vedere economic de la un anumit număr de piese, deoarece preţul maşinii este

mai ridicat decât al strungului normal, iar operaţiile de reglare sunt mai

complicate şi necesită timpi mai mari.

Prelucrarea pe strunguri cu comandă numerică. Se aplică în cazul

producţiei de serie a arborilor în trepte cu forme complicate.

Informaţiile necesare prelucrării pieselor sunt înregistrate codificat pe un

port-program corespunzător: benzi sau cartele perforate, benzi sau discuri

magnetice, discuri optice, sau, în cazul producţiei asistate de calculator, pot fi

transmise prin reţea de la calculatorul ce coordonează fabricaţia.

Maşinile unelte cu comandă numerică (MUCN) au mai multe lanţuri

cinematice pentru a asigura deplasarea corespunzătoare dintre sculă şi suprafaţa

de prelucrat; de obicei se menţine viteza de rotaţie constantă (stabilită astfel încât

pe suprafaţa cu diametrul mediu să rezulte viteza de aşchiere economică) şi se

12


modifică mişcările de avans în concordanţă cu programul.

Prelucrarea pe strunguri cu comandă numerică amplifică avantajele

prelucrării pa strunguri de copiat datorită faptului că flexibilitatea este mult mai

mare, devenind economică utilizarea MUCN chiar în cazul producţiei individuale.

Pe de altă parte, se creează premisele introducerii fabricaţiei flexibile prin

integrarea acestor maşini în unităţi tehnologice complexe.

Prelucrările prin rectificare. Se aplică în cazul operaţiilor de finisare a

suprafeţelor arborilor la care se cer precizii corespunzătoare claselor 6…7 ISO şi

rugozităţi Ra = 0,4…1,6 µm. Datorită productivităţii scăzute, rectificarea se

utilizează de obicei ca prelucrare de finisare sau finală a pieselor cu duritate

ridicată. Prelucrarea cu discuri abrazive se utilizează uneori şi în cadrul

operaţiilor pregătitoare la debitare sau curăţarea suprafeţelor prin polizare, sau la

operaţiile de degroşare a suprafeţelor plane de dimensiuni relativ mici.

La rectificare mişcarea principală de aşchiere o execută discul abraziv şi

trebuie să fie realizată cu o viteză va = 25…40 m/s, ceea ce impune rotirea cu

turaţie cu atât mai mare a discului cu cât diametrul acestuia este mai mic.

Calitatea suprafeţelor obţinute prin rectificare este influenţată de

particularităţile procesului de aşchiere cu abrazivi: presiuni specifice şi

temperaturi ridicate datorită geometriei arbitrare a granulelor abrazive.

Rugozitatea este redusă, dar adâncimea stratului afectat este mare, iar tensiunile

reziduale au valori ridicate şi sunt de întindere, ceea ce poate înrăutăţi

comportarea la oboseală. Reducerea efectelor negative se realizează prin utilizarea

discurilor cu diametrul cât mai mare, utilizarea dispozitivelor de corectare a

suprafeţei active a discului, utilizarea răcirii abundente cu lichide care au şi rolul

de a reduce frecările şi de a evacua aşchiile şi liantul uzat.

Discurile abrazive sunt caracterizate de formă, dimensiuni, tipul şi

granulaţia abrazivului (corindon, carbură de siliciu, carbură de bor, diamant etc.),

tipul duritatea şi structura liantului (materiale ceramice, cauciuc, mase plastice,

metal). Duritatea discului de rectificat reprezintă capacitatea de menţinere a

granulelor de către liant sub acţiunea forţelor exterioare şi este determinată de

rezistenţa liantului, distanţa dintre granule şi mărimea acestora (granulaţia). In

timpul procesului de rectificare trebuie să se producă “autoascuţirea” discului:

liantul reţine granulele până în momentul în care îşi pierd prin uzare capacitatea

de aşchiere, după care acestea se smulg sub acţiunea forţelor de aşchiere care

13

Gheorghe Drăghici

cresc, şi astfel noi granule ajung în contact cu suprafaţa ce se prelucrează. Dacă

duritatea discului nu este în concordanţă cu materialul prelucrat se produce fie

reducerea capacităţii de aşchiere prin reţinerea granulelor uzate şi a particulelor de

metal aşchiat, fie uzarea rapidă prin pierderea prematură a granulelor abrazive.

Granulaţia abrazivului se alege în funcţie de rugozitatea ce trebuie

asigurată tipul operaţiei de rectificare), după cum urmează:

- rectificare de degroşare – abraziv cu granulaţia 800…1000 µm;

- rectificare de finisare – abraziv cu granulaţia 250… 400 µm;

- rectificare fină – abraziv cu granulaţia 50…160 µm.

Din punct de vedere al bazării se aplică două metode de rectificare a

arborilor: rectificarea cu bazare între vârfuri, şi rectificarea fără centre.

Rectificarea între vârfuri impune realizarea unor găuri de centrare precise,

curăţarea şi la nevoie chiar rectificarea acestora înaintea operaţiei de prelucrare a

arborelui, care poate fi:

- rectificare între vârfuri cu avans longitudinal (fig. 1.4a) – este cea

mai utilizată deoarece se poate aplica la orice fel de arbori drepţi; pot

apare abateri de conicitate şi concavitate a suprafeţei prelucrate

datorită neparalelismului axei piesei cu axa discului în plan orizontal

sau în plan vertical;

- rectificarea între vârfuri cu avans transversal (fig. 1.4b) – se aplică în

cazul arborilor în trepte a căror lungime este mică şi a suprafeţelor

profilate.

Aceste scheme de prelucrare se utilizează şi pentru rectificarea

suprafeţelor conice: la prelucrarea cu avans longitudinal se înclină masa maşinii

de rectificat în plan orizontal cu unghiul corespunzător, iar la rectificarea cu avans

transversal se înclină suportul discului de rectificat.

Rectificarea fără centre se aplică arborilor cu forme simple de revoluţie,

bazarea realizându-se chiar pe suprafaţa prelucrată. Din figura 1.5 în care este

prezentată schema de prelucrare se observă că piesa este prinsă între discul de

antrenare care are o viteză periferică vap = 18…30 m/min (adică 0,3…0,5 m/s),

discul de aşchiere care are diametrul mai mare şi o viteză periferică va = 25…30

m/s şi suportul plasat între discuri la partea inferioară.

14


Fig. 1.4. Rectificarea între vârfuri:

a – cu avans longitudinal; b – cu avans transversal

Deoarece vap<<va, forţa de frecare dintre discul de antrenare şi piesă este

mult mai mare decât forţa de frecare dintre piesă şi discul de aşchiere, astfel că

piesa se va roti cu o viteză periferică vp = kf·vap ( kf ≈ 0, 9…0,97). Prin înclinarea

discului de antrenare cu unghiul α în plan vertical piesa capătă şi o mişcare de

translaţie (mişcare de avans) în lungul axei.

Pentru a uşura mişcarea piesei discul de antrenare are structura poroasă şi

forma unui hiperboloid de rotaţie (se realizează contactul liniar între piesă şi disc),

iar pentru a evita abaterile de poligonalitate (fig 1.5 b) centrul piesei în timpul

rectificării trebuie să fie la 10…15 mm deasupra liniei centrelor discurilor (fig. 1.5).

Si rectificarea fără centre se poate realiza cu avans longitudinal sau cu

avans transversal.

Rectificarea fără centre cu avans longitudinal se aplică arborilor lungi.

Unghiul de înclinare α care asigură deplasarea longitudinală ( viteza de avans

vs = vp·sinα) depinde de tipul operaţiei de rectificare: la rectificarea de degroşare

α = 2,0…4,5o iar la rectificarea de finisare α = 1,0...2,0o. Avansul de pătrundere

la fiecare trecere (avans transversal) are aceleaşi valori ca la rectificarea între

vârfuri (fig. 1.4a)

Rectificarea fără centre cu avans transversal se aplică la prelucrarea

pieselor scurte. Discul de antrenare se înclină cu 0,5…1,0o, iar piesa se reazemă şi

de un opritor lateral care o menţine în poziţia de lucru. Prin acest procedeu se pot

rectifica şi suprafeţe profilate utilizând discuri cu profilul corespunzător. Avansul

transversal are următoarele valori: la rectificarea de degroşare st = 0,004…0,04

mm/rotaţia piesei, iar la rectificarea de finisare st = 0,003…0,01 mm/rotaţia piesei.

15

Gheorghe Drăghici

Fig. 1.5. Rectificarea fără centre: a – rectificarea cu avans longitudinal; b – controlul poligonalităţii

Rectificarea fără centre are următoarele avantaje:

- se elimină operaţia de centruire;

- uzarea discului de antrenare este mai redusă;

- erorile la dimensiuni se reduc la jumătate deoarece uzarea discului de

aşchiere provoacă abateri la diametru şi nu la rază ca în cazul

rectificării între vârfuri;

- maşina-unealtă este rigidă, precisă şi simplă;

- nu sunt necesare dispozitive speciale în cazul prelucrări pieselor

subţiri şi lungi.

Utilizarea acestui procedeu este limitată însă de următorii factori:

- timpul de pregătire încheiere este mai mare, ceea ce justifică utilizarea

numai în cazul producţiei de serie;

- se pot rectifica numai arbori netezi sau cu forme simple;

- precizia formei suprafeţei este mai redusa datorită abaterilor la

poligonalitate.

Alte prelucrări. In cazul producţiei de serie mare şi de masă piesele din

clasa arbore se mai pot prelucra prin frezare, broşare şi pe maşini speciale,

procedee ce sunt înlocuite de prelucrarea pe maşini cu comandă numerică,

procedeu mult mai flexibil şi care permite prelucrarea suprafeţelor de orice

formă.

1.2.3. Prelucrări finale.

Aşa cum este cunoscut, prelucrările finale asigură în special îmbunătăţirea

calităţii suprafeţei, iar pentru procedeele la care scula este condusă de maşină are

loc şi creşterea preciziei dimensionale sau de formă şi poziţie.

16


Cele mai utilizate metode de prelucrare finală a arborilor sunt cele

cunoscute: strunjirea fină (de netezire), microrectificarea, supranetezirea, lepuire,

netezirea şi durificarea prin deformare plastică la rece prin rulare, alunecare,

vibroapăsare şi altele.

1.3. Scheme tehnologice tip de prelucrare a arborilor

Pentru piesele din clasa arbore se pot stabili relativ uşor tehnologii tip.

Acestea se întocmesc de obicei pentru piese cu forme complexe, cu prescripţii de

precizie ridicate, rugozitate scăzută, executate din oţel şi la care se cer caracteristici

mecanice ridicate. Utilizarea acestor tehnologii tip în cazuri concrete presupune

alegerea şi includerea în procesul tehnologic a operaţiilor ce se pot aplica în situaţia

dată, ţinând seama şi de volumul producţiei şi baza materială disponibilă.

In cele ce urmează sunt prezentate câteva scheme tehnologice tip

(succesiunea operaţiilor) pentru arbori drepţi, individualizate după tipul

semifabricatului, forma şi dimensiunile pieselor.

1.3.1. Arbori netezi.

Se execută de obicei din semifabricat laminat, calibrat la rece, caz în care

nu mai este necesară operaţie de strunjire. Succesiunea operaţiilor în cazul

arborilor netezi din oţel de îmbunătăţire este:

- debitare;

- rectificare de degroşare prin metoda fără centre;

- tratament termic de îmbunătăţire

- frezare canale de pană;

- găurire, filetare (dacă este cazul);

- rectificare de finisare prin metoda fără centre;

- control final.

In cazul arborilor netezi de dimensiuni mai mari realizaţi din semifabricate

forjate, operaţia de debitare este înlocuită de prelucrarea suprafeţelor frontale şi

centruire, după care succesiunea va fi: strunjire de degroşare, tratament termic de

îmbunătăţire, strunjire de finisare, frezare canale de pană, găurire, filetare,

rectificare între vârfuri (degroşare şi finisare într-o singură aşezare), control final.

17

Gheorghe Drăghici

1.3.2. Arbori în trepte

Pentru arborii în trepte se pot utiliza semifabricate laminate (în cazul

pieselor cu solicitări reduse şi diferenţe mici ale diametrelor treptelor),

semifabricate forjate liber sau semifabricate matriţate, în funcţie de volumul

producţiei.

Prelucrările prin strunjire se realizează de obicei în două aşezări, cu

bazarea şi fixarea în universal şi vârf sau între vârfuri, (cu sau fără lunete după

rigiditatea piesei), iar prelucrările prin rectificare se realizează cu bazarea şi

fixarea între vârfuri; aceeaşi schemă de bazare se aplică şi pentru prelucrarea

canelurilor sau danturii (când sunt prevăzute)

Arborii scurţi (l<120 mm) având treptele plasate unilateral şi la care nu se

pun condiţii deosebite de precizie se pot prelucra din bară laminată într-o singură

operaţie pe strunguri normale, strunguri revolver semiautomate sau automate, în

funcţie de tipul producţiei.

Arborii cu l>120 mm având treptele într-o parte sau în ambele părţi, cu

forme complexe şi precizie ridicată, executaţi din oţel de îmbunătăţire se

prelucrează în mai multe operaţii după cum urmează:

- debitare (dacă este necesară);

- prelucrare suprafeţe frontale şi centruire (este operaţie distinctă în

cazul arborilor de dimensiuni mari sau în cazul producţiei de serie sau

de masă);

- strunjire de degroşare; în cazul producţiei de unicat sau individuală în

primele faze ale fiecărei aşezări se realizează şi centruirea;

- tratament termic de îmbunătăţire;

- strunjire de finisare, (inclusiv corectarea găurilor de centrare şi

realizarea filetelor concentrice cu axa piesei); finisarea se poate realiza

şi în mai multe operaţii în funcţie de maşinile disponibile şi caracterul

producţiei;

- frezarea canelurilor sau danturare (dacă este cazul);

- frezare canale de pană;

- tratament termic de durificare prin călire superficială (la suprafeţele la

care este prevăzut);

- rectificare suprafeţe cilindrice (degroşare şi finisare într-o singură

18


operaţie sau operaţii distincte după tipul producţiei);

- rectificare caneluri şi dantură (dacă este cazul);

- prelucrări finale (de mare fineţe);

- control final.

Arborii pinion (cu dantură şi/sau caneluri) se execută adesea din oţeluri

durificabile prin tratamente termochimice (uzual carburare, sau carbonitrurare). In

aceste cazuri succesiunea operaţiilor se stabileşte şi în funcţie de metoda de

evitare a durificării stratului în zonele unde nu este necesar, care poate fi: a) prin

protejarea suprafeţelor ce nu trebuie tratate; b) prin înlăturarea stratului îmbogăţit

în carbon înainte de călire din zonele în care nu este necesar strat dur.

O succesiune a operaţiilor aplicabilă în primul caz este: prelucrare

suprafeţe frontale şi centruire, strunjire de degroşare, strunjire de finisare,

rectificare de degroşare, prelucrare dantura şi/sau caneluri (cu adaos de

rectificare), protejarea suprafeţelor care nu trebuie durificate, tratament

termochimic de durificare, rectificare găuri de centrare, rectificare suprafeţe

cilindrice, frezare canale de pană, găurire, filetare (dacă este cazul), rectificare

dantura şi/sau caneluri, control final.

In cazul al doilea, la strunjirea de finisare se prevede un adaos suficient

pentru înlăturarea stratului îmbogăţit în carbon (sau alte elemente) din zonele în

care nu este necesar, iar tratamentul termochimic se realizează în două etape,

astfel că succesiunea operaţiilor este: strunjire de finisare cu adaos suficient,

prelucrare dantură şi/sau caneluri cu adaos de rectificare, tratament

termochimic de îmbogăţire a stratului (carburare), strunjire de finisare pentru

îndepărtarea stratului din zonele în care nu este necesar, tratament de călire

pentru durificare strat îmbogăţit, după care urmează restul operaţiilor ca în cazul

precedent.

Arborii de dimensiuni mari (arbori grei) se realizează din semifabricate

forjate liber şi se prelucrează în condiţiile producţiei individuale sau de unicat;

datorită dimensiunilor şi condiţiilor impuse de obicei caracteristicilor mecanice

există câteva particularităţi în fabricarea acestora.

In primul rând, după forjare se aplică un tratament termice de normalizare şi

recoacere pentru îmbunătăţirea prelucrabilităţii. Semifabricatul are prevăzut la capete

adaosuri pentru realizarea probelor din care se prelucrează epruvetele pentru încercări

mecanice. Aceste probe se debitează după tratamentul termic de îmbunătăţire.

19

Gheorghe Drăghici

Datorită abaterilor inerente ale semifabricatului forjat este necesar să se

verifice înaintea începerii prelucrărilor dacă există adaos suficient pentru fiecare

treaptă. In acest scop se aşează semifabricatul pe prisme (fig 1.6), şi se trasează pe

fiecare treaptă i semne la distanţa 2

iii

ddsa

−= de o parte şi de alta a axei, unde

dsi este diametrul semifabricatului în dreptul treptei i, iar di este diametrul final al

treptei i. Se materializează generatoarea superioară cu ajutorul unui fir întins între

cele două capete ale arborelui; dacă firul trece printre cele două semne de pe

fiecare treaptă (fig.1.6 a), semifabricatul are adaosul de prelucrare corect

repartizat şi este posibilă prelucrarea arborelui, iar dacă nu (fig. 1.6b), înseamnă

că fie semifabricatul are curbură şi trebuie îndreptat, fie unele trepte au

excentricitate exagerată şi în această situaţie semifabricatul nu poate fi utilizat.

Fig. 1.6. Verificarea semifabricatului şi trasarea găurilor de centrare la arborii grei a –semifabricat corespunzător; b – semifabricat curbat;

Pentru localizarea găurilor de centrare se foloseşte un echer cu ajutorul

căruia se trasează pe fiecare faţă frontală câte o linie prin dreptul firului plasat între

cele două şiruri de semne. Se repetă operaţia după rotirea arborelui pe prisme cu

90o, astfel că intersecţia celor două linii trasate pe feţele frontale vor materializa

punctul în care trebuie realizată gaura de centrare respectivă (v. fig. 6 a).

20


După prelucrarea suprafeţelor frontale şi centruire pe maşini de alezat şi

frezat, arborii grei se strunjesc de degroşare pe strunguri normale de dimensiuni

corespunzătoare.

Pentru asigurarea bazării şi fixării în condiţii bune sunt necesare reazeme

suplimentare pe lunete. Pentru aceasta la prima aşezare semifabricatul se fixează în

platou cu patru bacuri şi vârful păpuşii mobile, se verifică poziţia după semnele

trasate şi se strunjesc canale pentru lunete.

La aşezările următoare se face verificarea poziţiei semifabricatului cu

ajutorul comparatoarelor.

Particularităţi pot apare şi la operaţiile de rectificare, deoarece s-ar putea să

nu fie disponibile maşini de rectificat rotund corespunzătoare dimensiunilor piesei.

Problema se rezolvă prin utilizarea unor dispozitive de rectificat cu comandă

individuală montate pe căruciorul strungului.

21

Capitolul 2

FABRICAREA PIESELOR TIP ALEZAJ

2.1. Forme constructive, materiale şi condiţii tehnice

In clasa pieselor tip alezaj se includ piesele care au alezaje coaxiale cu

suprafeţele exterioare. In mod curent sunt numite alezaje suprafeţele interioare cu

grad ridicat de precizie şi care formează ajustaje cu suprafeţe conjugate ce au

aceeaşi dimensiune nominală. Reprezentative pentru clasa alezaj sunt: piesele tip

bucşă, roţile de transmisie, flanşele, arborii tubulari (caz special de piese care pot

fi incluse în ambele clase – arbori şi alezaje).

Piesele tip bucşă sunt corpuri de revoluţie cu suprafeţele exterioare şi

interioare concentrice, cu raportul lungime/diametru alezaj 3...1=dl şi cu

suprafeţele frontale plane şi perpendiculare pe axă; alte elemente cum ar fi:

canale, găuri de fixare, filete, au un rol auxiliar.

Pot avea diferite forme constructive ( netede sau în trepte, cu sau fără

guler, cu suprafeţe cilindrice, conice sau profilate - fig.2.1.), şi cele mai diferite

destinaţii şi denumiri: bucşe, cămăşi de cilindru, manşoane de strângere, lagăre de

alunecare (cuzineţi) etc..

Fig. 2.1. Tipuri constructive de piese tip bucşă

Gheorghe Drăghici

Piesele tip roţi de transmisie (fig. 2.2) se caracterizează atât prin raportul

lungime/diametru alezaj (dl ) cât şi prin raportul diametru exterior/diametru alezaj

(dD ); pentru valori 4≥

dD mai sunt numite şi piese de tip disc.

dl 1>

dl pot fi: roţi (sau discuri) de tip A, cu După valoarea raportului şi

roţi (sau discuri) de tip B cu 1≤dl .

dDRaportul caracterizează rigiditatea piesei într-un plan perpendicular pe

axă, şi în funcţie de valoarea acestuia se alege metoda de bazare şi fixare la

prelucrare: pentru 4<d

D se prelucrează suprafeţele frontale şi exteriorul cu

bazarea pe dorn, iar pentru 4≥dD este necesară bazarea şi pe o suprafaţă frontală

(prelucrarea se face de obicei pe strung carusel).

Fig. 2.2. Tipuri constructive de piese tip roţi de transmisie

Piesele de tip flanşă au diferite forme constructive (respectând

caracteristicile generale ale pieselor de tip alezaj) dar cu prescripţii de precizie

mai reduse decât la celelalte categorii.

24

Fabricarea pieselor tip alezaj

12...8>dlPiesele de tip arbori tubulari au alezaje lungi , coaxiale cu

suprafeţele exterioare; prelucrarea acestor alezaje lungi (adânci) ridică probleme

tehnologice deosebite, mai ales dacă au şi condiţii de precizie ridicată.

Materialele utilizate pentru piesele din clasa alezaj sunt extrem de diverse,

în funcţie de forma constructivă, dimensiuni şi condiţiile de exploatare; practic se

folosesc toate categoriile de materiale: oţeluri, fonte, aliaje neferoase, mase

plastice, materiale compozite etc. In cazul pieselor folosite ca lagăre de alunecare

există construcţii (v. fig. 2.1d) la care se utilizează două categorii de materiale;

unul care asigură rezistenţa mecanică şi constituie suportul pe care se depune un

strat dintr-un material care asigură comportarea bună la frecare (aliaje

antifricţiune).

Semifabricatele utilizate depind de material, forma şi dimensiunile piesei,

tipul producţiei: pentru bucşe metalice cu d<20 mm se utilizează semifabricate

pline (de obicei bare laminate calibrate) iar pentru bucşe cu d > 20 mm se

utilizează semifabricate cu alezaj (ţevi laminate sau semifabricate turnate de

precizie); pentru bucşe din mase plastice se folosesc semifabricate presate; pentru

roţi de transmisie sau discuri se utilizează semifabricate turnate, forjate sau

matriţate.

La stabilirea condiţiilor tehnice privind precizia pieselor din clasa alezaj se

are în vedere faptul că prelucrarea la interior decurge în condiţii dificile deoarece

suprafaţa alezajului este mai greu accesibilă, rigiditatea sistemului tehnologic este

mai redusă datorită limitării dimensiunilor sculelor şi dispozitivelor la

dimensiunea alezajului, iar răcirea corespunzătoare a sculei, ghidarea corectă a

acesteia şi evacuarea aşchiilor este greu de realizat. Toate aspectele menţionate

impun prescrierea unor toleranţe mai mari la suprafeţele interioare decât la cele

exterioare de aceeaşi dimensiune nominală.

La piesele de tip bucşă pentru suprafeţele care formează ajustaj se prescriu

precizii corespunzătoare claselor 7…10 ISO (chiar clasa 6 ISO în cazuri speciale)

şi rugozităţi Ra = 1,6…6,3 µm iar pentru suprafeţele care nu formează ajustaj

precizii corespunzătoare claselor 12…14 ISO şi rugozitate Ra = 6,3…12,5 µm. Se

prescriu de asemenea abateri limită la perpendicularitatea suprafeţelor frontale pe

axa alezajului (max. 0,2mm / 100mm rază) şi abateri la concentricitatea

suprafeţelor interioare şi exterioare (20…50µm).

25

Gheorghe Drăghici

Asigurarea concentricităţii între suprafeţele interioare şi suprafeţele

exterioare se realizează prin aplicarea uneia din următoarele metode de prelucrare:

- prelucrarea suprafeţei interioare şi exterioare din aceeaşi aşezare

(poziţie); este aplicabilă în cazul în care rămâne o suprafaţă a

semifabricatului care nu se prelucrează, sau când piesele se execută din

ţeavă sau bară pe strunguri revolver semiautomate sau automate

(ultima fază este retezarea);

- prelucrarea din două aşezări: la prima aşezare se prelucrează suprafaţa

interioară şi o suprafaţă frontală, iar la a doua aşezare cu bazarea şi

fixarea pe suprafaţa interioară se prelucrează suprafaţa exterioară şi

cealaltă suprafaţă frontală (fig. 2.3a); este metoda folosită curent

deoarece pentru bazare şi fixare la a doua aşezare se utilizează dorn

extensibil sau cu şurub, fixare caracterizată prin rigiditate mare şi

posibilitate de verificare uşoară cu ajutorul comparatorului;

- prelucrarea din două aşezări: la prima aşezare se prelucrează suprafaţa

exterioară cu bazarea şi fixarea pe suprafaţa interioară neprelucrată, iar

în aşezarea a doua se prelucrează suprafaţa interioară şi cealaltă

suprafaţă frontală cu bazarea şi verificarea pe suprafaţa exterioară

prelucrată anterior (fig. 2.3b); se aplică la prelucrarea pieselor de

dimensiuni mari, cu 1≤dl (bucşe, roţi sau discuri).

Fig. 2.3. Prelucrarea pieselor de tip alezaj în două aşezări :

a – cu bazarea finală pe suprafaţa interioară; b – cu bazarea finală pe o suprafaţă exterioară

26


2.2. Prelucrarea mecanică a pieselor tip alezaj

2.2.1. Operaţii pregătitoare

Operaţiile pregătitoare au ca şi în cazul pieselor de tip arbore rolul de a

realiza bazele tehnologice pentru operaţiile următoare şi de a uşura operaţiile de

degroşare; se aplică aceleaşi operaţii ca la arbori, cu excepţia centruirii. In cazul în

care se intenţionează folosirea bazării între vârfuri pentru prelucrarea suprafeţelor

exterioare se pregătesc dornuri sau dopuri speciale prevăzute cu găuri de centrare.

2.2.2. Operaţii de degroşare şi finisare aplicate alezajelor

Operaţiile de degroşare şi finisare se diferenţiază după forma şi

dimensiunile piesei , tipul semifabricatului, tipul sculelor şi maşinilor utilizate.

Prelucrările prin burghiere, lărgire şi alezare sunt prelucrări la care

sculele sunt dimensionale şi standardizate; se utilizează în special în cazul

alezajelor de dimensiuni mici (uzual, d < 50, dmax = 80) executate în piese cu sau

fără simetrie de rotaţie. In tabelul 2.1. sunt prezentate succesiunea prelucrărilor şi

dimensiunile sculelor corespunzătoare acestor operaţii.

Deoarece burghierea necesită forţe axiale mari, la prelucrarea gărilor cu

d > 30 mm se execută o pregăurire cu un burghiu cu diametrul egal cu 0,6…0,7

din diametrul final.

Tabelul 2.1. Succesiunea prelucrărilor şi dimensiunile sculelor la prelucrarea alezajelor

Dimensiunile sculelor pentru diametrul final al alezajului, în mm Succesiunea fazelor

(operaţiilor) 6 8 10 12 14 16 18 20 25 30 35 40 50

Pregăurire 20 20 25 25 Burghiere 5,8 7 8,8 10,8 12,8 14,25 16,25 17,5 22,5 27,5 32 37 46 Lărgire - 7,8 9,8 11,82 13,75 15,75 17,75 19,7 24,7 29,7 34,6 39,6 49,6 Alezare * 6 8 10 12 14 16 18 20 25 30 35 40 50

* Pentru prelucrarea unui alezaj cu toleranţa T la diametru, se va utiliza un alezor cu

toleranţa 0,35T şi cu diametrul maxim dmax = Dmax – 0,15T (Dmax este diametrul maxim al

alezajului).

Lărgirea (adâncirea) se execută după burghiere în scopul corectării

poziţiei alezajului şi al creşterii precizie dimensionale (lărgitorul este ghidat de

maşina-unealtă şi are 3 sau 4 muchii aşchietoare cu care se înlătură un adaos de

prelucrare de aproximativ 0,1d).

27

Gheorghe Drăghici

Alezarea se execută după lărgire în scopul creşterii preciziei dimensionale

şi reducerii rugozităţii suprafeţei; nu se pot corecta abateri de poziţie ale alezajelor

deoarece scula este ghidată de suprafaţa prelucrată (legătura cu maşina-unealtă

este nerigidă). Alezoarele au unghiuri de atac mici (1…15o), un număr mare de

muchii aşchietoare şi se pot prelua adaosuri de 0,01d. Prin alezare se pot obţine

precizii 7…9 ISO, în funcţie de precizia alezorului şi starea sa de uzare.

Maşinile-unelte utilizate pentru prelucrarea alezajelor cu scule

dimensionale în succesiunea arătată pot fi grupate în două categorii, după

elementul care execută mişcarea principală de aşchiere:

- maşini la care mişcarea principală este realizată de sculă: maşini de

găurit (verticale, radiale, în coordonate, cu comandă numerică), maşini

de alezat şi frezat orizontale, maşini-unelte agregat; se folosesc pentru

piese fără simetrie de rotaţie sau alezaje excentrice;

- maşini la care mişcarea principală o execută piesa: strunguri normale,

strunguri revolver, strunguri cu comandă numerică; se folosesc pentru

alezaje concentrice cu suprafeţe exterioare de revoluţie.

Utilizarea succesiunii: burghiere, lărgire şi alezare pentru prelucrarea

alezajelor este limitată de mai mulţi factori cum ar fi:

- se pot prelucra în condiţii economice doar alezaje cu dimensiuni

standardizate; costurile cresc foarte mult dacă se utilizează scule

executate special;

- nu poate fi asigurată precizie ridicată la poziţia alezajului;

- prelucrarea alezajelor înfundate, conice sau în trepte este dificilă;

- nu se pot prelucra materiale cu duritatea mai mare de 35 HRC;

- sunt necesare mai multe faze de prelucrare, iar calitatea suprafeţelor

prelucrate este inferioară celei obţinută prin alte metode.

Prelucrarea prin strunjire a suprafeţelor interioare. Strunjirea se aplică

pentru prelucrarea de degroşare şi finisare a alezajelor obţinute prin turnare,

forjare sau burghiere. Prelucrarea se realizează:

- pe strunguri (normale, revolver sau carusel) , caz în care piesa execută

mişcarea principală de aşchiere iar scula mişcările de avans

(longitudinal şi transversal;

- pe maşini de alezat şi frezat orizontale şi pe maşini de găurit în

coordonate, caz în care scula execută mişcarea principală de aşchiere şi

28


eventual mişcarea de avans longitudinal, iar piesa execută mişcările de

avans longitudinal şi transversal.

In figura 2.4 sunt prezentate câteva cazuri de prelucrare a alezajelor prin

strunjire, iar în figura 2.5 sunt prezentate câteva forme ale părţii active a

cuţitelor pentru interior.

Precizia economică la prelucrarea prin strunjire corespunde claselor

9…10 ISO, dar se pot obţine şi alezaje până la clasa 7 ISO dacă se adoptă

măsuri tehnologice speciale.

Fig. 2.4. Metode de prelucrare prin strunjire a alezajelor:

a – prelucrarea alezajelor cu d < 70 mm şi l < 150 mm(cuţit fixat în suport); b – prelucrarea alezajelor cu d > 70 mm şi l > 150 mm (cuţit fixat în bara port-cuţit); c – prelucrarea alezajelor cu l/d > 5 (cuţit fixat în bara port-cuţit cu reazem suplimentar; d – prelucrarea simultan cu mai multe

cuţite (strunguri revolver)

Fig. 2. 5. Cuţite pentru strunjire interioară:

a – cuţit drept pentru interior; b – cuţit pentru colţ interior; c – cuţit pentru canelat

Strunjirea pe strunguri normale se aplică în cazul pieselor de dimensiuni

medii, cu sau fără simetrie de rotaţie; piesele cu simetrie de rotaţie se fixează în

universal, iar cele fără simetrie de rotaţie sau cu alezaje excentrice se fixează în

platoul cu patru bacuri.

Strunjirea pe strunguri revolver se aplică în cazul producţiei de serie a

pieselor de dimensiuni relativ mici, cu număr mare de suprafeţe interioare şi

29

Gheorghe Drăghici

exterioare ; semifabricatul se fixează în universal sau bucşă elastică, sculele ce

execută doar mişcări de avans longitudinal se fixează pe capul revolver în bare

portcuţit sau mandrine speciale, iar sculele care execută avans transversal se

fixează pe cărucioare.

Prelucrarea pe strunguri carusel se aplică la piese cu dimensiuni mari

cum sunt diferite tipuri de carcase, corpuri de revoluţie sau piese cu forme

asimetrice.

Piesele cu simetrie de rotaţie se orientează pe platoul strungului carusel în

următoarele moduri:

- orientare după o suprafaţă exterioară şi o suprafaţă frontală;

- orientarea după o suprafaţă interioară şi o suprafaţă frontală;

Fixarea acestor piese se face cu ajutorul bacurilor cu strângere simultană.

Piesele fără simetrie de rotaţie se orientează după o suprafaţă frontală şi se

fixează pe platoul strungului carusel cu bride şi şuruburi.

Prelucrarea pe maşini de alezat şi frezat se aplică în cazul pieselor de

dimensiuni mari, fără simetrie de rotaţie şi la prelucrarea alezajelor la piesele din

clasa corpuri de maşini. Strunjirea interioară se poate realiza cu ajutorul barelor

port-cuţit fixate în arborele principal în consolă (fig. 2.6a), ghidată la un capăt

(fig. 2.6b), sau la ambele capete în cazul alezajelor lungi (fig. 2.6 c); în cazul

ghidării la ambele capete legătura cu arborele principal este elastică pentru

eliminarea influenţei necoaxialităţii arborelui cu bara-portcuţit asupra preciziei

prelucrării.

Fig. 2.6. Prelucrări pe maşina de alezat şi frezat:

a- alezaje scurte; b – alezaje lungi; c – alezaje coaxiale

30


Prelucrarea alezajelor adânci. In categoria alezajelor adânci sunt incluse

acelea la care raportul l/d > 8…12. Dificultăţile legate de prelucrarea acestor

alezaje sunt legate de evacuarea aşchiilor, răcirea sculei, evitarea abaterilor de la

direcţia alezajului. Pentru valori l/d<15, se pot utiliza scule dimensionale uzuale

(burghie, lărgitoare, alezoare) dacă se iau următoarele măsuri:

- aşchierea cu viteze de avans reduse;

- găurirea ”în trepte” ( se găureşte pe o porţiune din adâncime, se

continuă cu un burghiu cu diametrul mai mic , se lărgeşte la diametrul

final);

- scoaterea şi curăţirea periodică a burghiului.

Pentru rapoarte l/d > 15 se folosesc maşini şi scule speciale pentru

prelucrarea alezajelor adânci.

Prelucrarea din plin se realizează cu burghie speciale, fixate pe tije port

sculă găurite, ceea ce permite introducerea emulsiei de răcire cu presiune mare

până la zona de lucru a muchiilor active, astfel că se asigură răcirea

corespunzătoare, antrenarea şi evacuarea aşchiilor; schemele de lucru sunt

prezentate în figura 2.7. In cazul găuririi adânci, menţinerea direcţiei

corespunzătoare a alezajului se realizează prin rotirea simultană în sensuri opuse a

sculei şi a piesei (dacă aceasta are simetrie de rotaţie), astfel că se poate obţine

viteza de aşchiere optimă chiar la viteze de rotaţie mai mici.

Fig. 2.7. Burghierea alezajelor adânci

a – cu evacuarea aşchiilor prin interiorul tijei port-sculă; b – cu evacuarea aşchiilor prin exteriorul tijei port-sculă

31

Gheorghe Drăghici

După burghiere se pot realiza operaţii de lărgire cu scule asemănătoare cu

capetele de găurit sau scule speciale care se ghidează după alezaj (fig. 2. 8).

Evacuarea aşchiilor se realizează aplicând una din metodele prezentate în figura 2.9.

Fig. 2.8. Sculă combinată pentru prelucrarea alezajelor adânci după găurire

Fig. 2.9. Lărgirea alezajelor adânci a – închiderea spaţiului interior cu capac si evacuare aşchii prin tijă; b – idem, cu intrarea fluidului

prin capac; c – cu evacuarea aşchiilor prin alezajul neprelucrat ; d – cu evacuarea aşchiilor prin alezajul prelucrat (prelucrare prin „tragerea” sculei)

Prelucrarea prin broşare a alezajelor. Se aplică ca prelucrare de finisare

a alezajelor cilindrice sau profilate cu diametre până la 80 mm. Suprafaţa

prelucrată se obţine printr-o singură tragere a broşei prin interiorul alezajului

prelucrat; prelucrarea este posibilă datorită construcţiei broşei care are dinţii în

trepte ce realizează avansul pe dinte de 0,02…0,15 mm, şi forme corespunzătoare

suprafeţei ce se prelucrează (canale de pană caneluri, suprafaţă cilindrică). Dacă

suprafaţa are forme complicate şi înlăturarea adaosului total ar necesita broşe

foarte lungi (peste 1000 mm), se proiectează realizarea operaţiei în două treceri

cu broşe realizate special în acest scop.

32


Schema aşchierii este prezentată în figura 2.10 unde se observă că pentru

evitarea solicitării la încovoiere a broşei datorită neperpendicularităţii suprafeţei

frontale de reazem pe axa piesei, se utilizează un reazem sferic. Prin broşare se

obţin precizii corespunzătoare clasei 7 ISO şi rugozităţi Ra = 1,6…0,4 µm.

Fig. 2.10. Prelucrarea alezajelor prin broşare

Principalul avantaj al broşării îl constituie productivitatea ridicată deoarece

timpii auxiliari sunt mici, prin eliminarea reglajelor speciale. Procedeul este

economic în cazul producţiei de serie mare şi de masă deoarece broşa este o sculă

scumpă realizată din oţeluri speciale de scule, poate realiza fără reascuţire

500…2000 de piese şi poate fi reascuţită de 10..15 ori. In mod normal broşele

sunt acţionate prin tragere, dar există şi broşe acţionate prin împingere, caz în care

trebuie să aibă lungimea mai mică pentru evitarea pierderii stabilităţii.

Prelucrarea prin rectificare a alezajelor. Este o operaţie de prelucrare

prin care se corectează atât precizia dimensională cât şi poziţia reciprocă a

suprafeţelor. La rectificarea suprafeţelor interioare apar probleme tehnologice

legate de faptul că dimensiunea discului de rectificat este limitată la 0,6…0,9 din

diametrul alezajului, ceea ce necesită turaţii mari pentru obţinerea vitezei de

aşchiere optime, iar rigiditatea scăzută a axului disuclui influenţează negativ

precizia prelucrării. De asemenea, uzarea discului se produce mai rapid ceea ce

impune secvenţe de corectare mai dese.

33

Gheorghe Drăghici

Se folosesc două scheme cinematice:

- la piesele mici se rotesc atât piesa cât şi discul de rectificat (fig. 2.11a),

iar avansul este realizat de discul de rectificat;

- la piesele mari, fără simetrie discul execută toate mişcările(fig. 2.11b):

rotaţie în jurul axei proprii (mişcarea principală de aşchiere), rotaţie în jurul axei

alezajului (mişcare planetară) şi mişcările de avans.

Rectificarea suprafeţelor interioare asigură precizia diametrului în clasele

6…7 ISO şi rugozitatea Ra = 1,6…0,8 µm.

Datorită particularităţilor menţionate rectificarea suprafeţelor interioare

este mai puţin utilizată decât rectificarea arborilor

Fig. 2.11. Rectificarea alezajelor:

a – cu mişcare de rotaţie a piesei; b – cu mişcare planetară a discului de rectificat

2.2.3. Prelucrări finale aplicate alezajelor

Pentru îmbunătăţirea calităţii suprafeţei alezajele se prelucrează final prin

strunjire de netezire, honuire, lepuire sau deformare plastică la rece.

Strunjirea interioară de netezire asigură precizii în clasele 6..7 ISO şi

rugozităţi Ra = 0,8…0,4 µm .

Prelucrarea se realizează pe strunguri ce pot asigura viteze de rotaţie mari

(strunguri rapide) sau pe maşini de alezat şi frezat, folosind ca scule cuţite cu

partea activă din carburi metalice sau diamant. Adaosurile de prelucrare sunt

foarte mici astfel că regimul de aşchiere se caracterizează prin adâncimi de

aşchiere mici, (t = 0,05…0,2 mm), avans s = 0,01…0,1 mm/rot, şi viteza de

aşchiere foarte mare (v = 200…250 m/min la oţeluri şi fonte şi v = 300…1500

m/min la aliaje neferoase.

34


Vitezele foarte mari de aşchiere impun ca scula ce se roteşte să fie foarte

bine echilibrată pentru evitarea apariţiei vibraţiilor.

Honuirea se realizează după metoda cunoscută (v. fig. 2.12), folosind

capete de honuit pe care sunt fixate bare abrazive (abrazivi fini obişnuiţi sau

pulbere de diamant). Mişcarea de aşchiere este compusă dintr-o mişcare de rotaţie

vr = 10…100 m/min şi o mişcare de translaţie vt = 5…20 m/min), raportul lor fiind

astfel ales încât unghiul de înclinare a urmelor să fie 15o…30o. Scula este ghidată

de suprafaţă datorită legăturii nerigide a honului cu maşina, iar prelucrarea se

realizează într-un mediu lichid. Corectarea abaterilor de formă (conicitate se

realizează prin efectuarea unor mişcări suplimentare de rotaţie (fără translaţie) la

capătul alezajului dinspre ieşirea sculei.

Fig. 2.12. Honuirea alezajelor

Se deosebeşte de rectificare şi prin faptul că presiunea specifică este de

6…10 ori mai mică, viteza de aşchiere este 50…120 ori mai mică, iar abrazivul

este mult mai fin.

Adaosul de prelucrare depinde de materialul piesei (0,01…0,06 mm la

oţeluri, 0,02…0,20 mm la fonte), de dimensiunile suprafeţei şi de rugozitatea

obţinută la prelucrarea anterioară (rectificare).

Lepuirea suprafeţelor interioare se realizează cu ajutorul granulelor

abrazive foarte fine amestecate într-un lichid sau într-o pastă şi interpuse între

suprafaţa de prelucrat şi scula de lepuit (de obicei un dorn din fontă sau material

plastic) Prin lepuire se obţin rugozităţi Ra = 0,1…0,01 µm (luciu oglindă), dar nu

se pot corecta abateri de formă şi poziţie ale alezajelor.

35

Gheorghe Drăghici

2.3. Scheme tehnologice tipice de prelucrare a pieselor tip alezaj

Procesele tehnologice de fabricare a pieselor de tip alezaj sunt diferenţiate

datorită diversităţii mari a formelor constructive, dimensiunilor şi materialelor

utilizate.

Piesele de tip bucşă de dimensiuni reduse se execută din bare laminate sau

ţevi pe strunguri revolver, semiautomat sau automat dintr-o aşezare. După această

operaţie se mai prelucrează faţa frontală rezultă după retezare, găurile şi canalele

de ungere (dacă este cazul).

Cămăşile pentru pompe şi motoare termice se execută din semifabricate

turnate, deformate plastic la cald prin forjare sau ţeavă.

Succesiunea prelucrărilor :

- strunjire de degroşare şi finisare folosind una din schemele prezentate

în figura 2. 3 pentru asigurarea coaxialităţii;

- tratament termic de durificare a suprafeţei interioare (dacă este cazul);

- rectificare;

- honuire;

- lepuire.

Piesele de tip roată (roţi de transmisie) se prelucrează în funcţie de

dimensiuni şi tipul semifabricatului. O succesiune generală este:

- strunjire de degroşare în succesiunea: suprafeţe exterioare, frontale şi

apoi alezajul;

- control nedistructiv remediere eventuale defecte şi tratament termic

(dacă este cazul);

- strunjire de finisare în aceeaşi succesiune ca la degroşare;

- rectificare ;

- echilibrare statică sau dinamică (dacă este cazul)

- control final.

La roţile de dimensiuni mari, reducerea greutăţii (şi implicit a costului) se

asigură prin folosirea unor semifabricate combinate realizate din butuc forjat sau

turnat, spiţe din profile laminate şi bandajul (coroana) din inel forjat; aceste

elemente se prelucrează independent prin degroşare se asamblează prin sudare,

după care se continuă prelucrarea roţii în succesiunea arătată mai înainte.

36

Capitolul 3

FABRICAREA ROŢILOR DINŢATE

3.1. Forme constructive, condiţii tehnice şi tehnologicitatea construcţiei

3.1.1. Elemente geometrice şi clasificare

Roţile dinţate sunt elementele de bază ale angrenajelor. Angrenajele sunt

mecanisme formate din câte două roţi dinţate mobile în jurul a două axe cu poziţii

relative invariabile, una antrenând-o pe cealaltă prin acţiunea dinţilor aflaţi

continuu şi succesiv în contact. Continuitatea contactului dintre dinţi se asigură

prin realizarea unor perechi de flancuri de dinţi conjugate – cu contact liniar sau

punctiform. Contactul dintre dinţi trebuie transpus în permanenţă de pe o pereche

de dinţi pe alta, ceea ce se obţine prin realizarea danturii astfel încât în

permanenţă sunt în contact mai mult de doi dinţi, adică se realizează un anumit

grad de acoperire.

Din punct de vedere geometric, roţile dinţate sunt definite prin numărul de

dinţi z, modulul, profilul de referinţă al dinţilor, unghiul de înclinare, deplasarea

de profil, diametrul de divizare şi lăţimea danturii.

Modulul este definit prin relaţia m = p/π (gama modulelor standardizate

este m= 0,05...100 mm), în care p este pasul de divizare – distanţa dintre două

flancuri omoloage succesive, măsurată pe arcul unei suprafeţe date. Cunoscând

modulul şi numărul de dinţi rezultă diametrul de divizare: d = m·z . Pentru

exemplificare, în tabelul 3.1 se prezintă principalele elemente geometrice ale

roţilor cilindrice exterioare cu dinţi drepţi şi relaţiile de calcul în corelaţie cu

terminologia standardizată.

Gheorghe Drăghici

Tabelul 3.1. Elementele geometrice ale roţilor cilindrice exterioare cu dinţi drepţi Elementul geometric Schiţa explicativă Relaţia de calcul

Numărul de dinţi z Unghiul profilului de referinţă α0

α0 = 20o (standardizat)

Coeficientul înălţimii capului de referinţă fo

f0 = 1 (standardizat); hc = mf0

Coeficientul jocului de referinţă w0

w0 = 0,25 (standardizat)

Înălţimea dintelui de referinţă ho

ho = m(2f0 + w0); ho = 2,25m

Raza de racordare la piciorul dintelui ρ0f

Profil de referinţă standardizat

ρof = 0,38m

Modulul m m = p/π

Deplasarea de profil ξ + ξ măreşte d − ξ micşorează d

Coeficientul deplasării de profil x

x = ξ/m

Diametrul de divizare d d = mz Diametrul de cap de de = d + 2m( f0+ξ) Diametrul de picior df df = d – 2m(f0+w0-ξ) Inăţimea capului de divizare hc hc = 0,5(de − d) Înălţimea piciorului de divizare hf

hf = 0,5(d − df)

Înălţimea dintelui h h =hc + hf h = m(2f0 + w0)

Arcul de divizare al dintelui sn sn = m(0,5π+2ξtgα0)

Semiunghiul de divizare ψ ψ = sn/d

Coarda de divizare a dintelui gd gd = dsinψ

Înălţimea la coarda de divizare kd kd = 0,5(de –dcosψ)

Lungimea peste n dinţi Ln

Ln = mcosα0[(n-0,5)π +z·invα0] + 2ξmsin α0

unde n = zα0/180 + 0,5+(2ξ/π)tgα0, rotunjit la valoare

întreagă; invα0 – funcţia evolventă (invα0= tg α0- α0)

38

Fabricarea roţilor dinţate

Roţile dinţate reprezintă o clasă separată de piese datorită problemelor

tehnologice specifice pe care le ridică realizarea dinţilor. Clasificarea roţilor

dinţate este dificilă datorită diversităţii foarte mari. Până la operaţia de danturare

ele se pot încadra în piesele din clasa alezaj sau din clasa arbore, fiind valabile

tipizările folosite pentru aceste clase. Principalele forme constructive de roţi

dinţate sunt prezentate în tabelul 3.2. Tabelul 3.2. Clasificarea roţilor dinţate

Criteriul de clasificare Categorii Subcategorii

cilindrice (caz particular cremaliere)

conice (caz particular roţi plane)pseudoconice

roţi dinţate circulare

melci şi roţi melcate eliptice spirale

După forma geometrică a suprafeţelor de divizare

roţi dinţate necirculare (pentru angrenaje cu raport de transmitere variabil)

parabolice dantură evolventică

dantură cicloidală

dantură cu profil în arc de cerc

După forma profilului dinţilor

dantură octoidalăcu dantură dreaptă cu dantură înclinată cu dantură în V (dublu înclinată)

După direcţia dinţilor

cu dantură curbă (arc de cerc, spirala etc.) cu corpul dintr-o bucatăcu corpul din butuc şi coroană roţi de tip alezaj din mai multe sectoare

roţi de tip arbore roţi monobloc(cu o singură zonă danturată)

După forma corpului roţii

roţi multiple baladoare(cu mai multe trepte danturate)

Clasificarea roţilor dinţate poate fi continuată şi după criterii de altă natură

cum ar fi:

● procedee de danturare (aşchiere, deformare plastică, turnare,

electroeroziune etc.)

● materiale şi tratamente termice (oţeluri de îmbunătăţire sau pentru

tratamente termochimice, fonte cenuşii sau fonte nodulare, aliaje neferoase,

materiale nemetalice) dimensiunile şi precizia danturii.

Forma constructivă a părţii danturate este caracterizată atât de tipul

profilului cât şi de anumite modificări impuse de condiţiile de exploatare. De

39

Gheorghe Drăghici

exemplu în cazul roţilor dinţate de la cutiile de viteză, care cuplează şi decuplează

des, se realizează rotunjiri ale feţelor frontale (“raionarea” danturii). La roţile care

lucrează la viteze mari, pentru reducerea zgomotului se teşesc vârfurile dinţilor

sau se realizează cu profil special (“butoi”).

3.1.2. Precizia roţilor dinţate

Solicitările complexe ale danturii impun asigurarea preciziei în funcţionare

şi posibilitatea de interschimbabilitate. Angrenajul fiind un ansamblu complex,

precizia lui este influenţată atât de precizia elementelor care determină poziţia

relativă a roţilor în ansamblul respectiv (carcasă, arbori, lagăre).

Erorile şi abaterile care caracterizează precizia roţilor dinţate, denumite şi

indici de precizie, sunt grupate în trei criterii de precizie:

− criteriul de precizie cinematică (abaterea cumulată la pas, bătaia radială

a danturii etc.);

− criteriul contactului dintre dinţi (abaterea la direcţia dinţilor, abaterea

de la paralelism a axelor);

− criteriul funcţionării line în angrenaj (abaterea profilului, abaterea

ciclică a roţii dinţate).

Din punct de vedere al acestor criterii de precizie, angrenajele şi roţile

dinţate sunt împărţite după standardele în vigoare în 12 clase de precizie, pe baza

principiului ca aceeaşi clasă să asigure la toate tipurile de angrenaje (cilindrice,

conice sau melcate) aceiaşi calitate funcţională, adică aceiaşi comportare a

angrenajului în exploatare. In practică sunt rare cazurile în care să fie necesară

realizarea unor angrenaje la fel de precise după toate cele trei criterii. Deoarece

precizia condiţionează şi tehnologia de fabricaţie, este necesară analiza atentă a

condiţiilor de funcţionare şi prescrierea corectă a claselor de precizie pentru

fiecare criteriu.

Relativ independent de clasele de precizie, în standardele de toleranţe

pentru angrenaje (STAS 6273 pentru roţi cilindrice, STAS 6460 pentru roţi

conice) se stabilesc şi indici de precizie care determină caracterul ajustajului

dintre flancuri. Sunt stabilite patru tipuri de ajustaje:

● JA – joc minim mărit;

● JC – joc minim normal;

40


● JD – joc minim redus;

● JE joc minim nul.

Cel mai utilizat este ajustajul JC la care valorile limită ale indicilor sunt

astfel stabilite ca în cazul unei diferenţe de temperatură mai mici de 25o C între

angrenaj şi carcasă, să nu se producă blocarea angrenajului.

În desenele de execuţie ale roţilor dinţate se prescrie numai clasa de

precizie şi caracterul ajustajului dintre flancuri, metoda de verificare a preciziei

stabilind-o executantul.

Precizia se stabileşte pe baza condiţiilor din exploatare şi a vitezei

periferice a roţii dinţate, câteva recomandări în acest sens, şi corelarea cu

metodele de danturare fiind prezentate în tabelul 3.3. Tabelul 3.3. Corelarea preciziei danturii cu metodele de prelucrare

Viteza periferică, m/s Clasa de precizie Metoda de prelucrare

Peste 40 3 Danturare pe maşini foarte precise, cu erori extrem de mici, şeveruire, rectificare, rodare foarte îngrijită

40...20 4-5 Danturare pe maşini foarte precise, cu eroare ciclică mică, şeveruire, rectificare, rodaj îngrijit

20...10 6-7 Danturare prin generare pe maşini precise, şeveruire (rectificare), rodare

10...2 8 Danturare prin generare sau copiere, eventual rectificare sau rodaj

< 2 9 Danturare prin orice metodă

Condiţiile tehnice ale roţilor dinţate prevăd şi alte prescripţii care asigură

durabilitatea în exploatare şi un randament maxim al angrenajului:

● precizia alezajului şi a diametrului arborelui pe care se montează –

clasa 7…8 ISO

● precizia diametrului exterior al danturii – 7...10 ISO

● abaterile la perpendicularitatea feţelor frontale faţă de axa alezajului –

0,1…0,15 µm/mm

● excentricitatea diametrului de divizare faţă de axa alezajului – 30...50 µm.

● Rugozitatea flancurilor este în strânsă legătură cu metoda de

danturare, fiecare metodă fiind caracterizată de un anumit domeniu al rugozităţilor

pe care le poate asigura. Impunerea unei rugozităţi în neconcordantă cu clasa de

precizie, scumpeşte inutil fabricaţia.

41

Gheorghe Drăghici

Legătura dintre clasele de precizie şi rugozitate este prezentată în tabelul 3.4.

Tabelul 3.4. Corelarea preciziei cu rugozitatea flancurilor

Clasa de precizie

3 4 5,6 7 8 9

Rugozitatea, Ra, µm

0,2 0,32… 0,5 0,4...0,63 0,8...1,25 1,25...2,5 2,5...6,3

3.1.3. Materiale şi semifabricate

Roţile dinţate se execută dintr-o gamă foarte diversă de materiale: oţeluri

carbon, oţeluri mediu şi înalt aliate, fonte cenuşii, fonte maleabile, fonte

modificate, aliaje neferoase, materiale nemetalice (în special materiale plastice).

Semifabricatele se aleg în funcţie de dimensiunile şi configuraţia roţii:

− pentru D < 50 mm, se folosesc bare laminate, sau trase şi semifabricate

extrudate;

− pentru D > 50 mm, se folosesc semifabricate forjate, matriţate sau turnate.

La roţile tip alezaj, semifabricatul este realizat cu alezaj dacă Dalezaj > 30 mm.

Roţile dinţate cu diametre mari se realizează adesea din două părţi:

coroana dinţată şi butucul roţii. Coroana se execută din oţeluri ce pot fi tratate

termic sau aliaje neferoase, iar butucul se obţine prin turnare sau prin sudare.

Asamblarea coroanei cu butucul se face prin fretare sau fixare cu şuruburi.

3.2. Procese tehnologice tipice de prelucrare a roţilor dinţate cilindrice

3.2.1. Prelucrări de degroşare şi de finisare

Prelucrarea dinţilor roţilor dinţate reprezintă 50...70% din timpul

total de maşină necesar obţinerii piesei şi de aceea alegerea corectă a metodei de

danturare conduce atât la obţinerea preciziei impuse cât şi la reducerea costului

fabricaţiei. După principiul care stă la baza obţinerii profilului, danturarea se poate

face prin copiere, sau prin generarea profilului.

Danturarea prin copiere. Se realizează pe maşini universale de frezat

echipate cu cap divizor, folosind freze disc modul (fig. 3.1a) sau freze deget (fig.

42


3.1.b) al căror profil reproduce profilul golului dintre dinţi. Frezarea danturii se

execută succesiv dinte cu dinte; după realizarea a două flancuri pe toată lungimea

(mişcarea de avans sl) freza este readusă în poziţia iniţială, dispozitivul de divizare

roteşte semifabricatul cu valoarea pasului unghiular şi se prelucrează golul

următor. Productivitatea este scăzută deoarece timpii auxiliari sunt mari, iar în

cazul frezelor deget-modul şi timpul de bază este mare. Metoda se recomandă

numai în cazul producţiei individuale sau de unicat a roţilor cu număr mic de dinţi

şi/sau modul mare (m>24) , la care altă metodă de danturare nu se poate aplica.

Fig. 3.1. Schema danturării prin copiere:

a – cu freza disc modul; b – cu freza deget modul

Deoarece la acelaşi modul dimensiunile profilului depind şi de numărul de

dinţi, rezultă că o freză nu poate fi utilizată decât pentru numărul de dinţi pentru

care a fost proiectată, ceea ce în practică ar însemna un număr foarte mare de

freze. Pentru ca metoda să devină aplicabilă se foloseşte aceeaşi sculă pentru

numere de dinţi cuprinse într-un interval limitat.

Pentru prelucrarea roţilor cu numere de dinţi cuprinse în intervalul

12…135 dinţi, pentru fiecare modul se realizează seturi de freze:

- set de8 freze pentru roţi cu m = 0,8...8 şi precizie normală;

- set de 15 freze pentru roti cu m > 8 şi precizie normală;

- set de 26 freze pentru roţi precise de orice modul.

Prin copiere se pot obţine danturi cu precizia 9…11 ISO şi rugozitatea

flancurilor Ra = 16,3…12,5 mm.

Danturarea prin generarea profilului cu freza melc modul. Se face pe

maşini unelte speciale, folosind freza - melc, cu muchii drepte şi dinţi detalonaţi

(detalonare – prelucrarea după o curbă a spatelui dinţilor pentru a menţine profilul

după reascuţire). Prelucrarea cu freza-melc modul se bazează pe proprietatea de a

43

Gheorghe Drăghici

avea ca înfăşurătoare a danturii, atunci când se rostogoleşte pe plan, o cremalieră

cu flancuri rectilinii (fig. 3.2). Profilul dinţilor frezei reproduce într-un plan

normal pe elice profilul cremalierei de referinţă corespunzătoare modului roţii

dinţate, modificat în funcţie de cerinţele concrete ale roţii.

Pentru module relativ mici, (m< 10...12), frezele se execută în construcţie

monobloc din oţel rapid de scule. La module mai mari, frezele se realizează cu

dinţii amovibili din carburi metalice.

Fig. 3.2. Schema danturării prin rulare (rostogolire) cu freza melc modul

a – cu freza disc modul; b – cu freza deget modul

Pentru tăierea dinţilor drepţi, freza se înclină cu un unghi egal cu unghiul

elicei frezei, iar pentru dinţi înclinaţi se înclină freza cu un unghi egal cu suma

algebrică a unghiului elicei şi a unghiului danturii, aşa cum rezultă din tabelul 3.5,

în care se exemplifică pentru cazul frezelor cu elicea înclinată spre dreapta

(frezele uzuale).

Pentru reproducerea procesului de angrenare dintre freza-melc (cremaliera

de referinţă) şi roata ce se prelucrează trebuie îndeplinită condiţia cinematică:

p

fp z

knn = , (3.1)

unde np este rotaţia piesei, pe care trebuie să se obţină numărul zp de dinţi, nf este

rotaţia frezei iar k numărul de începuturi al frezei.

Turaţia nf a frezei se determină din condiţia realizării vitezei economice de

aşchiere, în funcţie de materialul părţii aşchietoare şi materialul de prelucrat.

44


Tabel 3.5. Înclinarea frezei melc cu elicea pe dreapta pentru prelucrarea danturilor

Tipul roţii Poziţia de lucru a frezei cu unghiul γ al elicei spre dreapta

Cu dinţi drepţi

Cu dinţi înclinaţi spre dreapta cu unghiul β

Cu dinţi înclinaţi spre stânga cu unghiul β

Prelucrarea cu freza melc modul este metoda uzuală de prelucrare a roţilor

dinţate cilindrice exterioare cu modul m < 24 şi zp > 21 datorită productivităţii

ridicate determinată de continuitatea procesului de aşchiere şi preciziei mai bune

decât la danturarea prin copiere datorită generării profilului.

Din punct de vedere al preluării aşchiei se pot aplica cele două metode

cunoscute:

- frezarea în sensul avansului (fig. 3.3.a) unde secţiunea aşchiei creşte

treptat pe măsură ce dintele frezei intră în contact cu materialul, ceea ce

poate conduce la apariţia vibraţiilor şi înrăutăţirea calităţii suprafeţei pe

măsură ce creşte uzura pe suprafaţa de aşezare a dintelui frezei;

- frezarea în sens contra avansului (fig. 3.3. b), unde secţiunea aşchiei

este maximă la intrarea dintelui frezei în contact cu materialul şi apoi

scade treptat, ceea ce reduce vibraţiile; metoda este mai greu de aplicat

datorită dificultăţilor întâmpinate la reglarea frezei la nivelul inferior al

semifabricatului.

45

Gheorghe Drăghici

Fig. 3.3. Scheme de frezare la danturarea prin rulare cu freza melc modul

a – în sensul avansului; b – în sens contrar avansului

Frezele melc cu mai multe începuturi având o precizie mai scăzută se

recomandă pentru operaţii de degroşare în cazul danturilor care se taie în mai

multe treceri deoarece asigură o productivitate mai mare, aşa cum rezultă din

relaţia pentru determinarea timpului de bază prezentată în schema de calcul din

figura 3.4.

knszL

nsL

fl

p

plb

⋅==τ , min (vezi şi

relaţia (3.1); L = l + l1 + l2

( )hDhl f −= 2,11 ,mm – lungimea

de intrare a frezei; l2 = 2…4 mm – lungimea de ieşire a frezei

Fig. 3.4. Schema de calcul a timpului de bază la danturarea cu freză melc modul

Prelucrarea roţilor dinţate cilindrice prin mortezare se realizează pe

maşini speciale de mortezat, profilul obţinându-se prin generare. Scula are forma

unei roţi dinţate, cu modulul egal cu cel al roţii care se prelucrează. Partea activă

este faţa frontală a dinţilor sculei, iar pentru păstrarea profilului după reascuţire

dinţii sunt detalonaţi. Scula şi piesa sunt orientate aşa cum este prezentat în figura

3.5 şi execută ciclul de lucru compus din următoarele mişcări:

- mişcarea principală de aşchiere (ciclul 1-2-3-4) - mişcarea pe verticală

46


a sculei care execută un număr ncd de curse duble /min astfel încât să se asigure

viteza optimă de aşchiere; mişcările 1 şi 3 sunt necesare pentru a evita frecarea

sculei cu suprafaţa prelucrată la cursa în gol;

- mişcarea de rulare (generare a profilului) compusă din rotaţia piesei cu

np (avansul circular sc în mm/cursă dublă) şi rotaţia sculei cu ns, astfel încât să se

respecte raportul de angrenare np/ns =zs/zp;

- pătrunderea radială a sculei pe înălţimea dintelui (avansul radial sr în

mm/cursă dublă) se realizează la începutul prelucrării până se atinge adâncimea

corespunzătoare înălţimii dintelui (sau adâncimea adoptată pentru o trecere în

cazul roţilor cu modul mare), după care prelucrarea continuă fără avans radial

până când semifabricatul execută o rotaţie completă.

Prin mortezare se pot executa roţi dinţate cu dinţi drepţi şi înclinaţi. Pentru

danturile înclinate, este necesar ca scula roată de mortezat să aibă aceeaşi

înclinaţie cu a roţii de prelucrat. În acest caz, atât scula cât şi roata mai execută

câte o mişcare suplimentară de rotaţie pentru generarea traiectoriei înclinate a

dintelui (fig. 3.5 b).

Fig. 3.5. Schema danturării prin mortezare:

a – danturarea roţilor cu dinţi drepţi; b – danturarea roţilor cu dinţi înclinaţi

Sunt cazuri în care configuraţia pieselor nu permite decât danturarea prin

mortezare, aşa cum se observă în figura 3.6. Pentru danturile în V utilizate în

utilajul petrolier (sistemul de antrenare a pompelor pentru fluidul de foraj) se

folosesc maşini speciale cunoscute sub numele de maşini Sykes, care funcţionează

după schema cinematică prezentată în figura 3.6 c. Mişcările alternante de rotaţie

ale sculelor care au aceeaşi înclinaţie a dinţilor cu cea a roţilor de prelucrat se

obţin prin montarea lor pe un dorn, prevăzut cu un canal elicoidal corespunzător

acestei înclinaţii. Şi în acest caz roata de prelucrat execută o mişcare suplimentară

de înscriere pe elice, iar dantura va avea înclinaţia canalului dornului şi respectiv

a dinţilor sculelor.

47

Gheorghe Drăghici

Fig. 3.6. Cazuri tipice de utilizare a danturării prin mortezare:

a – danturi interioare drepte sau înclinate; b – roţi baladoare; c – roţi cu dantura în V; d – sectoare dinţate

Precizia profilului la mortezarea roţilor dinţate este mai mare decât la

frezare deoarece fiecare porţiune a profilului se prelucrează printr-un număr mai

mare de treceri. Precizia pasului este însă mai mică deoarece abaterile la pasul

sculei de mortezat se copiază pe piesă.

Metoda este productivă pentru danturi cu modulul m < 2,5 deoarece la

module mai mari sunt necesare mai multe treceri decât la frezarea cu freză melc,

astfel că dacă există posibilitatea alegerii între cele două metode se va prefera

frezarea cu freza melc.

3.2.2. Prelucrări finale ale danturilor cilindrice

Prelucrarea roţilor netratate termic. În cazul roţilor dinţate la care nu se

aplică tratamente termice finale de durificarea a danturii prelucrarea finală este

şeveruirea, executată cu o sculă specială. Şeverul este o roată dinţată sau o

cremalieră cu dinţi înclinaţi cu unghiul α = 10...15o .Pe flancurile dinţilor se taie la

distante de 0,75 mm canale transversale, adânci de 0,6...1 mm şi late de 0,25 mm

(fig 3.7 a). Aceste canale constituie muchii aşchietoare. În timpul prelucrării

severul angrenează cu roata dinţată (fig. 3.7 b) şi datorită înclinărilor dinţilor

48


sculei se realizează o deplasare relativă a muchiilor de aşchiere în lungul dinţilor

(va în figura 3.7 c). Aşchiile care se formează sunt foarte fine, având grosimi de

5...10 µm, obţinându-se precizii foarte ridicate ale profilului.

Fig. 3.7. prelucrarea prin şeveruire a roţilor dinţate:

a – elementele active ale dintelui şeverului; ; b –schema de prelucrare; c – vitezele relative sculă-roata de prelucrat

Prin şeveruire se pot prelucra roţi dinţate cilindrice cu dinţi drepţi sau cu

dinţi înclinaţi, simple sau baladoare. Roţile prelucrate prin şeveruire trebuie să

aibă precizia corespunzătoare la bătaia radială deoarece acest tip de abatere

conduce la adâncimi neuniforme de aşchiere la şeveruire şi după prelucrare se vor

înregistra abateri la pas. De asemenea, şeveruirea nu poate corecta eroarea

cumulată la pas provenită de la prelucrarea anterioară.

Numărul de dinţi ai şeverului trebuie să nu aibă divizori comuni cu

numărul de dinţi ai roţii de prelucrat pentru evitarea copierii unor erori de pe dinţii

şeverului pe dinţii roţii de prelucrat. Diametrul şeverului se alege în funcţie de

diametrul roţii de prelucrat .

Severul este o sculă scumpă ce se poate ascuţii de 3...6 ori, iar între două

reascuţiri poate prelucra 1000...2000 de roţi dinţate. Este de circa 10...20 de ori mai

ieftină decât rectificarea şi se poate aplica chiar în cazul producţiei de serie mică.

Prelucrarea finală a roţilor dinţate tratate termic superficial.

Tratamentele termice superficiale de durificare a flancurilor conduc la apariţia

abaterilor de formă şi la modificarea stării suprafeţei, astfel că sunt necesare

49

Gheorghe Drăghici

prelucrări finale după aceste tratamente.

Principala metodă de prelucrare este rectificarea care este o operaţie

costisitoare datorită faptului că sunt necesare un număr relativ mare de treceri, iar

durabilitatea sculelor este redusă, fiind necesară reprofilarea frecventă a părţii

active a discului de rectificat.

Rectificarea prin metoda copierii se realizează prin trei metode:

- rectificarea ambelor flancuri cu acelaşi disc abraziv al cărui profil

coincide cu profilul golurilor dinţilor (fig. 3.8. a), cinematica fiind la fel ca la

danturarea cu freză disc modul;

- rectificarea flanc cu flanc, cu un disc abraziv al cărui profil

materializează un singur flanc, dar în poziţie dezaxată cu distanţa e (fig. 3.8 b),

ceea ce asigură plasarea mai favorabilă a profilului faţă de axa discului abraziv;

- rectificarea a două flancuri opuse aparţinând la doi dinţi diferiţi, cu

două scule profilate după forma flancurilor (fig. 3.8 c); se menţin avantajele

datorate poziţionării excentrice, dar creşte productivitatea prin prelucrarea

simultană a două flancuri.

Fig 3.8. Rectificarea roţilor dinţate prin copiere :

a – ambele flancuri cu acelaşi disc; b – flanc cu flanc cu un disc; c –flancuri opuse cu două discuri

Rectificarea se realizează în toate cazurile prin treceri alternative după care

se face divizarea dinte cu dinte. După rectificarea fiecărui dinte sau după doi-trei

dinţi se corectează profilul discului.

Pentru obţinerea preciziei corespunzătoare se recomandă 5-7 treceri de

degroşare şi două-trei treceri de finisare la care adaosul nu trebuie să depăşească

0,005 mm/flanc.

Precizia finală depinde în special de precizia profilului discului, iar pentru

rectificarea unui dinte este necesară o durată de 0,4...0,8 minute.

Rectificarea prin metoda generării are la bază angrenarea dintre roata

semifabricat şi o cremalieră imaginară numită cremalieră generatoare

50


materializată prin discurile abrazive şi mişcările relative sculă-piesă.

Procedeul cel mai utilizat este rectificarea cu două discuri abrazive tip taler

care materializează flancurile dintelui cremalierei generatoare şi prelucrează

flancurile corespunzătoare golului dintre doi dinţi (fig. 3.9 a) sau peste mai mulţi

dinţi (fig. 3.9 b).

Fig 3.9. Rectificarea roţilor dinţate prin metoda generării profilului (rulare) :

a – cu două discuri înclinate; b – cu două discuri pe aceeaşi axă

Procesul de rectificare se realizează prin următoarele mişcări:

- mişcarea de rotaţie a discurilor este mişcarea principală de aşchiere a

cărei viteză trebuie să fie 25…35 m/s;

- mişcarea de deplasare a discurilor în lungul dintelui care asigură

prelucrarea pe toată lungimea danturii; frecvenţa curselor discului ncd în lungul

dintelui (mişcarea 4 în fig 3.9) se alege astfel încât să rezulte o viteză de avans

vs = 8…20 m/min (uzual, ncd = 40…150 c.d./min)

- avansul de rulare sr este dat de mişcarea basculantă alternativă în jurul

axei roţii dinţate şi deplasarea corespunzătoare angrenării cu cremaliera

generatoare (mişcările 2 şi 3 în figura 3.9); în mod uzual sr = 0,2…1,2 mm/cursă

dublă a discului;

- mişcarea de divizare care să corespundă unuia sau mai multor dinţi care

se rectifică succesiv.

Adaosul de prelucrare la rectificarea danturilor este de 0,2…0,4 mm, iar la

o trecere (corespunde detaşării unui strat de pe toţi dinţii piesei) se îndepărtează

un strat t = 0,01…0,06 mm.

Rectificarea danturilor se poate realiza şi cu un singur disc cu profil

trapezoidal reprezentând un dinte al cremalierei de referinţă care intră în golul

51

Gheorghe Drăghici

dintre doi dinţi ai piesei, realizându-se rectificarea ambelor flancuri simultan sau

succesiv, aşa cum sugerează schema din figura 3.10.

Fig 3.10. Rectificarea roţilor dinţate cu un singur disc :

a – rectificarea unui flanc; b – rectificarea flancului opus; c – retragerea discului şi divizarea cu un dinte; d – reluarea procesului

Rectificarea prin metoda rulării se poate aplica şi utilizând ca sculă un melc

abraziv cu modulul corespunzător danturii respective. Rectificarea cu melc

abraziv se realizează în mod continuu (ca la frezarea cu freză melc), fără să mai

fie necesară divizarea după fiecare dinte, ceea ce are ca efect creşterea

productivităţii prelucrării. Procedeul se aplică în special la rectificarea de

degroşare, deoarece abaterile de la profilul evolventic al melcului generează

reducerea preciziei profilului rectificat.

Pentru obţinerea unor rugozităţi foarte mici ale flancurilor (Ra = 0,2...0,6

µm), se aplică metode de prelucrare fină, cum ar fi: lepuirea, honuirea şi rodarea.

Lepuirea se execută pe maşini speciale cu ajutorul a trei dispozitive de

lepuit. Acestea sunt roţi dinţate din fonta cenuşie de duritate mică în suprafaţa

cărora se pot îngloba particule de abraziv. Două dintre roţile dispozitiv au axele

înclinate cu câte 10...15o în sensuri contrare, iar a treia are axa paralelă cu roata

de prelucrat ce angrenează cu roţile dispozitiv. Lepuirea se poate realiza şi cu un

singur dispozitiv, prin mişcări alternante în lungul dinţilor.

Honuirea se realizează folosind ca dispozitiv o roata dinţată din material

plastic în care sunt înglobate particule abrazive. Prelucrarea se realizează după o

cinematică asemănătoare cu cea de la şeveruire.

Rodarea se realizează prin angrenarea perechilor de roţi dinţate ce se vor

52


lucra ca atare în ansamblu, într-o baie de ulei ce conţine abraziv foarte fin. Durata

prelucrării este de circa 5 minute, deoarece durate prea mari pot conduce la

modificarea profilului.

La toate aceste prelucrări de mare fineţe adaosul de prelucrare este de

0,01...0,04 mm şi se încadrează în limitele toleranţelor de la prelucrarea

precedentă (nu se prevăd adaosuri în mod special).

3.3. Tehnologia prelucrării roţilor dinţate conice

Angrenajele conice sunt angrenaje cu axe încrucişate, pentru a căror

funcţionare corectă trebuie ca roţile sa fie astfel realizate astfel încât conurile de

divizare sa aibă vârful comun. Pentru ca acest lucru să se realizeze se alege ca

bază tehnologică de reazem în timpul operaţiei de danturare baza de montaj a

pinionului. Reglarea poziţiei corecte la montaj se face cu ajutorul compensatorilor

ficşi sau reglabili, astfel încât pata de contact să fie deplasată spre vârful conului.

Grosimea dinţilor roţilor dinţate conice este variabilă, ceea ce îngreunează

sau face chiar imposibilă prelucrarea prin copiere a danturii cu freze disc modul. De

aceea tăierea golurilor se realizează în trei treceri succesive cu o freză disc aleasă în

funcţie de grosimea minimă a golului; după prima trecere (prelucrarea tuturor

golurilor) se înclină freza şi se execută trecerea a doua pentru preluarea adaosului de

pe un flanc şi apoi se execută a treia trecere cu înclinarea frezei în sens contra

pentru celălalt flanc, aşa cum sugerează schema prezentată în figura 3.11.

În mod curent roţile dinţate conice se execută aplicând metodele de

generare a profilului prin rostogolire, reproducând angrenarea cu roata plană

generatoare (roata conică ce are unghiul la vârf 180o) în locul cremalierei de

referinţă care se foloseşte la roţile dinţate cilindrice. În timpul prelucrării se

realizează rostogolirea fără alunecare a roţii dinţate care se taie pe roata plană

generatoare, la care se materializează flancurile dintelui în angrenare prin

muchiile aşchietoare ale sculei.

Schema prelucrării prezentată în figura 3.12 arată că rostogolirea

semifabricatului pe roata plană imaginară este realizată cu ajutorul unui angrenaj

format din roata plană şablon ce reprezintă prelungirea roţii plane generatoare şi

un sector dinţat conic pe a cărui axă este fixat şi semifabricatul.

53

Gheorghe Drăghici

Fig 3.11. Prelucrarea roţilor dinţate conice prin metoda copierii

Mişcarea principală de aşchiere este liniară (ca la mortezare) şi este

executată de două cuţite ce materializează în mişcare flancurile dinţilor roţii plane

şi prelucrează ambele flancuri ale unui dinte al roţii semifabricat. Pe lângă

mişcarea principală de aşchiere, ansamblul cuţitelor execută şi o mişcare de rotaţie

în jurul axei roţii plane imaginare astfel încât să se realizeze condiţiile generării

profilului. După prelucrarea unui dinte, cu ajutorul unui dispozitiv de divizare se

trece la prelucrarea unui alt dinte.

Fig 3.12. Prelucrarea roţilor dinţate conice prin metoda copierii

Datorită particularităţilor de construcţie ale maşinilor (mişcarea cuţitelor

realizată perpendicular pe axa roţii plane imaginare şi utilizarea aceluiaşi segment

la mai multe dimensiuni de roţi) există abateri de la profilul dinţilor, materializate

prin micşorarea petei de contact. De aceea prelucrarea roţilor de precizie se face

în două etape:

54


− se face o danturare de degroşare a ambelor roţi ale angrenajului şi se

verifică pata de contact obţinută prin angrenarea de proba pe stand;

− se corectează reglajele maşinii în funcţie de rezultatele obţinute şi se

face danturarea de finisare.

Pentru condiţii grele de lucru se folosesc de obicei roţi dinţate conice cu

dantura în arc de cerc la care înălţimea dinţilor poate fi constantă. În acest caz,

principial metoda de generare a profilului este aceeaşi dar cuţitele care

materializează flancurile dinţilor roţii plane imaginare sunt fixate după un cerc, pe

faţa frontală a unui cap de frezare(fig. 3.13) ce execută mişcarea principală de

aşchiere (rotaţie în jurul axei proprii) şi mişcarea de rotaţie în jurul axei roţii plane

imaginare.

Fig 3.13. Prelucrarea roţilor dinţate conice cu dinţi curbi:

a – schema de principiu; b – schema de lucru

Se folosesc mai multe metode de tăiere a dinţilor:

- procedeul simplu unilateral unde fiecare flanc al dintelui se prelucrează

separat cu câte un cap de frezat: unul la care cuţitele au tăişuri exterioare şi

execută flancul concav şi altul care are cuţitele cu tăişuri spre interior şi execută

flancul convex;

- procedeul simplu bilateral unde prelucrarea se face cu un cap de frezat

cu cuţite ale căror muchii aşchietoare generează flancurile opuse a doi dinţi

succesivi ai roţii;

- procedeul bilateral dublu la care ambele flancuri ale unui dinte se

prelucrează simultan cu un cap de frezat ale cărui cuţite aşchiază şi pe un flanc şi

pe celălalt.

Alegerea unuia dintre cele trei procedee prezentate se face în funcţie de

modul, număr de dinţi precizia danturii şi volumul producţiei.

55

Gheorghe Drăghici

Roţile dinţate prelucrate prin metoda GLEASON se pot prelucra şi prin

rectificare, folosind maşini cu cinematica asemănătoare, la care cuţitele sunt

înlocuite de discuri abrazive.

Pentru prelucrarea roţilor dinţate cu dinţi în spirală se foloseşte o metodă

de prelucrare cu freză melc conică (metoda Kligelnberg), ce are avantajul unei

tăieri continue (fără întreruperi pentru divizare), construcţia mai simplă a

maşinilor, utilizarea unor scule universale şi productivitatea mai ridicată.

Metoda nu asigură însă o precizie bună, poate fi utilizată numai pentru

angrenaje cu modulul m < 8, iar danturile nu pot fi rectificate.

3.4. Scheme tehnologice tipice de fabricare a roţilor dinţate

Pană la danturare se aplică succesiunea operaţiilor specifice tipului de

roată (arbore sau alezaj).

Metoda de taiere a dinţilor se alege în funcţie de modulul danturii şi de

configuraţia roţii:

m < 2,5...3 – mortezare sau frezare dintr-o trecere;

m = 3...5 – frezare cu freza cu un început;

m > 5 – degroşare cu freze cu mai multe începuturi, finisare cu

freza cu un început.

Pentru roţile dinţate din oţeluri de îmbunătăţire, tratamentul se aplică

înainte de danturare dacă m < 8...10 şi după danturarea de degroşare în cazul

roţilor cu modul mai mare.

O schemă tehnologică tip pentru roţi dinţate din oţel de îmbunătăţire la

care durificarea danturii se face prin călire superficială este:

− prelucrări înainte de danturare;

− danturare de degroşare (dacă m>5);

− tratament termic de îmbunătăţire;

− finisarea zonelor netede;

− danturarea de finisare;

− călirea superficială a danturii;

− rectificarea alezajului folosind ca bază diametrul de divizare al danturii;

− rectificarea danturii folosind ca bază tehnologică alezajul rectificat;

56


− prelucrări fine ale danturii (lepuire, rodare) - dacă este cazul.

Roţile dinţate la care durificarea danturii se realizează prin nitrurare se

execută din oţeluri Cr-Mo-Al de îmbunătăţire; în acest caz succesiunea operaţiilor

este: prelucrare până la danturare, danturare de degroşare (dacă m>5), tratament

termic de îmbunătăţire, strunjire de finisare, suprafeţe netede, rectificare suprafeţe

netede, danturare de finisare sau completă, rectificare dantură, protejarea

suprafeţelor care nu trebuie durificate, tratament termochimic de nitrurare,

prelucrări finale (lepuire, rodare) - dacă sunt prevăzute.

În cazul roţilor dinţate executate din oţeluri de cementare se poate utiliza

următoarea schemă tehnologică:

− prelucrări pană la danturare, cu adaosuri de finisare în zonele ce nu se

cementează;

− danturare cu adaos de rectificare (în cazul roţilor de modul mare se face

danturarea în două faze – degroşare şi finisare);

− protejarea zonelor care nu trebuie durificate prin cementare;

− tratamentul termochimic de cementare (sau carbonitrurare);

− finisarea suprafeţelor netede; deoarece au fost protejate, în aceste zone

stratul nu s-a îmbogăţit în carbon şi deci duritatea nu va fi ridicată, ceea ce

permite aşchierea;

− rectificarea suprafeţelor netede;

− rectificarea danturii;

− lepuirea, rodarea sau honuirea danturii, dacă este cazul;

− controlul final al piesei.

Schemele tehnologice prezentate mai înainte au un caracter foarte general.

Procesele tehnologice reale pot diferi de aceste scheme şi în funcţie de alţi factori

cum ar fi configuraţia corpului roţii, volumul producţiei, baza materială

disponibilă.

57

Capitolul 4

FABRICAREA ÎMBINĂRILOR CU UMĂR PENTRU GARNITURA DE FORAJ

4.1. Forme constructive şi condiţii tehnice

Îmbinarea cu umăr reprezintă un ansamblu de două elemente conice

filetate, cep şi mufă, servind la asamblarea prin înşurubare a elementelor garniturii

de foraj asigurând etanşeitatea, transmiterea momentului de torsiune, a forţei

axiale şi preluarea momentelor încovoietoare în timpul operaţiilor de foraj şi de

manevră. Ţinând seama de frecvenţa operaţiilor de manevră, îmbinările filetate

trebuie să asigure şi o înşurubare şi deşurubare rapidă şi sigură. Din aceste

considerente, la îmbinările garniturii de foraj se folosesc filete conice cu umăr

având pasul mare şi bisectoarea unghiului profilului perpendiculară pe axa

filetului. Filetele conice prezintă şi avantajul recondiţionării prin refiletare.

Construcţia îmbinărilor cu umăr este reglementată în ţara noastră de STAS 835/1-

80 ". Îmbinări cu umăr pentru garnitura de foraj", care corespunde cu API Spec.

7/1979, în Federaţia Rusă de GOST 5286-75, iar cu o recunoaştere internaţională

mai largă, de API Spec.7/revizuit periodic.

Îmbinările cu umăr, prezentate în figura 4.1, se execută în următoarele

tipodimensiuni:

- îmbinări cu umăr tip NC (Numbered Connection);

- îmbinări cu umăr tip REG (Regular). La filetele spre stânga se adugă

simbolul LH;

- îmbinări cu umăr tip FH (Full-Hole);

- îmbinări cu umăr tip IF (Internal-Flush).

Îmbinările tip NC s-au conceput cu scopul restrângerii gamei îmbinărilor

folosite în practica forajului şi pentru a îmbunătăţi caracteristicile de rezistenţă ale

acestora, prin adoptarea razei de fund a filetului de 0,965 mm (mărită faţă de

celelalte îmbinări) şi a pasului de 6,35 mm.

Gheorghe Drăghici, Vlad Ulmanu

Fig. 4.1. Imbinare cu umăr pentru garnitura de foraj

Seria îmbinărilor tip NC cuprinde 13 tipodimensiuni, dintre care 6 sunt

interschimbabile cu alte tipuri uzuale de îmbinări: NC 26 cu 23/8 IF, NC 31 cu

27/8 IF, NC 38 cu 3½ IF, NC 40 cu 4FH, NC 46 cu 4 IF şi NC 50 cu 4½ IF.

Simbolizarea acestor îmbinări cuprinde, pe lângă iniţialele NC, un număr de

două cifre reprezentând diametrul mediu al filetului cepului în planul de măsurare

exprimat prin numărul întreg de zecimi de inch.

Filetele îmbinărilor cu umăr au forma prezentată în figura 4.2. Se observă

că fileltele pot avea fundul spirei cu rază de racordare de 0,508...0,965 mm (fig.

4.2 a) şi fundul spirei teşit, prevăzut cu două raze de racordare (fig. 4.2 b).

Principalele caracteristici dimensionale ale îmbinărilor cu umăr sunt:

- pasul: 5,08 sau 6,35 mm;

- conicitatea: 16,67% sau 25%; - diametrul flancurilor în planul de măsurare (D în fig. 4.1): 59,817 mm

(la NC 23)...196, 621 mm (la NC 77).

Fig. 4.2. Elementele geometrice ale filetelor imbinarilor cu umăr:

a – filet cu fundul spirei rotunjit; b – filet cu fundul spirei teşit

60

Fabricarea îmbinărilor cu umăr pentru garnitura de foraj

Îmbinările cu umăr pot fi executate cu degajări pentru reducerea

tensiunilor aşa cum este arătat în figura 4.3, utilizate sub această formă la prăjinile

grele de foraj şi la reducţiile de legătură.

Condiţiile tehnice pentru îmbinările cu umăr ale garniturii de foraj

limitează abaterile dimensionale, de poziţie şi rugozitatea conform valorilor

prezentate în tabelul 4.1.

Fig. 4.3. Degajări pentru reducerea tensiunilor

Tabelul 4.1. Abaterile admise la îmbinările cu umăr

Denumirea mărimii Abateri admise

Lungimea cepului, Lc 0 -3,175

Lungimea mufei, Lm +9,525 0

Diametrul degajării mufei, Dm+0,793 -0,396

Diametrul bazei cepului, Dbc ±0,396 Planitatea şi perpendicularitatea umerilor de contact faţă de axa filetului 0,050

Coaxialitatea îmbinării cu axa piesei 0o3'35'' Conicitate:

- la filetul cepului +0,25% 0

- la filetul mufei 0 -0,25%

Pasul filetului - pe lungimea de 25,4 mm (1 inch) ±0,038 - pe toata lungimea filetului sau multiplu de

0,025mm pentru fiecare 25,4 mm din lungimea totală filetată, nedepăşindu-se valoarea mai mare a toleranţei

±0,114

Distanţa de strângere S = 15,875 mm; - la asamblarea calibrelor pereche ±0,025mm

- la asamblarea calibrului tampon cu mufă 0 -0,254

- la asamblarea calibrului mufă cu cepul +0,254 -0,127

61


Elementele filetului neprevăzute cu abateri se execută cu toleranţele pentru

cote libere, clasa fină.

Îmbinările cu umăr se protejează împotriva gripării prin diferite preocedee

tehnologice, uzual prin fosfatare.

4.2. Tehnologia prelucrării filetelor

Principalele probleme tehnologice la filetare sunt:

- realizarea preciziei filetului şi a distanţei de strângere;

- asigurarea unei productivităţi ridicate;

- controlul îmbinărilor cu umăr.

Filetarea îmbinărilor cu umăr se poate realiza prin frezare şi prin strunjire.

Metoda de bază la prelucrarea filetelor, care asigură cerinţele de precizie şi

productivitate o reprezintă strunjirea în mai multe

treceri. Aceasta se realizează pe strunguri de filetat

conic semiautomate, la care se prelucrează atât

suprafaţa conică, cât şi filetul. Se utilizează cuţite

armate cu plăcuţe din carburi metalice (grupa P10),

viteza de aşchiere având valorile 100...110 m/min

la filetele exterioare şi 80...90m/min la filetele

interioare. Forma sculei, prezentată în fig. 4.4,

asigură atât realizarea profilului filetului, cât şi

teşirea vârfurilor spirelor.

Fig. 4.4. Cuţit pentru strunjit filet

Frezarea filetelor prezintă avantajul posibilităţii poziţionării precise a

începutului filetului - deci a realizării distanţei de strângere şi asigură o

durabilitate ridicată a sculei. Frezarea filetelor se aplică limitat datorită preciziei

reduse a filetului, productivităţii reduse şi costului mai ridicat decât al strunjirii,

aplicându-se la filetele cu dimensiunea până la 3½ in inclusiv.

Prelucrarea filetelor se execută cu freza - pieptene, pe maşini de frezat

filetate. Profilul frezei corespunde profilului filetului.

Se pot utiliza două tipuri de freze - pieptene: cilindrice şi conice. Frezarea

filetului cu freze pieptene conice, prezentată în fig.4.5, prezintă următoarele

caracteristici:

62


- unghiul conului frezei ( ) este egal cu cel al piesei de prelucrat;

- freza execută mişcarea principală de aşchiere (rotaţie), iar

mişcarea de avans după direcţia generatoarei conului se realizează de către

piesă sau sculă;

- la o rotaţie completă a piesei, freza trebuie să se deplaseze axial

cu valoarea pasului filetului.

La terminarea prelucrării filetului pe circumferinţă apăsarea de aşchiere

radială se anulează brusc datorită anulării adaosului de prelucrare, având ca efect

pătrunderea frezei în material cu formarea unei scobituri pe generatoarea conului.

Ea poate avea ca efect pierderea etanşeităţii pe generatoare, adâncimea scobiturii

fiind limitată la 0,15 mm. Eliminarea ei se realizează prin frezarea filetului în

două treceri.

Fig. 4.5. Frezarea filetului imbinărilor cu umăr:

a,b – schema frezării filetului la mufă, respectiv la cep; c – imagine cu filetarea cepului

Etanşeitatea îmbinărilor cu umăr se asigură atunci când la înşurubare se

realizează contactul între umărul cepului şi faţa frontală a mufei. În acest scop

trebuie realizată distanţa de strângere la valoarea prescrisă. Distanţa de strângere

se realizează prin prelucrarea umărului cepului şi a feţei frontale a mufei după

prelucrarea filetului, prin două metode.

a. Metoda aşchiilor de probă, în următoarea succesiune:

- asamblarea filetului prelucrat cu un calibru, a cărei faţă frontală

materializează planul de măsurare;

- determinarea distanţei de strângere reale şi a corecţiei necesare pentru

realizarea valorii prescrise;

- aşchierea feţei umerilor până la realizarea valorii prescrise.

b. Metoda reglării automate. Se realizează la prelucrarea filetelor pe

strunguri revolver automate, la care cuţitul pentru strunjirea frontală a umerilor

63


este reglat în capul revolver în raport cu poziţia şi cinematica sculei de filetat.

4.3. Controlul îmbinărilor cu umăr

Controlul îmbinărilor cu umăr se efectuează prin măsurători directe ale

elementelor filetului (pasul, unghiul profilului, conicitatea, diametrul mediu în planul

de măsurare) folosind mijloace universale de măsurare şi controlul cu calibre.

Măsurarea elementelor filetului cu mijloace universale de măsurare este

utilizată numai la controlul calibrelor şi, în caz de litigiu, la controlul produselor.

Controlul cu calibre se aplică în cazul producţiei industriale.

Controlul cu calibre reprezintă un control complex, verificând încadrarea

distanţei de strângere S a îmbinărilor cu umăr în limitele câmpului de toleranţă. El

are la bază faptul că toate erorile elementelor filetului influenţează distanţa de

strângere S. Pentru fiecare tipodimensiune se foseşte o pereche de calibre: un

calibru tampon pentru verificarea filetului mufei şi un calibru inel pentru

verificarea filetului cepului îmbinării.

Sistemul API de control, aplicat şi în ţara noastră, are un caracter

centralizat şi presupune că valoarea prescrisă a distanţei de strângere se realizează

prin folosirea unui complex de calibre:

- Calibre etalon “Grand” se păstrează la API;

- Calibre etalon “Regional” – sunt verificate cu ajutorul calibrelor

Grand şi se găsesc în câteva locaţii din lume;

- Calibre de referinţă – sunt verificate cu ajutorul calibrelor etalon

“Regional” şi se găsesc la autorităţile metrologice ale producătorilor de utilaj

petrolier;

- Calibrele de lucru – sunt verificate cu ajutorul calibrelor de referinţă,

valoarea distanţei de strângere măsurată cu ocazia verificării fiind înscrisă pe

elementul respectiv (S1 pe calibrul tampon, S2 pe calibrul mufă); se utilizează la

controlul elementelor îmbinărilor cu umăr (cep şi mufă)

Raportul în care se găsesc calibrele de referinţă, de lucru şi îmbinările cu

umăr ale produsului este prezentat în figura 4.6. şi tabelul 4.2. Prin asamblarea

calibrului inel de referinţă cu calibrul tampon de lucru se obţine valoarea S1 a

distanţei de strângere a calibrului tampon de lucru, iar prin asamblarea calibrului

tampon de referinţă cu calibrul inel de lucru se determină valoarea distanţei de

64


strângere S2 a calibrului inel de lucru.

Fig. 4.6. Schema verificării îmbinărilor cu umăr cu calibre

Tabelul 4.2. Verificarea îmbinărilor cu umăr

Inel Tampon de referinţă de lucru mufa

de referinţă S =15,875±0,025 S2 (se înscrie pe calibru)

0254,00−

de lucru S1 (se înscrie pe calibru) - 0

254,0)1( −− SS

cep 254,0127,0

+−S

254,0127,02+

−S contact pe umeri la insurubare cu mâna

Verificarea filetului produsului impune la verificarea mufei încadrarea

distanţei măsurate de la faţa frontală a mufei la faţa calibrului tampon de lucru în

limitele mm (faţa frontală a mufei să fie deasupra tamponului) iar la 0254,01 )( −− SS

65


verificarea cepului încadrarea distanţei măsurate de umărul cepului la faţa frontală

a calibrului inel de lucru în limitele mm. 254,0127,02

+−S

Verificarea perpendicularităţii feţei frontale a mufei respectiv a umărului

cepului pe axa filetului se face măsurând distanţa dintre faţa calibrului

corespunzător (tampon sau inel) şi faţa frontală a mufei, respectiv umărul cepului

în diferite puncte de pe circumferinţă.

Verificarea comportării la înşurubare cu momentul de strângere prescris se

efectuează prin înşurubarea perechii de piese pe un stand de probă, aplicând pe

filete unsoare consistentă pentru elementele garniturii de foraj (40...60% pulbere

de zinc sau cu 15% grafit şi 15% pulbere de zinc).

După deşurubare se verifică aspectul şi dimensiunile îmbinării,

neadmiţându-se deformaţii permanente şi urme de gripaj.

66

Capitolul 5

FABRICAREA PRĂJINILOR DE FORAJ

5.1. Criterii de alegere a materialelor

Solicitările complexe ale prăjinilor de foraj în timpul operaţiilor de foraj şi

de manevră, precum şi cerinţele garantării siguranţei în exploatare au condus la

diversificarea formelor constructive şi ale materialelor pentru a răspunde

următoarelor cerinţe: rezistenţă mecanică, rezistenţa la coroziune, rezistenţa la

uzura abrazivă, rezistenţă mecanică la temperaturi ridicate şi realizarea unui

raport optim între rezistenţa mecanică şi densitatea materialului.

Greutatea proprie a garniturii de foraj determină adâncimea maximă de

foraj şi influenţează esenţial costul operaţiilor de manevră. Greutatea proprie

depinde de densitatea materialului prăjinilor de foraj. Egalând tensiunea maximă

de tracţiune la partea superioară a garniturii de foraj sub acţiunea greutăţii proprii

în fluid de foraj cu densitatea f cu valoarea limitei de curgere a materialului Rp 0,2

se obţine lungimea maximă de formare a garniturii de foraj:

gcR

lf

p

)(2,0

ρ−ρ= , (5.1)

în care: şi f sunt densităţile materialului prăjinii şi al fluidului de foraj,

c - coeficientul de siguranţă, g - acceleraţia gravitaţională.

Din relaţia (5.1) se observă că adâncimea maximă de foraj depinde de

raportul Rp 0,2/ρ. Ca urmare, creşterea adâncimii de foraj se poate realiza utilizând

materiale cu raportul Rp 0,2/ρ maxim, iar în cadrul aceluiaşi material, prin creşterea

limitei de curgere. În acest scop, pe plan mondial prăjinile de foraj se fabrică din

oţel, aliaje din aluminiu şi aliaje de titan; în tabelul 5.1 sunt prezentate valorile

raportului Rp 0,2/ρg în km, şi ale costului relativ Cr ( Cr = 1 pentru oţelul carbon de

uz general).

Aliajele pe bază de aluminiu permit realizarea celor mai mari lungimi

Vlad Ulmanu, Gheorghe Drăghici

ale garniturilor de foraj, deşi aliajele titanului prezintă caracteristici de rezistenţă

mult superioare. Prăjinile de foraj din aliaje de aluminiu nu pot fi utilizate totuşi la

adâncimi foarte mari deoarece temperatura la talpa sondei poate depăşi

temperatura la care s-a realizat tratamentul de durificare prin îmbătrânire

(175…190 0C).

Influenţa densităţii fluidului de foraj asupra lungimii de formare a

garniturilor de foraj este diferită în funcţie de materialul prăjinilor, fiind maximă

la prăjinile de foraj din aliaje de aluminiu.

Tabel 5.1. Caracteristici ale materialelor pentru prăjini de foraj

Tipul aliajului Rp 0,2/ρg, km Cr

Otel slab aliat 7…11 2,5…4,0 Aliaje de aluminiu 12…20 7,1…8,5 Aliaje de titan 11…28 25…40

In prezent se folosesc cu precădere prăjinile de foraj din oţel ale căror

forme şi dimensiuni sunt standardizate.

5.2. Fabricarea prăjinilor de foraj din oţel

Prăjinile de foraj sunt ţevi din oţel laminate la cald, având capetele

îngroşate în vederea asamblării prin înfiletare sau sudare cu racordurile speciale.

5.2.1. Forme constructive şi condiţii tehnice

Prăjinile de foraj cu racorduri speciale sudate sunt standardizate în ţara

noastră în STAS 8037-89, care corespunde normelor internaţionale API Spec. 5D

şi ISO H 11961. Prăjinile de foraj se diferenţiază după forma îngroşării capetelor

şi după dimensiuni.

După forma îngroşării capetelor, prăjinile de foraj pentru racorduri sudate

se execută pe plan mondial în trei variante, prezentate în figura 5.1: II-prăjini de

foraj cu capete îngroşate la interior (IU - Internal Upset), IE-prăjini de foraj cu

capete îngroşate la exterior (EU - External Upset) şi IEI prăjini de foraj cu capete

îngroşate la exterior şi interior (IEU - Internal - External Upset). În ţara noastră

sunt standardizate numai variantele IE şi IEI.

Lungimile corpurilor prăjinilor de foraj sunt cuprinse între 5490 şi 13720

68

Fabricarea prăjinilor de foraj

mm, grupate în trei intervale: (5490…6710); (8230…9140); 11580…13720).

Diametrele prăjinilor de foraj uzuale sunt cuprinse între 60 şi 139 mm; în tabelul 5.2 se prezintă o parte din tipodimensiunile reprezentative de prăjini de foraj.

Fig. 5.1. Ingroşarea capetelor corpului prăjinilor de foraj

Tabel 5.2. Tipodimensiuni reprezentative de prăjini de foraj

Diametrul exterior mm in

Grosimea peretelui

Tipul îngroşării

Tipodimensiunea racordului special

60,3

7,11 IE NC 26 (832 IF)

73,0

9,19 IE NC 31 (872 IF)

88,9

9,35 IE NC 38 (213 IF)

101,6 4 8,36 IE NC 46 (4 IF) 114,5

8,56 IEI NC 46 şi NC 50

127,0 5 9,19 IEI NC 50 (214 IF)

139,7

9,17 IEI 215 FH

Dimensiunile îngroşării capetelor sunt corelate cu dimensiunile

racordurilor speciale, pentru a realiza o secţiune transversală a îmbinării sudate

care sa-i asigure o rezistenţă comparabilă cu cea a prăjinii de foraj.

Abaterile limită la diametrul exterior al corpului prăjinii sunt ±0,79 mm

pentru D < 114,3 mm şi ±0,75% pentru D > 144,3 mm.

Pentru o porţiune de cca.127 mm în continuarea îngroşării se admite

abaterea limită superioară mai mare decât cea prescrisă diametrului prăjinii,

abaterea inferioară menţinându-se aceeaşi.

Diametrul interior al prăjinii nu este prevăzut cu abateri limită deoarece

acesta este limitat indirect prin toleranţele la grosimea de perete şi la masa prăjinii.

69


Grosimea de perete este limitată inferior la 87,5% din grosimea nominală

(abaterea inferioară - 12,5% din grosime) şi superior, prin toleranţa la masa prăjinii.

Excentricitatea maximă admisă a diametrului exterior al capului prăjinii în

raport cu diametrul exterior al prăjinii de foraj (abaterea maximă citită la ceasul

comparator în cadrul schemei de măsurare din fig.5.2), măsurată la o distanţă de

127...157 mm de la extremitatea prăjinii este de 2,36 mm pentru suprafaţa

exterioară şi 3,175 mm pentru alezaj, respectiv 1 mm în normele ISO.

Fig. 5.2. Determinarea excentricităţii capului refulat al prăjinii de foraj

Ovalitatea maximă admisă a capului refulat este de 2,36 mm.

Pentru prăjinile de foraj cu racordurile speciale sudate, necoaxialitatea

dintre prăjina de foraj şi racordul special determinată la suprafaţa exterioară este

de maximum 1,2 mm. Pentru verificare se utilizează dispozitivul prezentat în

fig.5.3a, admiţându-se următoarele abateri: 2,4 mm în punctul A şi 1,2 mm în

punctul B. Conform normelor interne, excentricitatea maximă admisă măsurată la

o distanţă de 650 mm de la racordul special este de 3 mm (fig.5.3b), ca abaterea

maximă citită la ceasul comparator.

Fig. 5.3. Determinarea excentricităţii racordului sudat la corpul prăjinii de foraj

Forma racordurilor speciale pentru sudare la prăjinile de foraj este prezentată în

fig.5.4, conform STAS 7570-86, API Spec.7 şi ISO H 11961. Ele sunt prevăzute

cu îmbinări cu umăr pentru garnitura de foraj, având tipodimensiunile conform

tabelului 5.1.

70


Fig.5.4. Racord special pentru sudare la prăjina de foraj

Prăjinile de foraj cu racorduri speciale înfiletate sunt prevăzute la

extremităţile refulate cu cepi filetaţi, la care se asamblează prin înşurubare

racorduri speciale.

Datorită efectului puternic de concentrare a tensiunilor pe care îl exercită

filetul, rezistenţa la oboseală a acestor prăjini este mult inferioară celei a prăjinilor

cu racorduri sudate, motiv pentru care utilizarea lor este în restrângere.

5.2.2. Caracteristici mecanice, materiale şi tratamente termice Pentru a satisface condiţii diverse de solicitare, prăjinile de foraj se fabrică

din punct de vedere al materialului în diferite clase (grade) de rezistenţă

prezentate în tabelul 5.3. Clasele de rezistenţă V 150 şi U 170 nu sunt

standardizate, fiind fabricate şi experimentate de diferite firme pentru forajul de

foarte mare adâncime. Pentru realizarea caracteristicilor mecanice specificate,

decizia alegerii mărcii de oţel este la latitudinea producătorului, având la bază

dotarea tehnică disponibilă pentru executarea tratamentului termic de călire şi

revenire sau de normalizare şi revenire.

Pe plan mondial, pentru obţinerea caracteristicilor mecanice

corespunzătoare unei clase de rezistenţă s-au conturat două direcţii:

- prima constă în utilizarea unor oţeluri cu un grad de aliere mai ridicat,

care face posibilă obţinerea caracteristicilor de rezistenţă prescrise prin aplicarea

tratamentului de normalizare şi revenire, utilizând instalaţii simple;

- a doua direcţie constă în utilizarea unor oţeluri cu un nivel de aliere

mai redus, dar tratate termic prin îmbunătăţire, posibil numai în cazul existenţei

unor instalaţii complexe de tratament termic de călire şi revenire.

71


Tabelul 5.3. Caracteristicile oţelurilor pentru prăjini de foraj

1) Alungirea relativă pentru lungimea calibrată a epruvetei de 50,8 mm. 2) Alungirea lungimii calibrate la atingerea limitei de curgere

Oţelurile utilizate la fabricarea prăjinilor de foraj trebuie să îndeplinească o

serie de cerinţe generale: elaborare numai prin procedeele Siemens-Martin,

electric sau convertizor cu oxigen; sunt dezoxidate avansat, limitându-se

incluziunile nemetalice şi dimensiunea grăuntelui de austenită; conţinut redus de

sulf şi fosfor (S<0,03%, P<0,03%).

Oţelurile cu granulaţie fină conţin unul sau mai multe elemente pentru

finisarea granulaţiei: Al, Ti, Ni, V.

Oţelurile utilizate în ţara noastră la fabricaţia prăjinilor de foraj şi

tratamentele termice aplicate sunt prezentate în tabelul 5.3. Se preferă utilizarea

oţelurilor tratate termic prin îmbunătăţire, deoarece au o tenacitate superioară

celor normalizate şi conduc astfel la o durabilitate mai mare în exploatare.

Pentru exploatarea în medii acide cu hidrogen sulfurat se recomandă prăjinile

de foraj E 75 şi X 95 (tab.4.2) având limite de curgere într-un interval mai restrâns

de valori şi alungirea la rupere mărită faţă de clasele de rezistenţă standard.

Pentru exploatare la temperaturi scăzute se prescrie energia de rupere minimă

pentru clasele de rezistenţă E 75...G105 de KVmin = 21 J la temperatura de -460C.

72


Valorile caracteristicile mecanice ale racordurilor speciale sunt

independente de clasa de rezistenţă a prăjinii de foraj şi corespund cifrelor uzuale

obţinute pentru oţeluri de îmbunătăţire; aceste valori sunt prezentate în tabelul 5.4.

Corelarea rezistenţei racordului cu rezistenţa prăjinii de foraj se realizează prin

alegerea corespunzătoare a dimensiunilor racordului special.

Tabelul 5.4. Caracteristicile materialelor pentru racorduri speciale

Caracteristici mecanice minime Specificaţia Rp 0,2

N/mm2Rm

N/mm2A4 %

Z % HB

STAS 325-86 720 850...1100 14 50 255-320

STAS 7570-86 830 967...1090 13 50 285-320

API Spec 7 si ISO H 11961 827 965 13 - min 285

NACE MR 01-75 (Sonde cu H2S) 655...760 720 13 Se limitează HRC max = 28

HB = 215...255 Racordurile speciale se execută din oţeluri aliate de îmbunătăţire:

34MoCrNi15 şi 40VMoMnCr10, iar pe plan mondial din oţelul AISI 4140 H

(echivalent oţelului 34MoCr11).

Pentru exploatare în medii acide cu H2S, condiţii în care oţelurile actuale

de racorduri speciale sunt susceptibile la fisurare, s-au elaborat oţeluri speciale

care asigură aceleaşi cifre de rezistenţă în condiţiile unui procent de carbon mai

redus (0,37%), aliat suplimentar cu Mo (0,75%) şi Nb (0,03%). Caracteristica

principală a acestor oţeluri o reprezintă posibilitatea aplicării tratamentului de

revenire la o temperatură cu 100...2000C mai mare decât temperatura uzuală,

obţinându-se astfel o tenacitate mai ridicată.

Pentru exploatarea la temperaturi scăzute se impune ca materialul să aibă la

o temperatură dată o anumită valoare a energiei de rupere determinată prin

încercarea la încoviere prin şoc pe epruvete Charpy V.

5.2.3. Procesul tehnologic de fabricaţie

Tehnologia de fabricaţie a prăjinilor de foraj cuprinde trei procese

tehnologice distincte: fabricarea corpului prăjinii, fabricarea racordurilor speciale

şi asamblarea acestora, cu prelucrări finale ale prăjinii, aşa cum arată schema

prezentată în figura 5.5.

73


Fig. 5.5. Schema fabricării prăjinilor de foraj

5.2.3.1. Fabricaţia corpului prăjinii de foraj Corpul prăjinilor de foraj se execută prin laminare, iar îngroşarea capetelor

se realizează prin refulare pe maşini orizontale de forjat. Tratamentul termic de

călire se realizează prin încălzire în cuptor orizontal şi răcire cu duşuri inelare cu

apă. Revenirea se realizează în cuptoare tip cameră.

La fabricarea prăjinilor de foraj probleme tehnologice specifice ridică

fabricarea racordurilor speciale şi sudarea racordului special la prăjina de foraj.

5.2.3.2. Tehnologia de fabricaţie a racordurilor speciale

Calitatea racordurilor speciale este determinată de semifabricat, de

tehnologia de tratament termic, de tehnologia de fabricaţie a filetelor şi de

aplicarea unor tehnologii speciale pentru creşterea rezistenţei la uzare a racordului

special şi creşterea rezistenţei la uzare şi gripaj a îmbinării filetate.

Semifabricatele racordurilor speciale trebuie să asigure un fibraj

corespunzător, pentru obţinerea rezistenţei maxime la oboseală şi o formă cât mai

apropiată de forma piesei, pentru a asigura o productivitate ridicată în condiţiile

producţiei în serie. Ca urmare, dintre diferitele procedee de deformare plastică

aplicate se utilizează în prezent obţinerea semifabricatului prin extrudare inversă

şi prin forjare radială.

Semifabricatele cep şi mufă pentru tipodimensiunea 4½IF, obţinute

74


prin extrudare sunt prezentate în figura 5.6. Se remarcă precizia dimensională

ridicată si apropierea de forma piesei finite, adaosul de prelucrare având valori de

circa 3 mm. Presarea se realizează la prese hidraulice verticale cu forţa maximă de

3500...5000 kN şi cursa poansonului de 750...1200 mm sau, mai rar, la prese

orizontale pentru semifabricate de lungime mare. Prelucrarea se realizează în mai

multe operaţii, fiecare operatie realizându-se într-o matrită conform palnurilor de

operatii prezentate în figura 5.7.

Fig. 5.6. Semifabricate pentru racord special:

a – pentru cep; b – pentru mufă

Fig. 5.7. Plan de operaţii pentru extrudarea inversă:

a – pentru semifabricat cep; b – pentru semifabricat mufă

75


Forjarea radială a semifabricatelor pentru racorduri speciale asigură o

productivitate ridicată si precizia semifabricatului în limitele ±0,1...0,3 mm,

reducând valoarea adaosului de prelucrare si asigurând un coeficient de utilizare a

materialului km > 0,8.

Pornindu-se de la un semifabricat ţeavă cu perete gros, profilarea

suprafeţei interioare se realizează folosind dornuri profilate, ilustrate în figura 5.8,

iar suprafaţa exterioară cilindrică se obţine sub acţiunea a patru ciocane ce

acţionează radial, semifabricatul având mişcarea de rotaţie în jurul axei proprii.

Fig. 5.8. Forjarea radială a semifabricatelor pentru racorduri speciale:

a – pentru racord mufă sudat; b – pentru racord mufă înfiletat

Operaţia de forjare este automatizată cu ajutorul unui sistem

electrohidraulic folosind instalaţii automatizate de alimentare şi încălzire,

productivitatea fiind de 55...50 piese pe oră.

Încălzirea pentru presare la temperatura de 1200-13000C se realizează prin

inducţie folosind curenţi cu frecvenţa de 1000 Hz, prezentând avantajul rapidităţii

încălzirii, reducerii oxidării metalului şi uniformităţii încălzirii în masa piesei.

Pentru forjarea radială temperatura de încălzire este mai redusă decât la presare

(circa 10000C) şi se menţine în timpul deformării sub acţiunea încălzirii datorită

frecării interne a materialului.

Pentru a asigura transformarea austenitei într-o structură uniformă de ferită

şi perlită în toată masa piesei şi reducerea duratei de tratament termic se

recomandă după deformare plastică, aplicarea tratamentului de recoacere

izotermă. Ciclul de tratament cuprinde răcirea direct de la temperatura de sfârşit a

deformării plastice până la o temperatură inferioară punctului A1 (600...6500C),

menţinere până la desfăşurarea completă a transformării, răcire lentă în cuptor şi

76


apoi în aer. În cazul în care forjarea nu se termină la temperatura optimă şi există

riscul ca semifabricatul să rămână cu o granulaţie grosolană, înainte de recoacerea

izotermă, se recomandă aplicarea normalizării.

Prelucrările mecanice constau în degroşarea şi finisarea suprafeţelor

interioare, exterioare şi frontale şi prelucrarea filetelor. Racordurile speciale

aparţin pieselor din clasa alezaj, cu raportul l/d > 2. Principalele probleme

tehnologice pe care le ridică prelucrarea mecanică sunt următoarele:

- asigurarea preciziei dimensionale, a formei şi poziţiei relative a

suprafeţelor (în special coaxialitatea filetului cu axa racordului special);

- asigurarea caracteristicilor mecanice prescrise pe secţiunea transversală

în zona solicitării maxime (îmbinarea filetată);

- asigurarea unei productivităţi ridicate.

Procesele tehnologice de prelucrare mecanică se diferenţiază după

următoarele criterii:

- amplasarea tratamentului termic în procesul tehnologic;

- prelucrarea prin concentrarea operaţiilor (degroşarea şi finisarea pe

aceeaşi maşină unealtă) sau prin diferenţierea operaţiilor;

- procedeul de filetare.

În funcţie de poziţia tratamentului termic de îmbunătăţire în prezent se

aplică trei variante.

Varianta I. Varianta utilizată actualmente în ţara noastră constă în

aplicarea tratamentului de îmbunătăţire a semifabricatului, urmând prelucrările

mecanice în succesiunea: strunjire de degroşare (semifinisare) la interior şi

exterior, strunjire de finisare, filetare, fosfatarea filetului. Această succesiune de

operaţii este justificată de precizia ridicată a semifabricatului, care conduce la

adaosuri mici de prelucrare ce permit aplicarea direct a strunjirii de finisare.

Există totuşi inconvenientul unui consum mai mare de scule aşchietoare

deoarece materialul are caracteristici mecanice ridicate după tratamentul termic de

îmbunătăţire, iar stratul superficial rezultat după forjare este abraziv.

Varianta II. In acest caz tratamentul termic de îmbunătăţire se introduce în

procesul tehnologic între strunjirea de degroşare şi strunjirea de finisare. Această

variantă asigură un consum redus de scule la finisare şi permite obţinerea unei

precizii ridicate.

Varianta III. In acest caz tratamentul termic de îmbunătăţire se introduce în

77


procesul tehnologic după strunjirea de degroşare şi finisare, înaintea filetării.

Consumul de scule este cel mai redus, dar nu se elimină complet

deformaţiile de la tratamentul termic.

Ţinând seama de faptul că fabricarea racordurilor speciale reprezintă o

producţie de masă, modernizarea tehnologiei de fabricaţie impune automatizarea

întregului proces de producţie. În acest scop se utilizează strunguri automate cu

comandă program, prevăzute cu manipulatoare, mandrine de fixare şi centrare a

semifabricatelor şi sisteme de transport a semifabricatelor între maşinile unelte, iar

prelucrarea se realizează prin suprapunerea fazelor.

Se realizează linii automate care au incluse instalaţiile de tratament termic

şi aparatură automată de control cu ultrasunete. Tratamentul termic este amplasat

între prelucrările de degroşare şi finisare (varianta II), încălzirea pentru tratament

realizându-se prin inducţie.

Tehnologia tratamentului termic de îmbunătăţire. Încălzirea se

realizează în cuptoare tip cameră, pentru loturi de racorduri, iar răcirea în băi de

ulei, motorină sau mediu sintetic. Principala problemă tehnologică este

determinată de faptul că încălzirea, dar în special călirea simultană a unui număr

relativ mare de piese, conduce la neuniformitatea tratamentului în funcţie de

poziţia piesei în containerul de manipulare şi de nerealizare, pentru toate piesele, a

răcirii cu o viteză superioară vitezei critice de călire.

In liniile de fabricaţie complet automatizatese realizează tratamentul termic

individual a racordurilor speciale, cu încălzirea prin curenţi de inducţie, răcirea în

ulei şi revenirea în cuptoare cu încălzire prin inducţie.

În funcţie de marca de oţel utilizată, încălzirea pentru călire se realizează

la temperatura de 840...8800C, iar la revenirea înaltă se efectuează la temperatura

de 580...6200C. După tratamentul termic, fiecare racord special este supus

controlului durităţii (metoda Brinell) şi un racord din şarjă este supus controlului

caracteristicilor mecanice (controlul distructiv).

Tratamente antigripante. Griparea filetelor survine ca urmare a

deplasării relative a suprafeţelor spirelor la înşurubare, în condiţiile frecării la

presiuni specifice ridicate. Pentru evitarea gripării se practică simultan două

soluţii:

- utilizarea unsorilor consistente cu 40...60% pulbere de zinc sau cu 60%

pulbere de plumb sau cu 15% grafit şi 15% pulbere de zinc;

78


- aplicarea unor tratamente (acoperiri) antigripante.

Ca tratament antigripant s-a utilizat oxidarea suprafeţei filetului

(brunarea) prin încălzire la 3000C şi ungere cu ulei. În prezent se utilizează

metode mai eficiente cum sunt fosfatarea şi acoperirile electrolitice cu cupru sau

zinc. Cel mai răspândit tratament antigripant îl reprezintă fosfatarea. El asigură

protecţie faţă de coroziunea atmosferică, stratul este un purtător absorbant de

lubrifiant şi are duritate ridicată.

Procedeul de fosfatare constă în formarea pe suprafaţa metalică a unui strat

de cristale de fosfaţi metalici secundari şi terţiari de fier, magneziu sau zinc din

soluţii apoase care conţin fosfaţi metalici primari.

Piesa supusă fosfatării se degresează în solvenţi organici, se decapează în

acizi şi apoi se spală cu apă. Fosfatarea se realizează prin imersare pe o durată de

circa 10 minute, baia de fosfatare având temperatura circa 95°C. Stratul fosfatat

are o grosime de până la 50 µm şi o culoare cenuşie.

5.2.3.3. Tehnologia asamblării racordurilor speciale la prăjina de foraj

Asamblarea prin înfiletare a racordurilor speciale la prăjina de foraj se

realizează pe standuri de înşurubare la care controlul operaţiei se efectuează prin

decuplarea sistemului de rotire a racordului special la atingerea momentului de

înşurubare prescris.

Asamblarea prin sudare cap la cap a racordurilor speciale la prăjina de

foraj se realizează folosind procedeul de sudare prin presiune, cu încălzirea prin

rezistenţă electrică de contact sau prin frecare.

Sudarea electrică prin presiune, cap la cap, cu topire intermediară se

realizează utilizând maşini de sudare care trebuie să îndeplinească următoarele

cerinţe:

- să asigure coaxialitatea racordului special cu prăjina de foraj;

- să asigure strângerea pieselor în bacurile maşinii şi realizarea unor

presiuni axiale ridicate;

- putere electrică instalată mare (1000kW).

Ciclul de sudare cuprinde o perioadă de preîncălzire realizată prin

contacte intermitente ale componentelor supuse sudării până la atingerea

temperaturii de circa 11000C, topirea - realizată prin asigurarea contactului

79


electric continuu al componentelor având ca scop realizarea unui film de metal

lichid între suprafeţele frontale şi refularea (presiunea 50...150 N/mm2) care

asigură deformarea plastică necesară sudării. Totodată prin intermediul metalului

topit se expulzează din cusătura sudată impurităţile şi oxizii formaţi pe suprafeţele

pieselor. Datorită modificărilor structurale survenite, zona sudată este supusă unui

tratament termic local de normalizare (t = 10000C) cu încălzire prin inducţie cu

inductor inelar cu menţinere 50...90 s şi revenire la 540...6000C cu durata de 4...6

min. Bavura formată la sudare se îndepărtează prin aşchiere.

Acest procedeu de sudare prezintă trei dezavantaje:

- introduce erori importante de necoaxialitate a componentelor;

- impune un tratament termic după sudare complex;

- are un consum energetic ridicat.

De aceea, în prezent el este înlocuit cu procedeul de sudare prin frecare.

Sudarea prin frecare se realizează pe maşini cu frecare continuă (v = const),

variaţia în timp a principalilor parametri ai regimului de sudare fiind prezentată în

fig.5.9 (v este viteza relativă, Mt - momentul de frecare, p - presiunea şi s - avansul

sau scurtarea).

Fig. 5.9. Parametrii regimului de sudare prin frecare

În perioada de încălzire viteza relativă a componentelor este v ≅ 1 m/s, iar

presiunea p ≅ 40 N/mm2. Pentru reducerea momentului de frecare în etapa iniţială

a încălzirii, la sudarea racordurilor speciale se practică aplicarea întâi a unei

presiuni mai mici, apoi creşterea ei la valoarea recomandată a presiunii în

perioada de frecare. După atingerea temperaturii de sudare, racordul este frânat

80


brusc şi se presează cu presiunea de refulare 80...100 N/mm2. Ca urmare a

deformării plastice şi a răcirii rapide se obţin o granulaţie fină şi caracteristici

fizico-mecanice ridicate. Tratamentul termic după sudare este normalizarea (cu

răcire cu curent de aer) urmată de revenire la temperatura de min. 593 °C.

Consumul de energie şi puterea maşinii sunt de circa 5...10 ori mai mici decât la

sudarea electrică prin presiune.

Inaintea aplicării tratamentului termis se realizează debavurarea prin

forfecare utilizând cuţite circulare cu avans axial, atât la exterior cât şi la interior,

urmată de prelucrarea suprafeţelor debavurate prin aşchiere.

In figura 5.10 sunt ilustrate etape ale realizării asamblării racordurilor

speciale prin sudare cu încălzire prin frecare, iar în figura 5.11 forma îmbinării

înainte de debavurare (fig. 5.11 a), microstructura îmbinării sudate şi a zonelor

adiacente (fig. 5.11 b), corespunzătoare racordului special şi prăjinii de foraj. Se

observă că microstructura îmbinării sudate este practic identică cu cea a pieselor

supuse sudării. şi microstructurile în diferite zone ale îmbinării.

Fig. 5.10. Sudarea racordului special la corpul prăjinii:

a – etapele sudării prin frecare; b – tratamentul termic de normalizare

Fig. 5.11. Imbinarea sudata a racordului special cu corpul prăjinii:

a – sectiune transversală înainte de debavurare; b – microstructura îmbinării şi a zonelor adiacente

81


5.3. Prăjini de foraj din aliaje de aluminiu

Prăjinile de foraj din aliaje de aluminiu se utilizează în principal la forajul

sondelor de mare adâncime, dar aduc importante avantaje tehnico-economice şi la

operaţiile obişnuite de foraj. Fabricarea, controlul şi exploatarea prăjinilor din

aliaje de aluminiu ridică probleme specifice, şi anume:

- alegerea clasei de aliaje de aluminiu corespunzătoare condiţiilor de

exploatare şi tehnologiei de fabricaţie;

- stabilirea tipodimensiunilor optime; elaborarea tehnologiilor de

fabricaţie şi tratament termic;

- elaborarea modalităţilor de asamblare a prăjinilor în garnitura de foraj;

stabilirea influenţei temperaturii şi mediului de lucru asupra comportării în

exploatare;

- alegerea metodei de control nedistructiv, deoarece materialul fiind

nemagnetic nu se pot aplica metodele uzuale de control pe principii magnetice.

5.3.1. Forme constructive şi tipodimensiuni În funcţie de modul de asamblare, prăjinile de foraj din aliaje de

aluminiu pot fi clasificate în două categorii:

- prăjini prevăzute cu racorduri speciale, asamblate prin înfiletare la

corpul prăjinii (fig.5.12 a);

- prăjini fără racorduri speciale, având filetele de asamblare în garnitura

de foraj executate în corpul prăjinii (fig.5.12 b).

Fig. 5.12. Prăjini de foraj din aliaje de aluminiu:

a – curacorduri speciale înfiletate; b – dintr-o bucată

82


Ţevile extrudate reprezentând corpul prăjinilor cu racorduri speciale pot fi

clasificate în funcţie de tipul îngroşărilor de la capete în trei categorii: II - ţevi cu

îngroşări la interior; IE - ţevi cu îngroşări la exterior; IEI - ţevi cu îngroşări la

exterior şi interior. Pentru creşterea rezistenţei la uzare se utilizează şi prăjini de

foraj cu o îngroşare centrală la exterior.

Pe plan mondial se preferă prăjinile cu capete îngroşate la exterior, care

prezintă avantajul asigurării unei secţiuni interioare maxime de circulaţie a

fluidului de foraj şi posibilitatea prinderii în pene pe suprafaţa conică de trecere de

la capul refulat la corpul prăjinii.

Racordurile speciale cu care se dotează majoritatea tipurilor constructive

de prăjini de foraj din aliaje de aluminiu sunt realizate din oţel, soluţie justificată

de următoarele argumente:

- pentru racordurile din oţel se cunosc toate variantele constructiv-

tehnologice şi performanţele lor în exploatare;

- la confecţionarea racordurilor speciale se pot folosi oţeluri aliate cu

caracteristici de rezistenţă ridicate;

- racordurile speciale din oţel pot fi durificate superficial prin încărcarea

suprafeţelor exterioare cu materiale dure în vederea creşterii rezistenţei la uzare;

- pentru racordurile speciale din oţel sunt cunoscute şi aplicate

tehnologiile de recondiţionare.

Deşi îmbinările filetate dintre ţeava extrudată şi racordurile speciale nu

au tipodimensiuni unanim acceptate de producătorii de prăjini de foraj din aliaje

de aluminiu, se utilizează practic îmbinarea filetată conică de tip "cu triplu

blocaj", schematizată fig.5.13 caracterizată prin:

- realizarea asamblării prin intermediul unui filet conic cu profil

trapezoidal (S1);

- asigurarea unui efect de descărcare a îmbinării filetate conice şi a unei

bune etanşeităţi a acesteia prin rezemarea suprafeţei frontale a ţevii extrudate pe

un umăr special practicat la interiorul racordului (S2);

- realizarea unei strângeri între suprafeţele netede, cilindrice sau conice,

executate în prelungirea filetelor de pe ţeava extrudată şi racordul special (S3).

Diametrele exterioare ale prăjinilor de foraj din aliaje de aluminiu şi

grosimile de perete nu sunt reglementate prin norme internaţionale unanim

acceptate. Atât diametrul exterior cât şi grosimea peretelui au valori superioare

83


celor ale prăjinilor din oţel, aşa cum rezultă din tabelul 5.5 în care sunt prezentate

pentru exemplificare aceste valori pentru prăjinile produse de una dintre cele mai

cunoscute firme - Reynolds Aluminum.

Fig. 5.13. Imbinarea racordului special prin înfiletare la corpul prăjinii din aliaj de aluminiu

Tabelul 5.5. Prăjini din aliaje de aluminiu produse de firma Reynolds-Aluminium

Tipodimensiunea Diametrul exterior Grosimea peretelui

94 ±0,9 13 ±0,5

4 107 ±1 12 ±0,5

117 ±1,1 12,5 ±0,5

5 131 ±1,3 13 ±0,5

5.3.2. Aliaje de aluminiu pentru prăjini de foraj

Aliajele de aluminiu utilizate la construcţia prăjinilor de foraj fac parte

din grupa aliajelor prelucrabile prin deformare plastică, durificate structural prin

aplicarea de tratamente termice, aliajele reprezentative fiind aliajele Al-Cu aliate

complex. Cele mai utilizate aliaje pentru prăjinile de foraj aparţin următoarelor

trei tipuri:

a. Aliaje din clasa Al-Cu-Mg cu adaosuri de Mn, denumite duraluminiu,

conţinând uzual 2...5% Cu, 0,2...2,4% Mg şi 0,2...1,5% Mn. Un aliaj reprezentativ

este Al Cu 4 Mg 1,5 Mn STAS 7608-88, tip 2024 conform normelor S.U.A.,

utilizat în special în Federaţia Rusă.

b. Aliaje din clasa Al-Cu-Mg, având conţinuturi de siliciu mai mari decât

84


cele caracteristice acestei clase. Un aliaj reprezentativ este Al Cu 4Mg Si STAS

7608-88, tip 2014 conform normelor S.U.A., utilizat de firmele Reynolds

Aluminum (S.U.A.) şi Cegedur (Franţa).

c. Aliaje din clasa Al-Zn-Mg-Cu, cu adaosuri de Mn, Cr, Ti şi Zr,

conţinând uzual 5...8% Zn, 2...3% Mg, 1...2% Cu, elementele de adaos

menţinându-se fiecare sub 0,2%. Un aliaj reprezentativ este Al Zn 6Mg 2,5Cu 1,5

STAS 7608-88, utilizat în Federaţia Rusă şi de firma Alcoa (S.U.A.).

Caracteristicile mecanice la tracţiune ce pot fi asigurate aliajelor

menţionate, în diferite variante de tratament termic sunt prezentate în tabelul 5.6.

Tabelul 5.6. Aliaje de aluminiu pentru prăjini de foraj: tratamente termice şi caracteristici

Caracteristici mecanice la tractiune

Alungirea, min %

Tip aliaj Starea Rm, min N/mm2

Rp 0,2 min N/mm2

Al=2 in A5

Calire de punere in solutie, alungire prin tractiune, imbatranire naturala

422 309 10 12 2024

Al Cu 4 Mg 1,5 Mn

STAS 7608-88 Calire de punere in solutie, alungire prin tractiune, imbatranire artificiala

464 408 5 6

Calire de punere in solutie, alungire prin tractiune, imbatranire naturala

352 246 12 14 2014

Al Cu 4 Mg Mn Si

STAS 7608-88 Calire de punere in solutie, alungire prin tractiune, imbatranire artificiala

422 373 7 8

Calire de punere in solutie, alungire prin tractiune, imbatranire artificiala

584 492 7 8 7075

Al Zn 6 Mn 2,5 Cu 1,5

STAS 7608-88 Calire de punere in solutie, alungire prin tractiune, supra- imbatranire la temperaturi si/sau durate mai mari

475 418 7 8

Deoarece tratamentele de durificare aplicate aliajelor de aluminiu nu

conduc la stări structurale de echilibru stabil, menţinerile ulterioare la temperaturi

ridicate (peste 100...1500C) pot produce modificări structurale având ca efect atât

degradarea caracteristicilor mecanice indicate cât şi a rezistenţei la oboseală.

85


Aliajele de aluminiu au valoarea energiei de rupere relativ redusă indiferent de

temperatură (nu prezintă tranziţia ductil-fragil).

Rezistenţa la coroziune a aliajelor aluminiului este puternic influenţată de

caracterul mediului de lucru. În mediile apoase cu pH = 4...9 aliajele sunt

rezistente la coroziune, în mediile alcaline cu pH > 9 vitezele proceselor de

coroziune sunt mici. Prezenţa clorurilor în mediul de lucru, în special a celor de

sodiu şi magneziu, determină cea mai ridicată viteză de coroziune. Soluţiile cu

3,5% NaCl sunt cele mai active şi, ca urmare, au fost alese ca mediu de lucru

standard la verificarea rezistenţei la coroziune a prăjinilor de foraj din aliaje de

aluminiu.

5.3.3. Tehnologia de fabricaţie

Spre deosebire de prăjinile de foraj din oţel, care se fabrică prin

laminare şi refulare ulterioară a capetelor, prăjinile de foraj din aliaje de aluminiu

se fabrică prin extrudare. Semifabricatul este un lingou cilindric tubular, obţinut

prin procedeul de turnare. Semifabricatul este degroşat prin strunjire,

îndepărtându-se un adaos de prelucrare de 10...14 mm.

Pentru eliminarea neomogenităţilor structurale ale lingoului acesta este

supus tratamentului termic de recoacere de omogenizare. Temperatura şi durata

tratamentului trebuie să asigure dizolvarea compuşilor intermetalici şi

omogenizarea prin difuzie: 490 ±100C cu o durată de circa 12 ore. După

tratament, lingoul este răcit până la temperatura de extrudare de 380...4200C.

În fig.5.14 se prezintă schema de extrudare la fabricarea prăjinilor de foraj

din aliaje de aluminiu cu înmgroşare exterioară. Extrudarea se realizează la prese

hidraulice cu forţa de presare de 40000...60000 kN (4000...6000 tf), prevăzute cu

sisteme de mecanizare şi automatizare. Viteza de extrudare este de 1,8...2,5

m/min. Pentru obţinerea îngroşării se aduce dornul cu zona diametrului mai mic în

dreptul orificiului matriţei, astfel că se măreşte jocul şi peretele prăjinii se

îngroaşă; prin îmingerea dornului cu zona diametrului mai mare (fig. 5.14)

îngroşarea este împinsă spre exterior.

Pentru obţinerea caracteristicilor mecanice prescrise, prăjinile de foraj sunt

supuse tratamentului termic de călire şi îmbătrânire. Încălzirea pentru călire se

realizează în continuarea operaţiei de presare pentru folosirea căldurii

înmaganizate în piesă, utilizând cuptoare orizontale sau verticale.

86


Fig. 5.14. Extrudarea prăjinilor de foraj cu îngroşare exterioară

Tratamentul termic prin care se realizează durificarea aliajelor Al-Cu

destinate fabricării prăjinilor de foraj (Al Cu 4 Mg 1,5 Mn tip 2024) are

următoarele etape:

- călirea de punere în soluţie, constând în încălzirea aliajului la

temperatura de 495 ±50C în cuptor vertical, menţinere 30...40 minute pentru

atingerea şi omogenizarea structurii monofazice , (fig. 5.15) urmată de răcire cu

viteză mare în apă la 400C. Călirea se recomandă a fi efectuată în apă cu cromat

sau bicromat de potasiu sau sodiu pentru evitarea coroziunii;

- îndreptarea prin tracţiune controlată asigurând o alungire remanentă de

2...3%, la utilaje de tracţiune ce dezvoltă forţe de circa 6000 kN (600 tf).

Intervalul de temperatură dintre călire şi deformare plastică nu trebuie sa

depăşească 12 ore pentru a evita desfăşurarea fenomenelor de îmbătrânire în

acestă perioadă;

- îmbătrânirea artificială prin încălzire la 190 ±50C şi revenire 12 ore

urmată de răcirea în aer sau îmbătrânire naturală la temperatura ambiantă cu o

durată de menţinere de circa 5 zile. În cursul îmbătrânirii are loc separarea din

soluţia solidă suprasaturată a unor precipitate care durifică structura .

5.4. Căi de creştere a durabilităţii prăjinilor de foraj Prăjinile de foraj se deteriorează în principal prin uzarea racordurilor

speciale la exterior, uzarea filetului, ruperea la oboseală a îmbinării filetate şi a

corpului prăjinii şi coroziunea corpului prăjinii. Ca urmare, principalele căi de

87


creştere a durabilităţii prăjinilor de foraj sunt următoarele:

• încărcarea la exterior a racordurilor cu aliaje dure;

• creşterea durabilităţii filetului;

• călirea superficială a prăjinii de foraj;

• acoperirea interioară de protecţie a prăjinii de foraj.

Cel mai frecvent se practică încărcarea racordurilor speciale şi acoperirea

la interior cu matreriale polimerice.

5.4.1. Încărcarea racordurilor speciale cu materiale dure

În scopul creşterii rezistenţei la uzură a racordurilor speciale în

procesul de frecare cu formaţiunile traversate s-au experimentat mai multe

procedee dintre care scel mai utilizat în prezent este încărcarea cu aliaje dure a

suprafeţei exterioare pe anumite zone.

Se încarcă numai racordul special mufă pe o porţiune cilindrică cu

lungimea de l1=76,2 mm şi în zona scaunului conic pentru elevator pe lungimea

l2=10,1 mm, Fig. 5.15. Această amplasare se justifică prin faptul că în timpul

forajului ansamblul mufă-cep avansează cu mufa spre talpa sondei, zona scaunului

conic fiind cea mai expusă uzării.

Fig 5.16. Geometria zonelor încărcate cu carburi metalice

La alegerea materialelor şi a tehnologiei de încărcare trebuie să se aibă în

vedere condiţiile de uzare ale stratului. Stratul încărcat trebuie să prezinte

următoarele caracteristici:

- rezistenţă la uzură abrazivă (duritate ridicată);

- rezistenţă la solicitări prin şoc mecanic şi termic (tenacitate);

- rezistenţă la oboseală şi o legătură corespunzătoare cu metalul de bază.

88


Acest complex de caracteristici fizico-mecanice, dintre care unele sunt

contradictorii, se poate realiza numai în cadrul unor materiale de tip “composite”

alcătuite din două faze: una sub formă de particule cu duritate ridicată şi un “liant”

tenace. Odată cu creşterea conţinutului volumic de particule dure scade limita de

curgere şi cresc rezistenţa la rupere şi modulul de elasticitate ale stratului.

Pentru creşterea rezistenţei la uzură a utilajului petrolier se utilizează

încărcarea cu carburi de wolfram, materialul de liere realizându-se în diferite

variante( fier electrolitic, oţel cu conţinut scăzut de carbon, aliaje Cu-Mn-Ni.

La încărcarea racordurilor speciale, sapelor de foraj, prăjinilor grele ş. a. cu

carburi de wolfram se utilizează procedee de sudare. Principalele caracteristici ale

stratului încărcat sunt: duritatea, tenacitatea, porozitatea matricei, concentraţia în

carburi metalice şi rezistenţa la uzură abrazivă. Aceste caracteristici impun

următoarele cerinţe tehnologiei optimă de încărcare :

a. În proces să participe o cantitate redusă de liant, introdus sub formă de

platbandă de oţel sau teacă metalică tubulară, având la interior relitul granular.

Raportul dintre cantitatea de carbură de wolfram şi oţelul de liere este 60...65%

carbură şi 30...40% oţel, limitând participarea metalului de bază la formarea băii

metalice.

b. Dizolvarea carburilor trebuie să asigure elemente de aliere liantului,

fără ca procentul de wolfram să conducă la formarea fazelor nedorite ( sau

grafit). Procentul de carbon în oţelul de liere trebuie să fie redus, pentru evitarea

formării fazelor fragile şi a grafitului.

Încărcarea racordurilor speciale se realizează prin procedeele W.I.G. şi

cu jet de plasmă. Materialul de încărcare constă din carburi de wolfram de formă

sferică, obţinute prin sinterizare, distribuite uniform în matricea din oţel.

Depunerea de material dur se poate realiza cu o supraînălţare de circa h = 1,6 mm

sau la nivelul suprafeţei exterioare a racordului special, practicându-se iniţial o

degajare în vederea încărcării (fig.5.15).

Granulaţia carburii de wolfram şi natura metalului suport (matricei) sunt

diversificate în funcţie de condiţiile de lucru, care pot impune creşterea rezistenţei

la uzare a racordului special în contact cu roca abrazivă sau protejarea coloanei de

burlane împotriva efectului abraziv al racordurilor speciale.

Pentru evitarea transformărilor structurale nedorite se foloseşte

preîncălzirea racordurilor speciale la temperaturi de 275...3250C şi apoi aplicarea

89


unui tratament termic de detensionare.

Încărcarea se realizează în instalaţii automatizate la care racordul

special execută o mişcare de rotaţie, iar sursa termică execută o mişcare de

pendulare în lungul generatoarelor racordului special.

In prezent se aplică frecvent procedeul MIG - MAG, folosind sârme

tubulare ce conţin carburile de wolfram, sau sârme cu inimă de flux realizate din

aliaje dure de încărcare (oţeluri speciale aliate complex). Schema de îcărcare

prezentată în figura 5.16a arată poziţia capului de sudare faţă de racordul special;

plasarea excentrică (distanţa X în figura 5.a16a) face ca baia depunerii să înceapă

să se solidifice până în momentul depăşirii înălţimii maxime împiedecându-se

astfel scurgrea sa.

a b Fig. 5.16. Incărcarea cu carburi metalicea racordurilor speciale: a – schema încărcării cu jet de plasmă; b - realizarea încărcării

5.4.2. Acoperirea interioară anticorosivă a prăjinilor de foraj

Acoperirea interioară a prăjinilor de foraj cu pelicule din răşini sintetice

conferă următoarele avantaje:

- protecţia contra coroziunii, contribuind la creşterea rezistenţei la

oboseală prin eliminarea amorselor de fisuri provocate de punctele de coroziune;

- reducerea rezistenţelor hidraulice, prin reducerea rugozităţii

suprafeţelor interioare, obţinând o creştere a puterii hidraulice la sapă de până la 20%;

- reducerea aderenţei fluidului de foraj la pereţii prăjinii;

- posibilitatea măririi intervalului dintre revizii la prăjinile de foraj.

Materialul de acoperire trebuie să satisfacă următoarele cerinţe: aderenţă,

90


uniformitatea grosimii, rezistenţă mecanică, elasticitate comparabilă cu cea a

prăjinii de foraj, rezistenţă la uzura abrazivă, stabilitate chimică într-o gamă cât

mai largă de fluide de foraj şi de stimulare a sondelor, stabilitate termică, cost

redus şi tehnologie simplă de aplicare.

La acoperirea prăjinilor de foraj cea mai largă aplicabilitate o au răşinile

epoxidice folosind ca întăritor răşinile fenolice în proporţie de 20...30% (răşini

epoxifenolice), cu temperatura de încălzire de 180...2200C.

Tehnologia de aplicare a acoperirilor epoxifenolice cuprinde următoarele

operaţii: curăţirea prăjinii la interior (în cuptor la 380...4000C), sablarea la interior,

aplicarea peliculei prin pulverizare în mai multe straturi şi întărirea finală în

cuptor. Pulverizarea se realizează folosind capete de pulverizare rotative.

Depunerea se poate realiza şi prin centrifugarea răşinii introdusă la interiorul prăjinii

în stare fluidă, obţinându-se grosimea finală a depunerii într-o singură operaţie.

91

Capitolul 6

FABRICAREA SAPELOR CU TREI CONURI

6.1. Generalităţi Sapa reprezintă categoria cea mai importantă a sculelor de foraj, fiind

elementul care realizează efectiv gaura de sondă, dislocând roca prin acţiunea

părţii active-dantura conurilor.

Sapele cu trei conuri fac parte din categoria sapelor care îndepărtează roca

de pe întreaga suprafaţă a secţiunii găurii de sondă, având tăişul mobil. Ele au în

compunere, ca elemente constructive, partea activă (formată din dantura

amplasată pe exteriorul conurilor şi din contracon), sistemul de spălare, elementul

de legătură şi lagărele conurilor.

Sapa cu trei conuri, fig. 6.1, reprezintă un ansamblu rigid, nedeformabil,

format din trei subansamble falcă-con asamblate uzual prin sudare, existând însă

şi construcţii realizate prin asamblări demontabile.

Fig. 6.1. Sapa cu trei conuri cu spălare exterioară


Fiecare subansamblu falcă-con este compus dintr-un con, 2 prevăzut cu

dantura 3, montat pe butonul fălcii, 1, prin intermediul unor lagăre de rostogolire

şi de alunecare, 5, radiale şi axiale, a căror construcţie diferă în funcţie de

tipodimensiunea sapei. De asemenea, fiecare subansamblu falcă-con are asigurat

sistemul de circulaţie, 6 pentru spălarea tălpii şi răcirea conurilor.

Criteriul cel mai important de apreciere a performanţelor sapei şi al alegerii

corespunzătoare îl constituie costul pe metru forat, care ia în consideraţie costul de

exploatare a instalaţiei, costul sapei, orele de rotaţie, durata unui marş etc.

Analizele economice arată că reducerea costului pe metru forat se

realizează în condiţiile în care sapa este exploatată la turaţii ridicate, deoarece

viteza de foraj are o pondere mult mai importantă decât durabilitatea sapei.

Durabilitatea sapei cu conuri este determinată de durabilitatea danturii şi lagărului.

Construcţiile de sape având dinţii din oţel şi lagăre de rostogolire destinate forării

rocilor moi, permit turaţii ridicate care, prin viteza de avans ridicată, compensează

durabilitatea scăzută a lagărului, care reprezintă elementul limitativ al durabilităţii

acestor sape.

Progresele realizate în domeniul creşterii durabilităţii danturii în vederea

extinderii utilizării sapelor cu conuri şi în formaţiuni tari şi extratari au impus

înlocuirea lagărelor de rostogolire cu lagăre de alunecare şi realizarea unor

construcţii de lagăre de alunecare capabile să lucreze la turaţii ridicate ale sapei

(140...200 rot/min), ceea ce impune utilizarea unor materiale şi tehnologii speciale

de durificare.

6.2. Forme constructive, dimensiuni şi condiţii tehnice

6.2.1. Forme constructive Tipurile, formele constructive şi dimensiunile principale ale sapelor cu trei

conuri, folosite la forajul rotativ al sondelor cu spălarea tălpii cu fluid de foraj

sunt reglementate de STAS 328-86 . Sapele cu conuri se execută în zece tipuri în

funcţie de caracterul rocii pentru care sunt destinate.

Din punct de vedere al rezistenţei la foraj şi al abrazivităţii, cele zece

categorii de roci pentru care sunt destinate sapele de foraj sunt: slabă (S); slabă-

94

Fabricarea sapelor cu trei conuri

medie (SM), medie (M), medie şi abrazivă (MA), medie tare (MT), medie tare şi

abrazivă (MTA), tare (T), tare şi abrazivă (TA), tare-extratare şi abrazivă (TEA) şi

extratare şi abrazivă (EA).

Din punct de vedere constructiv, sapele cu trei conuri se clasifică în funcţie

de tipul danturii, al lagărului şi al sistemului de spălare, conform tabelului 6.1.

Lagărul reprezentativ este cel de la baza butonului. Tabelul 6.1. Clasificarea sapelor cu trei conuri

Simbol Dantură Simbol Lagăr Simbol Spălare

cu rostogolire Cu dinţi din

oţel - cu

alunecare

neetanşate - Spălare

interioară cu lichid

J Spălare

exterioară cu lichid (cu jet)

D Cu dinţi din oţel având

contraconul întărit şi

prin ştifturi din carburi metalice

sinterizate

L cu rostogolire

A Pentru foraj cu aer cu spălare

interioară

K Cu ştifturi din carburi metalice

sinterizate G cu

alunecare

etanşe

Aj Pentru foraj cu aer cu spălare exterioară (cu

jet)

Pe plan mondial se utilizează clasificarea sapelor cu trei conuri propusă de

International Association of Drilling Contractors (IADC), bazată pe trei criterii:

- tipul părţii active (dinţi frezaţi sau ştifturi din carburi metalice);

- tipul formaţiunii forate;

- particularităţile constructive.

Simbolul IADC al unei sape constă dintr-un cod numeric alcătuit din trei

cifre, corespunzător celor trei criterii de clasificare acceptate.

Sapa fiind o construcţie complexă, dintre criteriile de diversificare

constructivă se vor prezenta în continuare numai cele mai importante: forma părţii

active şi construcţia lagărelor.

Partea activă a sapei este compusă din dantura şi din spatele conurilor

(contracon). Dantura este formată din rândurile de dinţi repartizaţi în mod diferit

95


pe cele trei conuri datorită necesităţii existenţei alunecării conurilor pe talpa

sondei. Dinţii pot fi realizaţi în două variante:

- frezaţi în corpul conului

- ştifturi sinterizate din carbură de wolfram cu liant cobalt, insertate în

corpul conului.

În figura 6.2 se prezintă forma dinţilor, evidenţiind principalele

caracteristici dimensionale: unghiul de ascuţire , pasul t, înălţimea H, lăţimea

crestei b, lungimea crestei L şi lungimea contraconului lc., grosimea stratului

încărcat cu carburi metalice gd. Încărcarea cu carburi metalice a dinţilor reprezintă

se realizează în trei variante: încărcarea numai a flancului activ, asigurând

autoascuţirea dinţilor pe măsura uzării (fig. 6.2 a), încărcarea ambelor flancuri,

care asigură o durabilitate mai mare (fig. 6.2 b) şi încărcarea flancurilor şi a

vârfului dintelui (fig. 6.2 c).

Fig. 6.2. Dantura conurilor:

a – geometria dinţilor încărcaţi pe un flanc; b – încărcare pe ambele flancuri; c – încărcare pe flancuri şi pe vârf

Forma ştifturilor din carburi metalice este determinată de natura rocii

pentru care este destinată sapa. Odată cu creşterea rezistenţei la foraj şi a

abrazivităţii rocii, ştifturile au partea activă mai rotunjită.

Construcţia lagărelor. Lagărul ansamblului falcă-con este format dintr-

un sistem de lagăre radiale şi axiale, al căror tip, formă şi număr depind de

96


tipodimensiunea sapei. Volumul disponibil al lagărelor este condiţionat de

volumul total al conului, din care se scade înălţimea dinţilor şi grosimea peretelui

conului, a cărui valoare minimă este impusă de condiţia spargerii conurilor şi de

asigurarea grosimii umerilor rulmentului radial - axial (cu bile). În funcţie de

dimensiunile sapei, de destinaţie, de condiţiile forajului ş.a. se pot utiliza

construcţiile de bază ale lagărelor radiale prezentate în fig. 6.3, din care ultimul

este specific sapelor cu o rolă. Se observă că toate construcţiile de lagăre prezintă

lagărul radial-axial cu bile, care are şi rolul de a susţine conul pe falcă (zăvorâre).

În mod frecvent se utilizează trei sisteme de lagăre, simbolizate în funcţie de tipul

lagărelor radial mare, axial şi radial mic după cum urmează: R-B-A (cu role - cu

bile - cu alunecare, fig. 6.3. a), R-B-R (fig.6.3 b) şi A-B-A (fig.6.3.c).

Fig. 6.3. Tipuri de lagăre pentru sape

Deoarece rulmentul (radial - axial) cu bile are cea mai mică durabilitate

dintre lagărele sapei, s-a căutat mărirea duratei de funcţionare a sistemului de

lagăre al sapei prin introducerea unor lagăre axiale suplimentare, de obicei de

alunecare. Acestea se realizează în următoarele variante:

- Între suprafaţa frontală a butonului fălcii încărcată cu material dur şi

suprafaţa interioară a vârfului conului (carbonitrurată sau având montată o pastilă

din oţel dur în vârful conului), fig. 6.4;

- Intre suprafaţa frontală a căii de rulare pentru bile a butonului,

încărcată sau nu cu material dur şi suprafaţa frontală (umărul) conului, încărcat cu

aliaj antifricţiune depus în alveole;

- Idem, cu renunţare la bucşa presată în con (fig. 6.4 b), conducând la

creşterea capacităţii portante a lagărului axial. Se poate astfel renunţa la lagărul

axial de la vârful butonului.

O soluţie constructivă radicală o reprezintă eliminarea rulmentului cu bile rolul său fiind preluat de un inel elastic şi un lagăr axial de alunecare pe umărul butonului.

97


Fig. 6.4. Construcţia lagărelor pentru sape

Un alt criteriu de diversificare constructivă îl reprezintă modul de realizare

a etanşării şi ungerii sistemului de lagăre.

Etanşarea lagărelor se realizează prin montarea unor garnituri de diferite

forme, realizate din materiale rezistente la uzură, presiune şi temperatură ridicate

şi alimentarea continuă a interiorului lagărelor cu lubrifiant fluid printr-un sistem

realizat în diferite variante constructive .

Forma garniturii de etanşare, care a dat cele mai bune rezultate este inelul

de tip “O”, fig.6.4. Firma Hughes a introdus un sistem superior de etanşare,

prezentat în detaliu în fig. 6.5 a, utilizând garnituri combinate alcătuite din inele

de etanşare metalice, 1 fixate pe buton respectiv pe con cu inele 2 din elastomeri.

Fig. 6.5. Etanşarea si ungerea lagărelor:

a – etanşare cu inele metalice ; b – etanşarea cu inel elastic; c – sistemul de ungere a lagărului

98


Se reduce astfel cantitatea de căldură dezvoltată în procesul de frecare şi

creşte rezistenţa garniturilor la uzura abrazivă exercitată de particulele din fluidul

de foraj. La sapele cu lagăr de rostogolire (cu role) la baza conului se utilizează şi

garnituri de etanşare lamelare axiale cu armătură metalică, alcătuite dintr-un inel

din oţel, 1 având duritate şi elasticitate ridicate, acoperit cu cauciuc. (fig. 6.5.b).

Sistemul de lubrifiere a lagărelor, exemplificat în fig. 6.5 c constă din

rezervorul de lubrifiant 1 din care lubrifiantul este împins sub acţiunea presiunii

fluidului de foraj prin sistemul de canale 7 spre lagărele 4,5 şi 6 şi spre garnitura

de etanşare, 3. Exercitarea presiunii fluidului de foraj asupra lubrifiantului se

poate realiza în mai multe variante constructive, în fig. 6.5 c aceasta exercitându-

se prin intermediul membranei elastice şi a pistonului poros 2.

6.2.2. Dimensiuni Dimensiunile sapelor cu trei conuri sunt standardizate în funcţie de

necesităţile forajului şi de dimensiunile burlanelor pentru tubaj. Prin standardul

328-88 se prevăd 228 tipodimensiuni de sape, prevăzându-se 32 dimensiuni

cuprinse între 95, 3 mm (3 ¾ in)...660,6 mm (26 in).

Sapele cu trei conuri sunt prevăzute cu îmbinări filetate cu umăr în gama

de dimensiuni 2 3/8 REG...8 5/8 REG

6.2.3. Condiţii tehnice Ţinând seama de complexitatea constructivă şi de cerinţele privind

garantarea unei durabilităţi cât mai mari în exploatare, sapele cu trei conuri sunt

prevăzute cu condiţii tehnice de calitate privind precizia dimensională,

materialele, prelucrările la cald (semifabricate, tratamente termice, încărcarea prin

sudare, sudarea fălcilor etc.) şi condiţiile funcţionale.

Abaterile limită la diametrul sapei sunt:

Ovalitatea şi conicitatea căilor de rulare şi de alunecare ale fălcilor şi

conurilor se vor încadra în câmpul de toleranţă al diametrelor respective.

La sapele cu lagăre neetanşe conurile trebuie să se rotească manual fără să

99


se blocheze.

La sapele cu lagăre etanşe conurile nu trebuie să se blocheze la rotirea cu

ajutorul unei chei cu braţul de aproximativ 350 mm.

În fiecare subansamblu falcă-con se vor monta corpuri de rulare sortate în

intervalele dimensionale cu amplitudinea de 0,01 mm şi cu împrăştierea durităţii

în limita a două unităţi HRC. Condiţiile tehnice privind prelucrările la cald şi la

rece vor fi prezentate la capitolele respective.

6.3. Materiale şi caracteristici mecanice

6.3.1. Criterii de alegere a oţelurilor pentru sape

Alegerea oţelurilor pentru elementele sapelor cu trei conuri se face

luând în consideraţie particularităţile constructive şi tehnologice, condiţiile de

funcţionare şi modul de degradare în exploatare. Durabilitatea sapelor cu trei

conuri este determinată de durabilitatea părţii active şi de durabilitatea lagărelor.

Condiţiile de exploatare ale sapelor impun ca oţelurile pentru sape să aibă

următoarele caracteristici mecanice şi tehnologice:

- rezistenţă mecanică ridicată la solicitări statice şi variabile, realizată

uzual prin creşterea procentului de carbon şi a elementelor de aliere;

- tenacitate ridicată, asigurată prin aliere (în principal cu nichel) şi prin

tratamente termice;

- rezistenţă ridicată la uzură şi coroziune, realizată prin durificare

superficială (prin tratamente termice sau prin încărcarea cu aliaje dure);

- călibilitatea ridicată, realizată prin creşterea procentului de carbon şi

de elemente de aliere;

- deformabilitate plastică la cald ridicată, pentru a se putea obţine

semifabricate cu forme complexe, cât mai apropiate de forma finală a piesei;

- oţelurile pentru fălci trebuie să aibă o bună sudabilitate deoarece

fălcile se asamblează prin sudare. Asigurarea sudabilităţii se realizează prin

reducerea conţinutului de carbon şi de elemente de aliere.

Analiza caracteristicilor menţionate evidenţiază două aspecte:

- realizarea ansamblului caracteristicilor impuse oţelurilor sapelor de

foraj, dintre care unele sunt contradictorii, a condus la alegerea unor oţeluri aliate

100


cu procent redus de carbon, durificate superficial prin tratamente termochimice şi

încărcarea cu aliaje dure;

- formele constructive, condiţiile de solicitare şi cerinţele tehnologice

diferite pentru falcă şi con permit utilizarea mărcilor de oţel şi tratamentelor

termice diferite.

6.3.2. Oţeluri pentru conuri şi oţeluri pentru fălci Din punct de vedere constructiv conurile sapelor au o configuraţie

complexă având la suprafaţa exterioară dinţi frezaţi sau ştifturi insertate, care

exercită un puternic efect de concentrare a tensiunilor. Grosimea minimă a

peretelui conului ajunge la 4...5mm în funcţie de tipul sapei. De asemenea,

construcţia conului este netehnologică din punct de vedere al tratamentului termic,

îngreunând accesul lichidului de răcire la interior şi putând conduce la apariţia

fisurilor la călire.

Încă de la începutul fabricaţiei sapelor s-a acreditat ideea că pentru

satisfacerea ansamblului cerinţelor de rezistenţă şi tenacitate trebuie să se utilizeze

oţeluri de cementare. Cercetările au urmărit alegerea oţelurilor de cementare care

asigură cea mai ridicată rezistenţă la uzare, în ultimii 50 de ani cercetându-se în

acest scop peste 30 de mărci de oţeluri aliate.

Oţelurilor li se impun prescripţii severe de calitate: elaborarea în

cuptoare electrice, limitarea punctajului admis pentru mărimea grăuntelui de

austenită la 6,5...8, limitarea conţinutului incluziunilor nemetalice la max. 4 pe tip

de incluziuni, iar suma punctajelor pe acelaşi câmp la max. 5, control ultrasonic al

laminatelor, garantarea benzii de călibilitate ş.a.

Pentru fabricarea conurilor se recomandă oţelul 17MoNi35, STAS 11504-

80. El corespunde mărcii de oţel utilizate pe scară largă şi în SUA (AISI 4820).

Utilizarea conurilor cu ştifturi din carburi metalice insertate a impus

creşterea călibilităţii materialului din următoarele considerente:

- introducerea lagărelor de alunecare a condus la creşterea grosimii

peretelui conului;

- pentru reţinerea ştifturilor este necesară o limită de curgere mai

ridicată a materialului.

În acest scop s-a elaborat un oţel cu procentul de nichel mai redus decât la

101


mărcile tradiţionale dar cu un procent de molibden mai ridicat, cu proprietăţi

superioare oţelurilor tradiţionale. Simbolizat EX 30 (tab.6.2), oţelul este destinat

atât fabricării conurilor cât şi fălcilor, cu avantajul restrângerii mărcilor de oţel

utilizate la fabricaţia sapelor. Pentru conuri s-a elaborat oţelul EX 55 (tab.6.2)

folosit de firma Hughes pentru conurile de dimensiuni mari. Tabelul 6.2. Oţeluri pentru conuri şi fălci

Aceste oţeluri prezintă tenacitatea stratului carburat mult superioară

celorlalte oţeluri utilizate la fabricaţia sapelor, având o călibilitate ridicată datorită

efectului combinat al nichelului şi molibdenului.

Oţelurile pentru fălci trebuie să îndeplinească şi condiţia de sudabilitate

astfel încât soluţia actuală constă în utilizarea oţelurilor de cementare aliate, cu

procentul de carbon crescut până la limita asigurării sudabilităţii.

Atât la noi în ţară cât şi în SUA, CSI şi Polonia se utilizează oţelul

20MoCrNi 06, STAS 11504-80, prezentat în tabelul 6.2.

Caracteristicile mecanice minime ale oţelurilor standardizate pentru sape

de foraj sunt prezentate în tabelul 6.3. Tabelul 6.3. Caracteristicile mecanice ale oţelurilor pentru sape standardizate

Marca oţelului Rm N/mm2

Rp N/mm2

A5

%

Z%

17 MoNi 35 20 MoCrNi 06

981 880

780 690

10 11

5050

6.3.3. Oţeluri pentru bile, role şi bucşe La fabricarea bilelor şi rolelor rulmenţilor sapelor de foraj se utilizează

oţelul 55SiMoX STAS 11507-80, cu următoarea compoziţie chimică procentuală:

0,5...0,60C, 0,3...0,6 Mn, 0,8...1,1 Si, 0,4...0,6Mo, max. 0,05S şi max. 0,025 P.

S-au utilizat, cu rezultate mai slabe, şi oţelurile 55CrMoA pentru bile şi

55SiMoV pentru role.

Bucşa presată în con pentru realizarea lagărului de alunecare de diametru

mic se execută din oţel 12CrMo STAS 3583-80, cementată la interior, în

102


conformitate cu practica majorităţii firmelor producătoare de sape.

Pastila presată în con pentru realizarea lagărului axial de alunecare la unele

construcţii de sape se execută din oţel rapid Rp 3 STAS 7328-80 cu următoarea

compoziţie chimică procentuală: 0,7...0,8C, 3,0...4,4 Cr, 1,0..1,4 V, 17,5..19,3 W

max. 0,45 Mn, 0,2...0,4 Si, max. 0,6 Mo. Tratamentul termic cuprinde recoacerea

de înmuiere (800-8300C), călire (1250-13000C cu răcire în ulei sau apă) şi

revenire (550-5800C) cu obţinerea durităţii de 63...66 HRC.

6.4. Semifabricate pentru conuri şi fălci

Alegerea tipului de semifabricat pentru falcă şi con are la bază satisfacerea

cerinţelor de productivitate şi de rezistenţă mecanică. Prima cerinţă impune

aplicarea unui procedeu tehnologic de mare productivitate, pe plan mondial

generalizându-se matriţarea şi realizarea unei forme a semifabricatului cât mai

apropiată de cea a piesei finite, pentru reducerea volumului prelucrărilor prin

aşchiere. A doua cerinţă impune obţinerea semifabricatului prin deformare

plastică, cu realizarea unui fibraj cât mai corect, justificând aplicarea matriţării.

Matriţarea conurilor. Semifabricatul conurilor poate fi executat prin

matriţare în două variante: cu realizarea şi fără realizarea dinţilor. Semifabricatul

uzual este neted la exterior, fig 6.6 a, simplificând construcţia şi crescând

durabilitatea matriţei în detrimentul unui volum important de prelucrări prin

aşchiere pentru realizarea dinţilor. Semifabricatul cu dinţi matriţaţi, fig 6.6 b,

oferă avantaje economice şi tehnologice importante, fibrele urmărind conturul

dinţilor şi asigurând astfel o durabilitate sporită în exploatare.

Matriţarea conurilor se realizează în următoarea succesiune:

- încălzirea la 11500C în cuptor cu vatră rotativă, cu durata aproximativă

de 35 minute;

- matriţare (la 11100C) la ciocane cu contralovitură (Dynapak),

debavurare şi calibrare;

- recoacerea de înmuiere la 7800C în atmosferă neutră (pentru evitarea

oxidării suprafeţei) cu scopul obţinerii unei prelucrabilităţi corespunzătoare

(duritatea 225 HB).

103


Fig. 6.6. Semifabricate matriţate pentru conuri:

a – netede; b − cu dinţi matriţaţi

Matriţarea fălcilor se realizează în aceeaşi succesiune tehnologică ca şi a

conurilor, cu deosebirea că oţelul pentru fălci, mai puţin aliat decât cel al

conurilor, necesită ca tratament primar normalizarea (la 8700C) cu obţinerea

durităţii de 207 HB.

Se recomandă verificarea fibrajului conurilor şi fălcilor la fiecare înlocuire

a matriţelor.

6.5. Tehnologia tratamentelor termice

Pentru realizarea caracteristicilor de exploatare, conurile şi fălcile

sapelor de foraj sunt supuse unor tratamente termice şi termochimice complexe.

Conurile şi butonul fălcii sunt supuse tratamentului de carbonitrurare, urmat de

călire dublă şi detensionare, iar lagărul de alunecare de la baza butonului poate fi

tratat suplimentar prin borurare.

6.5.1. Tehnologia tratamentului termic de carbonitrurare Condiţiile tehnice privind tratamentul termic de carbonitrurare aplicat

sapelor de foraj prevăd următoarele:

concentraţia carbonului în strat va fi Cs = % la falcă şi

C

15,010,09,0 +

−

s = % la conuri, la adâncimea de 0,1...0,2 mm; 15,010,08,0 +

−

la adâncimea x corespunzătoare grosimii stratului, concentraţia

104


carbonului va fi Cx = 0,40% la falcă şi Cx = 0,30 % la conuri.

grosimea x a stratului la butonul fălcii şi la interiorul conurilor, la

piesa finită, în funcţie de diametrul sapei este x = 0,95…2,2 mm;

duritatea stratului carbonitrurat după tratamentul termic complet al

fălcii şi conului va fi de 59...62 HRC cu excepţia sapelor cu diametrul peste 346,1

mm, unde se admite duritatea minimă 58HRC;

stratul carbonitrurat va avea structură martensitică, fără carburi libere

dispuse în reţea;

la conurile cu dinţi frezaţi, duritatea maximă a miezului dinţilor de pe

coroana a 2-a, la 1/3 din înălţime măsurată de la baza dintelui va fi de 40HRC.

Tratamentul de carbonitrurare prezintă următoarele avantaje în comparaţie

cu cementarea (carburarea):

- temperatura de tratament este mai mică (560...8800C) faţă de

temperatura de cementare (900...9300C);

- nu se depune funingine pe suprafaţa pieselor, pe pereţii cuptorului sau

pe elementele de încălzire;

- rezistenţa la uzură a pieselor este mai mare decât în cazul cementării

datorită îmbogăţirii suplimentare a stratului cu azot, având ca efect creşterea

durităţii;

- prezenţa azotului măreşte adâncimea de difuzie a carbonului;

- deformarea pieselor este mai redusă.

Totodată însă prezenţa azotului determină creşterea cantităţii de austenită

reziduală, la călire, impunând introducerea călirii sub zero grade.

În producţia de sape, tratamentul termic se realizează în cuptoare continue,

complet automatizate.

Ciclul de tratament termic al fălcilor (oţel 20MoCrNi 06) este prezentat în

figura 6.7. El se efectuează în cuptoare cu atmosfera controlată tip endoterm.

Aceste atmosfere sunt produse prin reformarea endotermă a gazelor combustibile

în prezenţa aerului, la o valoare a coeficientului de consum de aer cuprinsă între

0,25-0,28 din valoarea stoechiometrică, rezultând endogazul, un amestec de azot

din aer, componentele reducătoare CO şi H2 şi mici cantităţi de CO2, H2O şi CH4.

Tratamentul termic al fălcilor prezintă următoarele particularităţi:

- piesele sunt supuse întâi cementării (carburării) în endogaz cu adaos de

metan, în două etape: cementare la un potenţial de carbon ridicat în endogaz, cu

105


adaos de 8..10% CH4, apoi difuzie până la realizarea procentului prescris de

carbon în strat;

- se adaugă apoi în funcţie în atmosfera de tratament 1...5% NH3, cu

realizarea carbonitrurării (8600C, durata cca. 4 ore);

- după carbonitrurare piesele sunt supuse călirii I direct din cuptor.

Această variantă este permisă datorită faptului că oţelul are un grăunte ereditar fin

(datorită alierii ) şi, pe de altă parte, încălzirea pentru călirea I ar conduce la

pierderea unei cantităţi de azot din strat;

- fălcile sunt supuse călirii II, pentru strat, urmată de detensionare

(revenire joasă).

În urma tratamentului termic, duritatea miezului fălcii, inclusiv a zonei

filetului sapei, este de 215...235HB (Rm=750...800N/mm2).

Ciclul de tratament termic al conurilor prezintă următoarele particularităţi

în raport cu cel al fălcilor:

- introducerea călirii la temperaturi negative (-500C) cu durata de cca. 2

ore, pentru transformarea completă a austenitei în martensită;

- durata revenirii este mai mare.

În urma tratamentului termic, valoarea minimă a rezistenţei la rupere a

miezului conului este de cca. 800 N/mm2.

6.5.2. Tehnologia tratamentului termic de borurare

Borurarea se aplică pentru durificarea lagărului de alunecare de la baza

butonului fălcii, fiind superioară încărcării cu aliaj dur prin rezistenţa la uzare mai

ridicată datorită durităţii mai mari obţinute, prin valoarea mai redusă a

coeficientului de frecare de alunecare şi prin rezistenţa la temperatură.

Difuzia borului în oţel conduce la formarea următoarelor boruri:

- FeB (la suprafaţă, având 16,23 % B), cu duritatea de 1900...2300 HV;

- Fe2B (spre interior, având 8,83%B), cu duritatea de 1230...1680 HV;

- carboboruri, prin substituirea de către bor a carbonului din cementită.

Adâncimea stratului borurat nu depăşeşte de obicei 0,15mm, fiind

influenţată de elementele de aliere.

Borurarea se poate efectua în mediu gazos, lichid, solid şi în plasmă.

Borurarea în mediu gazos prezintă avantajul că mediile gazoase sunt cele

106


mai active, procesul se desfăşoară intens la temperaturi mai joase decât la celelalte

procedee, iar stratul borurat este uniform. Dezavantajul metodei îl reprezintă

toxicitatea mare şi pericolul de explozie al gazelor utilizate.

Borurarea în mediu lichid se poate realiza în două variante: în săruri topite

şi prin electroliza sărurilor topite. Avantajele acestor procedee sunt simplitatea

instalaţiilor şi asigurarea reproductibilităţii rezultatelor. Ca dezavantaje se

menţionează uzarea rapidă a băilor de electroliză, formarea aderenţelor din

topitură la suprafaţa pieselor, limitarea dimensiunii pieselor tratate etc.

Borurarea în pulberi se realizează prin împachetarea pieselor în amestec de

pulberi în containere ermetice, urmată de încălzirea şi menţinerea la temperaturi

ridicate (800...10000C). Avantajele procedeului constau în simplitate, posibilitatea

controlului riguros al temperaturii şi curăţirea uşoară a pieselor după tratament.

Ca dificultăţi se menţionează faptul că unele procedee impun utilizarea

unei atmosfere controlate-hidrogen sau vid. Ca pulberi se folosesc borul,

feroborul, feroboralul, carbura de bor (B4C), boraxul (Na2B4O7) în amestec cu o

umplutură inertă (nisip cuarţos, oxid de magneziu, grafit) pentru prevenirea topirii

şi aglomerării particulelor de pulbere.

Borurarea în plasmă se realizează în ioni de bor, formaţi în urma

descărcării electrice, între piesele supuse borurării, legate la catod şi pereţii

cuptorului, reprezentând anodul. Gazul ionizat este triclorura de bor sau

diboranul. Borurarea ionică permite un control riguros al tratamentului termic, în

strat predominând compusul Fe2B, mai puţin fragil.

Datorită grosimii reduse şi a fragilităţii mari a stratului borurat este necesar

ca acesta să aibă un suport rezistent, realizat prin aplicarea prealabilă a

tratamentului de carburare sau carbonitrurare.

6.6. Tehnologia încărcării cu aliaje dure şi cu aliaje antifricţiune

6.6.1. Încărcarea cu carburi de wolfram

În scopul creşterii rezistenţei la uzura abrazivă, conurile şi spatele

(cozorocul) fălcii se încarcă cu material dur granular pe bază de carbură de

wolfram (denumire comercială - Relit). Grosimea stratului încărcat variază între

107


1...1,5 mm, iar granulaţia medie a carburilor este de 0,5…1,5 mm, în funcţie de

dimensiunea sapei.

Granulele de carbură de wolfram pot fi obţinute prin turnare şi granulare

sau prin sinterizare.

La încărcarea sapelor de foraj se utilizează trei procedee: cu flacără

oxiacetilenică, cu curenţi de înaltă frecvenţă şi cu hidrogen atomic.

Încărcarea cu flacără oxiacetilenică prezintă următoarele particularităţi:

1. Pentru încărcare se utilizează flacăra carburantă cu exces de acetilenă

având raportul lungimilor zonei reducătoare şi nucleului de 3, încărcarea

realizându-se "spre stânga" ( cu sârma înainte).

2. Se întrebuinţează ca fondant boraxul (Na2B4O7 * 1OH2O) sau acidul

boric H3BO4 pentru evitarea porilor şi a neregularităţilor suprafeţei încărcate.

3. Piesa se preîncălzeşte la cca. 3500C folosind flacăra oxiacetilenică neutră.

4. Carburile de wolfram sunt introduse în interiorul unui tub (teacă)

metalic. Acesta se topeşte simultan cu stratul superficial al piesei, sudorul

distribuind carburile metalice prin intermediul mişcărilor imprimate tubului

suport.

5. Controlul dimensional al operaţiei de încărcare se realizează cu

şabloane, iar controlul cantităţii de material dur depus, prin cântărire.

6. Răcirea se realizează lent, prin împachetare în nisip.

Încărcarea cu curenţi de înaltă frecvenţă reprezintă o metodă foarte

productivă, care elimină în mare parte factorul subiectiv privind calificarea

sudorului şi asigură straturi depuse deosebit de uniforme.

Materialul de încărcare este pregătit prin brichetare asociind granule de

material dur, pilitură de fier şi fondanţi şi este aplicat pe suprafaţa de încărcare.

Prin încălzire cu curenţi de înaltă frecvenţă se încălzeşte până la topire

stratul superficial al piesei, care înglobează carburi de wolfram. Adâncimea

stratului se reglează prin intermediul frecvenţei curentului.

Încărcarea cu hidrogen atomic prezintă avantajele utilizării unei surse cu

randament termic ridicat şi al protecţiei carburilor împotriva oxidării, conducând

la suprafeţe deosebit de uniforme ale depunerii. Procedeul se aplică în două

variante: pe suprafaţa umezită cu sticlă solubilă vâscoasă se aplică granule de

carburi după care arzătorul topeşte stratul superficial, sau se folosesc electrozi

tubulari metalici umpluţi cu material granular.

108


6.6.2. Încărcarea cu Stellit Aşa cum s-a arătat anterior, unele porţiuni ale suprafeţelor lagărelor de

alunecare de pe butonul fălcii se încarcă uzual cu aliaj dur pe bază de cobalt de tip

Stellit. Aliajele de tip Stellit, elaborate în anul 1900 şi denumite astfel datorită

strălucirii lor asemănătoare cu cea a stelelor, sunt aliaje pe bază de cobalt, putând

fi împărţite în două categorii: Co-Cr-W-C utilizate la încărcarea butonului fălcii şi

Co-Cr-W(Mo)-Ni(Fe)-C cu adaosuri de Si şi B, utilizate la încărcarea pieselor

supuse uzurii, şocurilor şi temperaturii.

Principalele probleme tehnologice la încărcare cu Stellit sunt următoarele:

- evitarea fisurării stratului depus datorită tensiunilor de contracţie;

- evitarea fisurării metalului de sub depunere, ale cărui duritate şi

rezistenţă sunt foarte ridicate datorită difuziei elementelor de aliere din strat.

Aceste defecte se elimină prin alegerea procedeului de încărcare,

preîncălzire şi tratament termic ulterior.

Tehnologia încărcării cu Stellit prezintă următoarele particularităţi:

1. Metalul de bază trebuie să fie lipsit de rugină, murdărie, grăsimi etc.,

care pot genera porozităţi, fisuri, incluziuni nemetalice şi "fierberea" depunerii. În

acest scop se aplică prelucrarea mecanică, curăţarea chimică sau sablarea.

2. Fisurile, porozităţile, suprapunerile de material etc. ale suprafeţei piesei

se îndepărtează prin prelucrare mecanică.

3. Pentru prevenirea fisurării stratului suport, fălcile se preîncălzească la

600...6500C cu evitarea oxidării (flacăra carburantă sau cuptor cu atmosferă

controlată).

4. Încărcarea se poate realiza prin următoarele procedee: cu flacără

oxiacetilenică (aplicat uzual), la care diluţia cu metalul de bază este sub 5%, cu

electrozi înveliţi (diluţia 15..25%), prin procedeul WIG (diluţia 7...25%), cu jetul

de plasmă, (diluţia 5...15%) şi prin procedee automate (sub strat de flux sau în

atmosferă de gaze protectoare).

Încărcarea cu flacără oxiacetilenică se realizează utilizând flacăra

carburantă, prin procedeul "spre stânga", sau cu sârma înainte. Depunerea se poate

realiza cu unul sau două straturi.

După încărcare, fălcile se răcesc lent în nisip preîncălzit, argilă sau flux

109


pentru sudare.

6.6.3. Armarea sapelor cu ştifturi din carburi metalice

Ştifturile pentru armarea conurilor sapelor de foraj sunt realizate prin

sinterizare din pulbere de carbură de wolfram cu liant cobalt în proporţie de

11...16%. Fixarea ştifturilor se poate realiza prin două procedee: prin presare şi

prin lipire. În prezent se utilizează presarea, asamblarea prin lipire aplicându-se la

sapele monolit, la coroanele şi sapele de dimensiuni mici utilizate în special la

cercetări geologice.

Asamblarea ştifturilor prin presare impune realizarea unei precizii de

prelucrare ridicate a ştifturilor şi alezajului pentru garantarea strângerii prescrise.

Strângerea superioară valorii optime conduce la fisurarea ştiftului în exploatare,

iar o strângere mică poate conduce la depresarea ştiftului în timpul forajului.

Rugozitatea ştiftului şi alezajului este Ra = 0,8 µm, iar precizia

dimensională corespunde claselor 8...9 ISO, cu realizarea unui ajustaj cu strângere

"za" sau "zb", în funcţie de diametrul ştiftului.

Asamblarea se realizează prin presare, la rece, forţa de presare fiind de

circa 30...70kN.

Armarea ştifturilor prin lipire se realizează utilizând ştifturile cu secţiunea

poligonală (octogonală), fixate prin lipire tare. Principalele probleme tehnologice

ridicate de aplicarea acestui procedeu sunt stabilitatea termică a ştifturilor,

alegerea aliajelor de lipire, precizia de fabricaţie a ştifturilor si alezajelor şi

tehnologia de lipire.

La încălzirea ştifturilor la temperaturi peste 7000C acestea suferă un proces

de oxidare a cărui intensitate creşte cu temperatura.Ca urmare, se recomandă

aliaje de lipire cu temperatura de topire scăzută, reducerea duratei procesului şi

folosirea atmosferei protectoare. Aliajele pentru lipire tare folosite uzual sunt de

tipul Cu-Zn, fiind standardizate mărcile Cu 58 Zn 900 (58...62% Cu; 0,2...0,3%

Si, rest Zn) şi Cu 29 Zn 900 (59...61% Cu; 0,2...0,3%Si; 0,8...1,2% S in rest Zn)

conform STAS 294-82. Temperatura inferioară de topire este de 9000C. Se pot

utiliza şi aliaje de argint (50%Ag; 15,7%Cu; 1%Zn; 3,1 % Ni), care sunt însă

scumpe şi deficitare.

Jocul radial optim dintre ştift şi alezaj este de 0,15 mm, obţinându-se însă

lipituri rezistente în limite largi ale jocului, cuprins între 0,05...0,5 mm.

110


Tehnologia de lipire cuprinde următoarele operaţii: curăţare, introducerea

ştiftului în alezaj, aplicarea boraxului (Na2B4O7) deshidratat ca fondant, încălzirea

locală a ambelor piese cu flacără oxiacetilenică neutră şi adăugarea aliajului de

lipire. Durata maximă a procesului nu trebuie să depăşească patru minute, pentru a

evita degradarea ştiftului.

6.6.4. Încărcarea lagărelor cu aliaj antifricţiune Aşa cum s-a arătat, pe lagărele de alunecare ale conurilor se depun aliaje

antifricţiune, forma şi dimensiunile depunerilor depinzând de tipul sapei.

Depunerile se realizează înainte de tratamentele termochimice şi termice

aplicate conurilor. Încărcarea se realizează în alveole (excavaţii) practicate pe

suprafaţa frontală (umărul) conului şi pe suprafaţa cilindrică a lagărului de

alunecare de diametru mare.

Aliajele antifricţiune depuse pe căile lagărelor de alunecare ale conurilor

pot fi:

- aliaje Ag-Mn, cu 15% Mn;

- aliaje Cu-Fe-Al cu 15% Fe, 13,5 Al, restul cupru;

- aliaje Cu-Mn, cu 15...25% Mn ş.a.

Se utilizează două procedee de încărcare: cu flacără oxiacetilenică şi cu arc

electric (WIG-Wolfram Inert Gas).

Încărcarea prin procedeul WIG se realizează manual sau mecanizat, arcul

electric şi materialul de adaos deplasându-se simultan. După fiecare depunere în

alveolă conul se roteşte astfel încât o nouă alveolă este adusă în poziţia de

încărcare.

6.7. Tehnologia prelucrării mecanice

6.7.1. Probleme tehnologice

Condiţiile tehnice severe impuse sapelor cu trei conuri, precum şi

cerinţele de productivitate ridică probleme tehnologice deosebite pentru

prelucrarea mecanică a elementelor componente ale sapei şi pentru tehnologia

montajului. În continuare se evidenţiază probleme specifice ale procesului

111


tehnologic de fabricaţie a sapelor cu trei conuri.

Probleme de bazare. Principalele dificultăţi privind bazarea survin la

prelucrarea fălcii, datorită formei sale complexe şi a corelaţiilor impuse între

diferite dimensiuni (fig. 6.7).

Fig. 6.7. Geometria unei fălci

Următoarele suprafeţe ale fălcii joacă rolul de baze în procesul tehnologic

de fabricaţie:

- suprafeţele plane la 1200, A şi orificiul pentru ştiftul de centrare, B,

jucând rolul de baze de montaj la asamblarea sapei, fiind baze tehnologice

fundamentale;

- căile de rulare ale rolelor (C), bilelor (D) şi a lagărului de alunecare

(E), jucând rolul de baze de montaj şi fixare pe buton a conului (baze

fundamentale);

- suprafaţa canalului executat în buton, F, jucând rolul de bază

112


tehnologică ajutătoare la montaj deoarece prin interiorul său se introduc bilele;

- suprafaţa alezajului în care se introduce duza sapei, G, joacă rolul de

bază de montaj, reprezentând o bază tehnologică ajutătoare.

Toate suprafeţele menţionate au un rol hotărâtor în realizarea preciziei

ansamblului sapei de foraj, fiind corelate între ele prin legăturile dimensionale.

Se pot utiliza ca baze în procesul tehnologic suprafeţele la 1200 împreună

cu alezajele pentru ştifturi de centrare, precum şi găurile de centrare executate în

axa butonului prelucrat între vârfuri ca piesă tip arbore. Ca urmare, s-au

dezvoltat următoarele două sisteme de bazare la prelucrarea fălcilor:

1. Utilizarea a trei rânduri de baze tehnologice:

a. bazarea feţele la 1200 neprelucrate;

b. bazarea fălcii cu trei vârfuri de centrare, două laterale butonului

şi unul în coada fălcii (fig. 6.8a);

c. bazarea butonului între vârfuri (fig. 6.8 b).

2. Utilizarea ca baze unice pentru toate prelucrările a feţelor la 1200 şi a

alezajelor pentru ştifturile de centrare. La prima operaţie, în cadrul căreia se

prelucrează suprafeţele de bazare, se utilizează ca bază brută spatele fălcii, aşa

cum se exemplifică în fig. 6.9.

Fig. 6.8. Baze tehnologice la prelucrarea fălcii:

a – bazarea în trei vârfuri; b – bazarea butonului între vârfuri

113


Fig. 6.9. Bazarea pe spatele neprelucrat al fălcii

Problemele de bazare sunt mai simple în cazul conurilor, care reprezintă

piese de rotaţie. Căile de rostogolire şi de alunecare ale lagărelor constituie baze

tehnologice fundamentale, acestea determinând poziţia conului în raport cu

suprafeţele omologe ale butonului fălcii.

Asigurarea preciziei şi rugozităţii căilor de rulare. Aşa cum rezultă din

desenele conului şi fălcii (fig. 6.10 şi 6.11), căile de rulare trebuie să aibă precizia

corespunzătoare claselor 7-8, iar rugozitatea Ra=0,8µm, ceea ce impune

rectificarea ca ultimă operaţie.

Datorită diametrului mic al alezajului conului, care limitează diametrul discului de

rectificat, pentru realizarea vitezei optime de aşchiere sunt necesare turaţii foarte

ridicate ale piesei, precum şi controlul automat al realizării dimensiunilor.

114


Fig. 6 10. Desen de execuţie pentru un tip de con

Fig. 6.11. Desen de execuţie pentru zona butonului fălcii

Asigurarea cerinţelor de productivitate. Tehnologia de prelucrare a

sapelor este organizată în flux, prin diferenţierea operaţiilor sau prin concentrarea

operaţiilor. Precizia şi productivitatea maxime se realizează la prelucrarea pe linii

automate prin concentrarea operaţiilor pe maşini unelte agregat şi cu comandă

program.

6.7.2. Procesul tehnologic de fabricare a fălcii

Se pot utiliza două variante ale procesului tehnologic: prin diferenţierea

operaţiilor şi prin concentrarea operaţiilor.

Prelucrarea prin diferenţierea operaţiilor. La această variantă de proces

tehnologic se folosesc succesiv cele trei sisteme de bazare menţionate: bazare pe

feţele la 1200, bazare între trei vârfuri şi bazare între două vârfuri de centrare

dispuse pe axa butonului, prelucrarea efectuându-se pe un număr relativ mare de

maşini unelte, în succesiunea operaţiilor prezentată în continuare.

1. Realizarea primului rând de baze tehnologice prelucrate - găurile laterale

ale butonului şi cea din coada fălcii (fig. 6.8a) – folosind schema de bazare

prezentată în figura 6.9.

2. Executarea următoarele operaţii cu bazarea în trei vârfuri de centrare:

115


- Frezarea feţelor la 1200 din una sau din două aşezări;

- Găurirea alezajelor pentru ştifturile de centrare ale fălcilor;

- Prelucrarea feţei frontale a butonului şi executarea găurilor de

centrare în axa butonului (fig. 6.8 b).

3. Efectuarea următoarelor prelucrări folosind ca bază de aşezare feţele

(prelucrate) la 1200:

- prelucrarea alezajului pentru duza de spălare;

- prelucrarea camerei de ungere;

- prelucrarea spatelui fălcii;

- executarea canalului pentru introducerea bilelor (fig 6.12 a);

4. Fixarea unui dop în canalul pentru introducerea bilelor pentru asigurarea

continuităţii căii de rulare după prelucrare (fig. 6.11);

5. Prelucrarea prin strunjire a butonului (6.12 b) cu bazarea între vârfuri;

6. Încărcarea cu material dur a butonului;

7. Rectificarea de degroşare a butonului ;

8. Tratamentul termic de carbonitrurare;

9. Rectificarea de finisare a butonului (bazarea tot între vârfuri).

Fig. 6.12. Faze de prelucrare a fălcii.

Prelucrarea prin diferenţierea operaţiilor, cu utilizarea a trei sisteme de

bazare, prezintă următoarele dezavantaje:

apariţia erorilor la poziţia relativă a suprafeţelor prelucrate în cadrul

diferitelor sisteme de bazare. Un exemplu caracteristic îl reprezintă dificultatea

realizării poziţiei relative dintre calea de rulare pentru bile-prelucrată la bazarea

butonului între vârfuri şi canalul pentru introducerea bilelor, prelucrat la bazarea

fălcii pe feţele la 1200. Prin utilizarea unei baze unice la ambele operaţii, de

exemplu la bazarea între vârfuri a butonului, se poate asigura riguros poziţia

116


relativă a celor două suprafeţe, eliminând astfel numeroasele rebuturi la această

prelucrare;

la efectuarea controlului final al fălcii nu este posibilă utilizarea

aceloraşi baze ca la prelucrarea mecanică, deoarece unele dintre acestea se elimină

pe parcursul prelucrării (de exemplu găurile de centrare de pe suprafaţa laterală a

butonului), fapt ce introduce erori de măsurare a fălcii.

Prelucrarea prin concentrarea operaţiilor urmăreşte utilizarea unui

număr minim de baze, cu prelucrarea pe un număr minim de maşini unelte

specializate.

Ca sistem unic de bazare se recomandă feţele la 1200 şi alezajele ştifturilor

de centrare, deoarece acestea reprezintă totodată şi bazele tehnologice de montaj

ale sapei. În figura 6.13 se prezintă tehnologia de prelucrare a feţelor la 1200 şi a

alezajelor pentru ştifturi pe o maşină unealtă agregat cu patru posturi de lucru: 1-

frezarea de degroşare a feţelor; 2-frezarea rostului pentru sudură; 3-prelucrarea

alezajelor pentru ştifturi; 4-frezarea de finisare a feţelor la 1200.

Fig. 6.13. Prelucrarea fălcii prin concentrarea operaţiilor

În continuare, prelucrarea poate decurge în următoarele două variante:

- efectuarea tuturor operaţiilor, inclusiv prelucrarea butonului, utilizând

bazarea pe feţele la 1200, soluţie practicată pe plan mondial;

- efectuarea operaţiilor de prelucrare a corpului fălcii utilizând bazarea

pe feţele la 1200, iar prelucrarea butonului efectuându-se pe strunguri cu comandă

117


numerică, prin concentrarea operaţiilor, cu bazarea între vârfuri (soluţie practicată

în ţara noastră). Cu excepţia prelucrării suprafeţelor de bazare şi a alezajului

pentru duza de spălare, restul prelucrărilor se desfăşoară în succesiunea specifică

procesului tehnologic prin diferenţierea operaţiilor.

Prelucrarea prin concentrarea operaţiilor este foarte avantajoasă şi în cazul

prelucrării alezajului duzei pentru spălare, care cuprinde un număr relativ mare de

faze. Aceste prelucrări se efectuează pe o maşină agregat specializată, cu bazarea

fălcii pe feţele la 1200.

6.7.3 Procesul tehnologic de prelucrare a conului Conul reprezintă o piesă de rotaţie axial simetrică, astfel încât bazarea la

prelucrările mecanice se realizează, utilizând suprafaţa exterioară ca bază la

prelucrarea suprafeţelor interioare şi invers.

Succesiunea prelucrărilor unui con cu ştifturi insertate şi lagăr de alunecare

la baza butonului cuprinde, spre exemplificare, următoarele operaţii principale:

1. Strunjirea de degroşare la interior, cu bazare pe suprafaţa

exterioară;

2. Strunjirea de degroşare la exterior, cu bazarea pe suprafaţa

interioară;

3. Prelucrarea alveolelor pe calea de rulare;

4. Încărcarea alveolelor cu material antifricţiune;

5. Strunjirea de finisare la interior;

6. Strunjirea de finisare la exterior;

7. Tratamentul termic;

8. Prelucrarea alezajelor pentru introducerea ştifturilor;

9. Presarea ştifturilor;

10. Rectificarea suprafeţelor interioare.

6.8. Tehnologia de asamblare şi filetare a sapei

Probleme tehnologice la montarea sapei. Montarea şi fixarea conului pe

buton ridică problema asigurării posibilităţii introducerii bilelor şi a continuităţii

căii de rulare. Aşa cum a fost arătat anterior, acestea se realizează prin

118


introducerea în canalul pentru bile a unui dop a cărui poziţie este determinată cu

ajutorul unui ştift, ambele fiind fixate prin suduri provizorii, (fig.6.11), astfel că

dopul se prelucrează şi se tratează termic împreună cu falca.

Montarea conului pe falcă. Pentru montarea conului pe falcă se extrage

dopul care închide calea de rulare, iar după introducerea bilelor el se fixează prin

sudură în poziţia iniţială. Respectarea condiţiilor de precizie se asigură prin

utilizarea metodei sortării la împerecherea conurilor cu fălcile, la alegerea rolelor

şi bilelor necesare. După fixarea conului, acesta trebuie să poată fi rotit cu mâna.

După efectuarea controlului, se frezează spatele fălcii astfel încât se

înlătură adaosul tehnologic (fig. 6.8b ) care a permis realizarea bazării între

vârfuri a butonului fălcii

Asamblarea fălcilor sapelor. Se realizează având ca baze de montaj feţele

la 1200 şi ştifturile de centrare, iar montajul final se realizează prin sudare.

După montarea conului pe falcă se introduc ştifturi în alezajele de pe feţele

la 1200 ale fălcilor, se montează cele trei fălci şi se fixează provizoriu cu ajutorul

unui inel de strângere. Operaţiile de sudare se pregătesc prin curăţirea rostului

pentru sudare prin polizare şi degresare chimică. (soluţie de 3% sodă calcinată)

Fălcile sapelor se sudează electric, manual, cu electrozi înveliţi, prin trei

cusături laterale şi trei cusături sub boltă, executate din direcţia conurilor.

Numărul de straturi creşte odată cu creşterea dimensiunii sapei.

În timpul asamblării prin sudare, un efect secundar nedorit este încălzirea

căilor de rulare ale lagărelor şi a garniturilor de etanşare la sapele cu lagăre etanşe.

Cercetările au evidenţiat faptul că în timpul sudării temperatura lagărelor atinge

valori de 200...2600C şi se menţine pe o durată de cca. 20 min. La aceste

temperaturi garnitura de cauciuc se degradează şi duritatea căilor de rulare se

reduce de la 730 HV la 650 HV. De aceea s-au impus măsuri speciale de sudare,

care să evite depăşirea temperaturii de 1000C în lagărele sapei.

În acest scop, după executarea fiecărui strat de la cele trei cusături în

poziţie orizontală, se practică răcirea intermediară a sapei prin introducerea

conurilor în apă. Temperatura maximă atinsă în aceste condiţii între straturile

succesive este de 650C.

Prelucrarea filetului sapei. Filetul sapei (îmbinare cu umăr) se execută

prin strunjirea pe strunguri automate. Principala problemă tehnologică o

reprezintă bazarea, care trebuie să asigure coaxialitatea filetului cu axa sapei în

119


condiţiile în care celei trei fălci sunt asamblate prin sudare.

Prelucrarea cepului sapei şi filetarea acestuia se realizează prin strunjire, prin

fixarea sapei în dispozitivul schematizat în figura 6.14. ce foloseşte ca suprafeţe

de bazare spatele fălcilor şi puncte de reazem de pe suprafeţele exterioare ale

conurilor.

Fig. 6.14. Fixarea sapei la operaţia de strunjire şi filetare a cepului

Prelucrarea şi controlul filetului îmbinării cu umăr se efectuează conform

metodologiei prezentate la capitolul 4.

După controlul final se aplică operaţiile uzuale de conservare şi ambalare.

120

Capitolul 7

FABRICAREA UTILAJULUI PETROCHIMIC SI DE RAFINĂRII

7.1. Clasificarea utilajului petrochimic şi de rafinării Elementele utilajului petrochimic şi de rafinării (UPR) se pot împărţi în

funcţie de rolul funcţional în următoarele categorii:

- aparate de schimb de căldură între două medii de lucru (schimbătoare

de căldură, condensatoare, vaporizatoare);

- aparate de schimb de masă în care mediile de lucru se află în contact

direct, realizând schimb de masă prin reacţii chimice şi implicit schimb de căldură

(coloane de rectificare, coloane de cracare etc.);

- reactoare; sunt incinte în care au loc reacţii chimice la temperaturi şi

presiuni ridicate, de obicei, în prezenţa catalizatorilor;

- aparate de încălzire cu flacără ( cuptoare tubulare, cazane etc.);

- aparate pentru separarea şi purificarea produselor; (filtre, decantoare

separatoare de gaze etc.);

- amestecătoare;

- rezervoare de depozitare ( cilindrice, sferice, tip “picătură).

In funcţie de gabarit:

- aparatură gabaritică – ce se poate fabrica în unităţi cu dotare uzuală

şi pot fi transportate fără restricţie pe toate căile de comunicaţii;

- aparatură negabaritică (agabaritică) ce nu pot fi transportate pe căile

de comunicaţie în condiţii normale; dacă nu sunt depăşite substanţial

dimensiunile de gabarit reglementate, transportul se poate realiza în anumite

condiţii (alegerea mijlocului de transport corespunzător şi a traseului convenabil,

obţinerea aprobărilor de la autorităţile de resort, organizarea corespunzătoare a

transportului). Dacă dimensiunile utilajului respectiv nu permit adoptarea acestei

soluţii este necesară reproiectarea sa astfel încât să poată fi realizat în uzină pe

Gheorghe Zecheru, Gheorghe Drăghici

părţi, transportabile; în uzină se face un montaj de probă, urmând ca asamblarea

definitivă să se realizeze la locul de exploatare.

După grosimea peretelui:

- aparate cu perete subţire la care grosimea s < 36 mm;

- aparate cu perete gros la care s > 36 mm.

Limita de 36 mm este stabilită convenţional şi marchează schimbări

importante în tehnologiile de fabricaţie ce se aplică.

Condiţiile de lucru luate în considerare prin temperatura de exploatare,

presiunea de lucru şi caracteristicile mediului de lucru influenţează condiţiile de

proiectare, execuţie şi control. Aceste aspecte sunt reglementate strict prin norme

ale unor organisme specializate cu rol de control şi reglementare în domeniu, cum

este Inspecţia de Stat pentru Controlul Cazanelor, Recipientelor sub Presiune şi

Instalaţiilor de Ridicat – ISCIR.

7.2. Particularităţile fabricaţiei UPR şi structura proceselor tehnologice

Particularităţile fabricaţiei acestor aparate tehnologice sunt generate de

forma şi dimensiunile componentelor, caracterul producţiei, tipul semifabricatelor,

ponderea unor operaţii tehnologice, tipul utilajelor de producţie, rolul acestora etc.

Câteva particularităţi sun prezentate în continuare.

1. Componentele UPR sunt în mod uzual recipiente sub presiune cu

gabarite mari şi forme preponderent cilindrice.

2. Fabricarea se realizează în condiţiile unei producţii individuale sau

chiar de unicat; pe baze statistice s-a stabilit că numai 5…10% din produsele uni

întreprinderi se fabrică în mod continuu, 50% nu se repetă niciodată, iar celelalte

se repetă la intervale de 2…4 ani sau întâmplător pentru înlăturarea efectelor unor

accidente tehnice.

3. Semifabricatele laminate (table, ţevi, profile) au ponderea cea mai

însemnată (aproape 85%) în realizarea elementelor UPR. Celelalte tipuri de

semifabricate (turnate, forjate, matriţate, prelucrate mecanic) se folosesc în

procent de 4…6% fiecare.

4. In procesul de fabricaţie se folosesc atât utilaje staţionare grele (prese ,

valţuri, strunguri carusel, raboteze) cât şi unele utilaje mobile tipice (surse de

122

Fabricarea utilajului petrochimic şi de rafinării

curent pentru sudare, maşini de polizat, maşini de găurit etc.)

5. Instalaţiile şi utilajele de ridicat (poduri rulante, macarale) îndeplinesc

şi funcţii de fabricaţie pentru susţinerea şi ghidarea semifabricatelor la unele

operaţii (îndreptare, vălţuire, sudare).

6. Operaţia principală a întregii fabricaţii este sudarea (manuală cu

electrozi înveliţi, sub strat de flux, în atmosferă protectoare etc.), procedeu

caracterizat prin productivitate scăzută, chiar în cazul variantelor automatizate sau

robotizate, ceea ce influenţează productivitatea întregii fabricaţii.

Pentru creşterea productivităţii se iau măsuri cum ar fi:

- asigurarea interschimbabilităţii, standardizarea şi tipizarea elementelor

componente (flanşe, talere pentru coloane) şi a unor subansamble;

- tipizarea proceselor tehnologice după asemănarea constructivă şi

tehnologică, diferenţierea acestora realizându-se după dimensiunile elementului

fabricat;

- luarea în consideraţie a deformaţiilor la sudare şi realizarea montajului

înainte de sudare în poziţii ale elementelor astfel încât după sudare să capete

poziţia corectă, reducându-se ponderea operaţiilor de îndreptare;

- mecanizarea, automatizarea sau chiar robotizarea unor operaţii

tehnologice;

- fabricarea elementelor şi subansamblelor tipizate (garnituri, flanşe,

ţevi cu aripioare) în sectoare specializate, ceea ce permite organizarea unei

producţii de serie.

Aspectele prezentate mai înainte conduc la următoarea structură generală a

proceselor tehnologice de fabricarea aparaturii petrochimice şi de rafinării:

- prelucrări pregătitoare (curăţirea semifabricatelor, îndreptare, trasare

debitare, pregătirea marginilor);

- prelucrări prin deformare (curbarea tablelor, profilelor şi ţevilor,

ambutisare, presare etc.);

- montajul în vederea sudării;

- asamblarea prin sudare;

- tratamente termice post-sudare;

- asamblarea finală;

- controlul final de calitate.

In cadrul acestor procese există şi operaţii de prelucrare mecanică prin

123


aşchiere, fie ca operaţii pregătitoare cum ar fi prelucrarea marginilor în vederea

sudării, fie în cadrul unor procese tehnologice de obţinere a unor piese ce intră în

componenţa utilajului.

7.3. Interschimbabilitatea în construcţia UPR

Problema interschimbabilităţii în cazul aparaturii petrochimice şi de

rafinării are două nivele de abordare:

- interschimbabilitatea interioară care se referă la respectarea

prescripţiilor dimensionale intermediare ce se realizează în cursul procesului

tehnologic;

- interschimbabilitatea exterioară care se referă la dimensiunile finale

de legătură, importante pentru montajul şi exploatarea utilajului.

Complexitatea problemei şi insuficienţa datelor statistice nu a permis

elaborarea unui sistem de toleranţe şi ajustaje reglementat prin standarde

internaţionale aşa cum este sistemul ISO pentru piesele obţinute prin prelucrare

mecanică. Există totuşi câteva principii generale pe baza cărora se stabileşte dacă

dimensiunea de bază a unui element este diametrul interior sau diametrul exterior .

Se alege diametrul interior ca dimensiune de bază în cazul elementelor de

tip coloană sau schimbătoare de căldură care conţin la interior alte componente; în

această situaţie indiferent de grosimea peretelui dimensiunile componentelor care

se montează în interior nu se schimbă (figura 7.1a).

Se alege diametrul exterior ca dimensiune de bază în cazul conductelor şi

al recipientelor cu D< 500 mm care pot fi realizate şi din ţeavă; indiferent de

grosimea peretelui dimensiunile alezajelor flanşelor sau al altor elemente care se

montează la exterior este acelaşi pentru o dimensiune de bază, indiferent de

grosimea peretelui (fig. 7.1b).

Fig. 7.1. Stabilirea dimensiunii de baza D

a – diametrul interior; b – diametrul exterior

124


Din punct de vedere al preciziei, la stabilirea toleranţelor şi a poziţiei

câmpurilor de toleranţă se ţine seama de faptul că în construcţia UPR se folosesc

atât elemente din semifabricate deformate plastic sau turnate cât şi piese

prelucrate mecanic. Deşi în mod frecvent toleranţele ating valori de ordinul

milimetrilor, specificitatea proceselor de asamblare prin sudare şi dimensiunile

mari generează dificultăţi în respectarea limitelor impuse.

In cazul îmbinărilor cap la cap (îmbinarea cea mai frecventă) toleranţa T

este dependentă de grosimea s a componentelor, iar abaterile sunt simetrice; uzual

se prescrie:

Ai = −0,1s; As = 0,1s, deci T = 0,2 s (7.1)

In practică se verifică denivelarea ∆ cu ajutorul unui şablon, aşa cum

sugerează schiţa din figura 7.2 a; respectarea toleranţei conform relaţiei (7.1)

implică: ∆ ≤ 0,1s.

La grosimi mari, este posibil ca valorile ∆ ≤ 0,1s ale denivelării să conducă

la valori care afectează secţiunea îmbinării sudate (fig. 7.2 b); Din considerente

de asigurare a rezistenţei mecanice, valorile maxime se limitează la ∆max = 3 mm

la sudurile longitudinale şi ∆max = 5 mm la sudurile circulare.

Fig. 7.2. Abaterile îmbinărilor cap la cap:

a – verificarea cu ajutorul şablonului; b – reducerea secţiunii utile a îmbinării datorită denivelării

In cazul recipientelor de diametru mare se prescriu abateri şi la forma

circulară a virolelor. Abaterea trebuie să nu depăşească 0,01D la virolele rigide

(raportul s/D > 0,01), iar la virolele nerigide (raportul s/D < 0,01) abaterea de la

forma circulară se limitează la 0,015D.

Dacă o virolă se realizează din mai multe table, sau corpul recipientului

(mantaua) necesită mai multe virole, pentru respectarea prescripţiilor

dimensionale se introduc elemente de compensare ale căror dimensiuni se

stabilesc prin măsurarea dimensiunilor efective obţinute la asamblare.

125


Asamblarea prin sudare impune ca la îmbinările diferitelor elemente tip

arbore cu elemente tip alezaj din construcţia UPR să se utilizeze numai ajustajele

cu joc. Din punct de vedere al procedeului prin care au fost obţinute piesele ce

formează ajustajul pot fi următoarele situaţii:

- ambele piese realizate prin sudare;

- piesa tip alezaj sudată, piesa tip arbore laminată (ţeavă);

- piesa tip alezaj sudată, piesa tip arbore prelucrată prin aşchiere (placa

tubulară montată în corpul schimbătorului de căldură);

- piesa tip alezaj prelucrată prin aşchiere, piesa tip arbore laminată

(ţevile fixate în placa tubulară).

Deoarece abaterile sunt simetrice în majoritatea cazurilor, rezultă că

piesele care formează un ajustaj în aceste condiţii nu pot avea aceeaşi dimensiune

nominală. Cunoscând dimensiunea unei componente şi jocul minim se poate

calcula valoarea dimensiunii nominale a celeilalte componente pe baza schiţei şi

relaţiilor prezentate în figura 7.3.

Fig. 7.3. Toleranţele asamblărilor cu joc şi dimensiunile nominale ale componentelor

7.4. Semifabricate şi adaosuri de prelucrare

In construcţia UPR se folosesc cu precădere table, ţevi şi profile laminate.

Alegerea tipului şi dimensiunilor semifabricatelor se face după criterii tehnico-

economice în funcţie de forma şi dimensiunile aparatului, condiţiile tehnice de

execuţie, sortimentele disponibile şi costul acestora. Se urmăreşte pe de o parte

reducerea sortimentelor de laminate, iar pe de altă parte reducerea cantităţii de

deşeuri rezultate.

Gama sortimentală a tablelor cuprinde table cu grosime s < 150 mm, lăţime

126


l = 1800…4000 mm şi lungime L = 4…12 m. La table este importantă toleranţa la

grosimea s, deoarece abaterile la lungime sau lăţime nu influenţează precizia

reperelor ce se obţin prin debitare din semifabricatul laminat.

Dacă debitarea se face prin procedee termice iar marginile se supun ulterior

prelucrării mecanice se prevăd adaosuri de prelucrare ce ţin seama de

imperfecţiunile tăieturii şi de stratul de metal afectat termic. Adaosul total simetric

2An se calculează cu relaţia:

2An = T + 2(Rz + m + p), (7.2)

unde T este toleranţa totală la dimensiunea respectivă a semifabricatului,

Rz − rugozitatea suprafeţei după tăiere, m – stratul de metal afectat termic,

p – abaterea de la planeitate a tăieturii.

Ţevile utilizate în construcţia UPR sunt în mod uzual ţevi laminate, dar se

folosesc şi ţevi sudate pe generatoare. Toleranţele se prescriu la diametrul exterior

al ţevii, iar la grosimea peretelui, se prescriu abateri sub formă de procent din

grosimea nominală.

7.5. Operaţii pregătitoare

7.5.1. Deconservarea şi curăţarea semifabricatelor

In timpul fabricării, transportului şi depozitării semifabricatele se acoperă

cu oxizi, rugină uleiuri, impurităţi mecanice. Unor produse mai sensibile la

acţiunea factorilor externi li se aplică după fabricare operaţii de conservare care

constau în mod obişnuit din acoperirea cu diverse substanţe de protecţie.

Deoarece aceste substanţe nemetalice care pot ajunge în cusătura

îmbinărilor sudate influenţează în negativ calitatea acestora, este necesară

înlăturarea lor înainte de introducerea materialelor în procesul tehnologic.

Operaţiile de deconservare şi curăţare trebuie să asigure înlăturarea

impurităţilor cel puţin pe porţiunile din jurul rosturilor pentru sudare pe lăţimi de

peste 20…50 mm. Principalele metode de deconservare sunt:

- îndepărtarea mecanică a unsorii sau foliilor cu ajutorul unor răzuitoare;

- suflare cu abur;

- spălare cu apă caldă;

- ştergerea cu produse textile şi solvenţi;

127


- suflare cu aer comprimat.

Curăţarea se realizează:

- mecanic cu ajutorul discurilor abrazive, perii metalice sablare cu alice;

- termic prin încălzire cu flacără oxiacetilenică la t > 150o C astfel că

rugina se deshidratează, materialele organice ard, iar oxizii şi impurităţile

mecanice se desprind şi se îndepărtează uşor la răcire datorită contracţiei diferită

de a metalului;

- chimic prin pulverizare sau cufundare în soluţii de acizi sau baze care produc

decaparea suprafeţelor ce trebuie apoi spălate abundent cu apă pentru neutralizare;

condiţiile de lucru sunt mai grele, iar procedeele sunt poluante pentru mediu.

7.5.2. Îndreptarea semifabricatelor

Datorită rigidităţii scăzute în timpul manipulării şi transportului tablele şi

profilele utilizate ca semifabricate pentru UPR se deformează necontrolat, ceea ce

impune introducerea operaţiilor de îndreptare. Utilizarea semifabricatelor deformate

generează abateri de formă care pot afecta stabilitatea mecanică în exploatare a

produselor respective.

Cantitatea de semifabricate ce trebuie supusă îndreptării creşte cu

reducerea grosimii s după cum urmează:

Grosimea s a tablei Cantitatea de semifabricate îndreptată s > 12 mm 10%

6 < s < 12 mm 50% 2 < s < 6 mm 90%

s < 2 mm 100%

Îndreptarea se realizează prin încovoierea semifabricatului în sens contrar

abaterii de la forma iniţială, astfel încât local să se depăşească limita de curgere a

materialului, iar după încetarea acţiunii solicitării exterioare, materialul să revină

elastic la forma plană. Valoare momentului încovoietor ce trebuie aplicat depinde

de curbura iniţială K0 = 1/R0 şi de caracteristicile mecanice ale materialului.

Îndreptarea pe prese. Se realizează prin deformarea în sens invers abaterii

pe prese la care este posibilă modificarea distanţei dintre reazemele pe care se

aşează semifabricatul. Metoda se aplică în special la profile deoarece

productivitatea şi precizia sunt scăzute şi există riscul ca în zonele de contact ale

semifabricatului cu elementele presei să apară striviri ale stratului superficial.

128


Fig. 7.4. Îndreptarea profilelor pe prese

Îndreptarea pe maşini cu role. Se realizează prin deformarea elasto-

plastică a materialului la trecerea sa printre două rânduri de role dispuse în

zig-zag. (fig. 7.5). Micşorarea puternică a curburii are loc la trecerea printre

primele trei role unde se realizează pregătirea îndreptării printr-un un ciclu

complet de curbare revenire cu deformaţii uniforme. In continuare rolele sunt

astfel dispuse încât amplitudinea deformării descreşte pentru ca la ieşire tabla să

fie plană.

Fig. 7.5. Îndreptarea tablelor pe maşini cu role

Maşinile de îndreptat cu role au 5…17 role cu diametrul D = (0,9…0,95)t,

unde t este pasul de dispunere a rolelor. Viteza de îndreptare este v = 0,1…1,5

m/s, în funcţie de grosimea s a tablelor ce se îndreaptă.

Calitatea bună a îndreptării se datorează în special forţelor de întindere ce apar la

trecerea tablei printre role.

Pentru îndreptarea profilelor se folosesc maşini cu trei role inferioare care

sunt antrenate şi patru role superioare dintre care două sunt de ghidare. Profilul

rolelor trebuie să corespundă profilului semifabricatului îndreptat.

129


7.5.3. Trasarea semifabricatelor Trasarea are drept scop materializarea conturului piesei finite sau

desfăşuratei acesteia pe semifabricat. In funcţie de forma şi dimensiunile pieselor

se întocmeşte o schiţă de amplasare numită plan de decupare. Pentru obţinerea

unor planuri de decupare care conduc la un consum minim de material în prezent

se utilizează programe de calculator specializate.

In funcţie de volumul producţie metodele de trasare sunt:

- trasarea pe baza planelor de decupare elaborate de serviciul tehnologic

al unităţii productive; metoda se aplică în cazul desfăşuratelor complicate sau al

producţiei de serie;

- trasarea pe baza desenului de execuţie al piesei; în acest caz întâlnit în

producţia individuală este necesar să se determine în atelierul de trasaj forma şi

dimensiunile desfăşuratelor şi să se decidă asupra amplasării acestora pe

semifabricatul tablă.

Forma şi dimensiunile desfăşuratelor se determină pe baza egalităţii dintre

aria elementului de aparatură (virolă sau fund) şi aria semifabricatului, utilizând

principii şi relaţii geometrice. In calculul desfăşuratelor se consideră dimensiunile

elementelor de aparatură corespunzătoare suprafeţelor (sau fibrelor) medii, care

trec prin centrul de greutate al secţiunii. Dimensiunile de trasaj Lt se stabilesc

adăugând, dacă este cazul, la dimensiunile Lp corespunzătoare ale desfăşuratelor

adaosurile de prelucrare a marginilor 2An (vezi relaţia (7.2)) :

Lt = Lp + 2 An (7.3)

Trasajul se efectuează fie folosind mijloace de măsurare universale, fie

utilizând piese model sau şabloane din tablă cu grosimea de 1,0…1,3 mm.

Operaţia începe cu plasarea semnelor pentru bazele constructive (axe de simetrie,

centrele alezajelor) după care se trasează conturul desfăşuratei sau piesei

respective.

Tehnica trasajului este cea clasică: acoperirea cu vopsea albă, trasarea

conturului, punctarea şi trasarea reperelor de control care rămân după decupare.

Precizia trasajului este de 0,1…0,5 mm şi depinde de calificarea operatorului şi de

dimensiunile pieselor.

Este o operaţie neproductivă care este eliminată din procesele tehnologice

moderne prin utilizarea maşinilor de debitare automate cu comandă numerică.

130


7.5.4. Tăierea (decuparea) semifabricatelor Tăierea semifabricatelor se poate realiza prin: forfecare produsă de

deformarea plastică la rece în secţiunea de tăiere, prin aşchiere şi prin metode

termice.

7.5.4.1. Tăierea prin forfecare a tablelor

Se realizează prin deformarea materialului în secţiunea de tăiere şi

forfecarea acestuia. Se folosesc foarfece cu cuţite drepte, care pot fi de tip închis

(ghilotina) sau de tip deschis şi foarfece cu cuţite disc.

Foarfecele de tip ghilotină (fig. 7.6 a) permit tăierea tablelor cu grosimi

s = 1…60 mm; cuţitele (fig. 7.6 b) pot avea lungimi de până la 3000 mm, iar

distanţa de la marginea tablei la tăietură h = 100…700 mm.

Cuţitul superior este înclinat cu unghiul α = 2o…6o (fig. 7.6 b) în funcţie

de grosimea tablei, iar jocul între cuţite este j = 0,1…1mm. Cuţitele pot avea

două muchii de tăiere (fig. 7.6 c) sau patru muchii de tăiere (fig. 7.6 d), caz în care

traversa superioară se înclină aşa cum este arătat în figura 7.6 e.

Fig. 7.6. Tăierea la foarfecele ghilotină:

a – schema foarfecii; b – poziţia cuţitelor; c – cuţit cu două muchii de tăiere; d – cuţit cu patru muchii; e – înclinarea traversei superioare

Debitarea la ghilotină asigură o calitate bună a suprafeţei, iar dacă

marginile urmează să se prelucreze mecanic, adaosul necesar este An = 0,25s.

Foarfecele de tip deschis sunt mai simple (fig. 7.7), au cuţitele mai scurte

(până la 750 mm), gabarit şi putere de 2…4 ori mai mici decât ghilotinele.

Se folosesc la tăierea tablelor fără limitarea lăţimii şi lungimii acestora,

după o linie dreaptă sau frântă convexă.

131


Fig. 7.7. Foarfece de tip deschis

Foarfecele cu cuţite disc pot avea două cuţite cu axe orizontale (fig. 7.8 a),

un cuţit cu axa orizontală şi unul cu axa înclinată (fig. 7.8 b), două cuţite cu axe

înclinate (fig. 7.8.c) şi pot tăia table cu grosimi până la 25 mm. Foarfecele cu axe

înclinate pot realiza tăieturi curbe cu raza de până la 2000 mm fixând

semifabricatul într-un dispozitiv special (fig. 7.8 d)

Fig. 7.8. Tăierea curbă la foarfece disc:

a − cu axe orizontale; b – unul cu axa orizontală unul cu axa înclinată; c – ambele cu axe înclinate; d – tăierea circulară

7.5.4.2. Tăierea profilelor şi a ţevilor

Tăierea profilelor se realizează pe foarfece ghilotină speciale ale căror

cuţite sunt profilate corespunzător secţiunii semifabricatului ce se debitează.

Aceste utilaje sunt prevăzute cu dispozitive ce permit reglarea lungimii debitate

astfel că se exclude operaţia de trasare.

Tăierea ţevilor prin deformare plastică la rece se realizează uzual cu ajutorul

unor dispozitive dotate cu cuţite disc; acestea pot avea un singur cuţit, ţeava

132


rotindu-se sprijinită pe două role (fig. 7.9 a ), sau pot avea trei cuţite disc prinse

într-un cadru care le asigură solidarizarea şi posibilitatea de rotire în jurul axei ţevii

(fig. 7.9 b).

Fig. 7.9. Tăierea ţevilor:

a – dispozitiv cu un cuţit; b – dispozitiv cu trei cuţite

Tăierea ţevilor şi profilelor se poate realiza şi cu ajutorul discurilor

abrazive sau cu ajutorul ferăstraielor circulare, care trebuie să aibă diametrul

corelat cu dimensiunea secţiunii profilului sau ţevii.

7.5.4.3. Tăierea prin metode termice a tablelor

Cele mai răspândite metode de tăiere termică sunt: tăierea (debitarea) cu

gaze, debitarea oxielectrică (oxiarc), debitarea cu arc-aer şi debitarea cu plasmă

Tăierea cu gaze. Se realizează prin încălzirea locală a materialului până la

o temperatură ridicată şi oxidarea lui într-un curent de oxigen . Drept gaze

combustibile se folosesc: acetilenă, metan, propan amestec de propan-butan.

Cea mai răspândită este tăierea oxiacetilenică care permite tăierea

semifabricatelor cu grosimi s = 1,5…1000 mm, în diferite medii, în condiţiile unei

productivităţi ridicate, utilizând aparatură şi dispozitive relativ ieftine, universale

şi uşor de transportat.

La semifabricatele din oţeluri înalt aliate cu elemente greu oxidabile (Cr,

Ni) tăierea oxiacetilenică este greu de realizat deoarece conductibilitatea lor

termică este mai redusă, se formează pelicule a greu fuzibile, iar oxizii sunt

aderenţi şi nu pot fi îndepărtaţi din zona tăieturii. Problema se rezolvă în unele

cazuri prin utilizarea unor fluxuri oxidante cu rol de fondanţi, care prin ardere

intensifică oxidarea, arderea şi tăierea materialului.

133


Datorită încălzirii puternice locale, structura materialului este afectată pe o

adâncime m a cărei mărime depinde de tipul oţelului, de grosimea s a materialului

şi de viteza de oxidare; în cazul oţelurilor carbon sudabile (utilizate în construcţia

UPR) mărimea m a stratului de metal defect se poate determina cu relaţia:

m = 0,625 + 0,03s (7.4)

Calitatea suprafeţei tăieturii se reglementează prin standarde, fiind

prevăzute clase de calitate diferenţiate prin planeitatea p a tăieturii, adâncimea

rizurilor Rz, aderenţa bavurii şi rotunjirea muchiei.

Adaosul de prelucrare mecanică necesar îndepărtării efectelor tăierii

oxiacetilenice sau oxigaz se determină cu relaţii de forma An = A + B·s, unde A şi

B sunt constante dependente de material şi de metoda de tăiere; de exemplu,

pentru tăierea manuală An în mm este:

- în cazul oţelurilor carbon: An = 4 + 0,03 s ; (7.5)

- în cazul oţelurilor aliate : An = 6 + 0,06 s (7.6)

Pentru creşterea productivităţii şi preciziei debitării se folosesc maşini

automate de debitat la care conducerea capului de tăiere pe contur se realizează cu

ajutorul unor sisteme de comandă numerică, ce înlocuiesc sistemele de copiere

mecanice, magnetice sau optice.

Tăierea oxielectrică. In acest caz încălzirea şi topirea materialului se

produce sub acţiunea arcului electric, care având temperatura mai mare decât

flacăra oxiacetilenică topeşte mai uşor materialul; jetul de oxigen trimis în zona

arcului produce oxidarea şi îndepărtarea materialului.

Se aplică mai puţin deoarece calitatea tăieturii este mai slabă, zona

influenţată termic este mai mare iar debitarea pe contur este mai incomodă decât

la tăierea oxiacetilenică. Este folosit în special la tăierea sub apă unde dă rezultate

mai bune decât tăierea oxiacetilenică.

Tăierea cu jet de plasmă. Este un procedeu de mare productivitate ce

asigură o calitate superioară muchiei tăieturii. Materialul topit este îndepărtat

datorită energiei cinetice a jetului de plasmă, efectul termic al procesului de tăiere

asupra materialului fiind scăzut.

Se aplică în special la tăierea oţelurilor înalt aliate şi a aliajelor neferoase.

La tăierea oţelurilor anticorosive şi a aliajelor de aluminiu gazul plasmagen este

un amestec de azot şi hidrogen, iar la tăierea celorlalte aliaje neferoase este un

amestec de argon şi hidrogen. Tăierea se poate realiza manual sau automatizat.

134


7.5.5. Prelucrarea marginilor în vederea sudării

Prelucrarea marginilor se aplică în scopul obţinerii formei şi preciziei

semifabricatelor, în special pentru obţinerea formei şi precizie rosturilor

îmbinărilor sudate.

Procedeele folosite la pregătirea marginilor în vederea sudării sunt:

prelucrarea cu surse termice şi prelucrarea prin aşchiere.

Prelucrarea cu surse termice se realizează prin tehnologiile aplicate la

tăiere, uneori chiar simultan cu procesul de debitare.

In cazul rosturilor X, Y, K, V numărul de treceri la prelucrare este egal cu

numărul de plane necesare formării suprafeţelor rostului. De obicei, operaţia se

realizează într-o singură trecere, utilizând un număr de arzătoare egal cu numărul

de plane necesar formării suprafeţei rostului (fig. 7.10) , arzătoarele legate în bloc

deplasându-se simultan.

Fig. 7.10. Scheme de prelucrare a marginilor

Prelucrarea marginilor prin aşchiere se realizează pe maşini de rabotat sau

strunguri carusel (în cazul contururilor circulare) dacă este necesar să se

îndepărteze stratul de metal afectat termic la tăiere.

Maşinile de rabotat marginile tablelor au ambele curse active şi folosesc

pentru fixarea tablelor dispozitive pneumatice.

7.6. Operaţii de îndoire a tablelor, profilelor şi ţevilor Prin îndoire se asigură forma tablelor, profilelor şi ţevilor laminate utilizate

în construcţia UPR. Pentru stabilirea tehnologiei de îndoire este necesar să se

determine gradul de deformare maxim (fig. 7.11) :

Rs

Rs 501005,0

==δ [%] (7.7)

Îndoirea se realizează la rece pentru grosimi s = 1…100 mm; dacă nu se

135


depăşeşte gradul critic de deformare δcr (gradul de deformare care conduce la

formarea grăunţilor cu dimensiuni mari după recoacere) nu este necesară aplicarea

tratamentelor de recoacere de recristalizare după deformare; pentru grade de

deformare mai mari după îndoire se aplică tratamente termice de recoacere.

Ţinând seama de relaţia (7.7) şi de valoarea gradului critic de deformare

(δcr. = 2…2,5% pentru oţeluri) rezultă că raza de îndoire la rece fără tratamente

ulterioare de recoacere este:

R > (20…25)s (7.8)

Îndoirea la cald se poate face pentru orice grad de deformare cu condiţia

realizării corecte a acestei operaţii (evitarea fisurării, respectarea temperaturii de

început de deformare şi a temperaturii de sfârşit de deformare etc.)

7.6.1. Îndoirea (curbarea) tablelor Îndoirea tablelor pentru elemente de UPR se realizează în special pe maşini de

curbat cu cilindri rotativi (maşini de vălţuit). Procesul de curbare constă din

deformarea în domeniul elasto-plastic a tablei simultan cu deplasarea sa printre

cilindrii aflaţi în mişcare de rotaţie; îndoirea se realizează prin apăsarea cilindrului

(cilindrilor) de presare, iar deplasarea tablei printre cilindri datorită forţelor de frecare

care se produc între suprafaţa tablei şi suprafaţa cilindrilor acţionaţi (fig. 7.12).

Fig. 7.11. Schema deformării prin îndoire Fig. 7.12. Schema curbării pe maşini de vălţuit

Maşinile de vălţuit pot avea 2, 3 sau 4 cilindri având posibilităţi de reglare

a poziţie reciproce (fig. 7.13). Fiecare maşină este caracterizată de grosimea şi

lăţimea maximă a tablei şi de raza minimă de curbare; în general, diametrul

minim al tablei vălţuite este Dmin = 1,3 dsup (dsup – diametrul cilindrului superior).

Maşinile trebuie dotate cu:

136


- sisteme de alimentare şi orientare a tablelor;

- dispozitive de măsurare, indicare şi control al dimensiunilor şi poziţiei

valţurilor şi tablei;

- elemente de susţinere a tablei în vederea evitării pierderii stabilităţii

acesteia în timpul curbării.

Fig. 7.13. Schemele maşinilor de îndoit cu 2, 3 sau 4 valţuri şi posibilităţile lor de reglare

Pe maşinile de vălţuit se pot realiza următoarele operaţii:

- vălţuirea elementelor cilindrice şi conice ;

- îndoirea capetelor în vederea eliminării porţiunilor drepte ale capetelor

virolelor (fig. 7.14) (maşini care lucrează după schema din figura 7.13b nu permit

şi îndoirea capetelor);

- calibrarea în vederea eliminării abaterilor de formă ale virolelor

cilindrice sau conice.

Tehnologia vălţuirii depinde de tipul maşinii. Operaţia începe cu îndoirea

capetelor folosindu-se plăci suport (fig 7.15 a) sau pene (fig. 7.15b). In cazul

tablelor de grosimi mari capetele se îndoaie în cadrul unor operaţii separate pe

prese.

Fig. 7.14. Virola cu capete drepte Fig. 7.15. Îndoirea capetelor

137


Îndoirea conică se realizează prin poziţionarea valţului superior sau a

unuia din cele laterale înclinat faţă de valţul inferior cu unghiul α (fig. 7.16).

Poziţia corectă a tablei se realizează prin corectarea avansului manual la tablele

subţiri sau cu dispozitive speciale la table groase.

Fig. 7.16. Îndoirea virolelor conice

Curbarea tablelor pe maşini de vălţuit se face şi la cald, caz în care se

folosesc valţuri din oţeluri refractare. Temperaturile optime pentru îndoirea la

cald se stabilesc la fel ca la operaţiile de forjare.

Trebuie aplicate operaţii de protejare a suprafeţelor împotriva oxidării.

Acestea constau din acoperirea cu paste pe bază de cretă şi clorură de amoniu.

Durata disponibilă pentru operaţia de îndoire la cald depinde de

temperatura iniţială şi de dimensiunile D x s ale virolei.

La operaţia de curbare a tablelor pot apare abateri de formă (fig. 7.17)

generate de:

- introducerea greşită a tablei (fig. 7.17a);

- îndoirea după o rază mai mică (fig. 7.17b);

- abaterea de la paralelism a valţurilor în plan vertical (fig. 7.17c);

- încovoierea elastică a valţurilor datorită rigidităţii reduse a sistemului

tehnologic (fig. 7.17d, e).

Fig. 7.17. Abateri de formă ce apar la vălţuire

138


7.6.2. Îndoirea ţevilor

7.6.2.1. Aspecte generale

Operaţia de îndoire a ţevilor este necesară în vederea realizării elementelor

de racordare la schimbarea traseului conductelor sau pentru executarea unor piese.

Ţevile se clasifică după coeficientul k = s/Dm (unde s este grosimea

peretelui ţevii iar Dm este diametrul mediu):

- ţevi cu perete subţire pentru k ≤ 0,06;

- ţevi cu perete gros pentru k > 0,06.

In cazul îndoirii ţevilor la raze mici de curbură apare pericolul pierderii

stabilităţii la îndoire (cutarea sau turtirea ţevii) . Pentru evitarea acestui fenomen

îndoirea trebuie executată pe suport (dorn). Decizia utilizării dornului se ia pe

baza valorilor coeficientului k şi razei relative de curbură r = R/Dm unde R este

raza de curbare (figura 7.18)

Fig. 7.18. Schema îndoirii ţevilor

Raza de îndoire R la rece a ţevilor din oţel carbon, astfel încât să nu se

atingă valoare critică a gradului de deformare (δcr = 2,0…2,5%), trebuie să

îndeplinească condiţia (vezi şi figura 7.18):

R ≥ (0,5 +20k)DN , (7.9)

unde DN este diametrul nominal al ţevii; înlocuirea diametrului mediu Dm cu

diametrul nominal DN (care este diametrul exterior ) nu conduce la erori mari, în

schimb permite aplicarea rapidă a relaţiei (7.10) deoarece diametrul nominal

poate fi măsurat uşor şi este dimensiunea din catalogul de produs al ţevilor.

Din punct de vedere al stabilităţii, experimental s-a stabilit că pentru

0,03 ≤ k < 0,2 , îndoirea trebuie realizată pe suport sau dorn dacă :

kr −≤ 2,025,9 (7.10)

Îndoirea ţevilor la care k ≥ 0,2 se poate face la cald fără dorn deoarece

stabilitatea secţiunii este suficientă.

139


7.6.2.2. Metode de îndoire a ţevilor In cazul îndoirii la rece cât şi la cald, în producţia individuală dacă este

necesară îndoirea pe suport, se aplică umplerea ţevilor cu diferite materiale, cum

ar fi de exemplu nisipul de cuarţ. Materialul de umplutură trebuie să fie compact

şi să nu conţină umezeală la îndoirea la cald deoarece se produce creşterea a

presiunii interioare prin vaporizarea apei sau încălzirea aerului dintre particule.

La îndoirea pe dorn se alege tipul dornului în funcţie de mărimile

dimensionale k şi r pe baza unor diagrame de tipul celei prezentate în figura 7.19.

Metoda cea mai răspândită de îndoire a ţevilor se bazează pe înfăşurarea

pe un sector profilat, cu folosirea dornului pentru evitarea turtirii. Schema unei

maşini care lucrează pe acest principiu este prezentată în figura 7.20. Ţeava care

se curbează se înfăşoară pe sectorul profilat şi este ghidată de şablon; dornul este

menţinut continuu în dreptul secţiunii în care se realizează îndoirea. După îndoirea

la unghiul dorit, se retrage dornul iar sectorul şi şablonul revin în poziţia iniţială.

Maşinile de acest tip pot îndoi ţevi cu Dm = 50…200 mm, durata îndoirii

fiind de 1… 6 min.

Fig. 7.19. Diagrama de alegere a dornurilor Fig. 7.20. Schema maşinii de îndoit ţevi

pe sector profilat

Operaţia de îndoire a ţevilor se întâlneşte în special la realizarea

serpentinelor de diferite forme şi dimensiuni (plane, elicoidale, spirale).

O instalaţie pentru fabricarea serpentinelor este alcătuită dintr-o maşină pentru

sudat ţevile cap la cap prin presare şi încălzire electrică, un dispozitiv de

debavurat şi maşina de îndoit.

Serpentinele plane se obţin după schema prezentată în figura 7.21; după

140


fiecare îndoire, semifabricatul este împins cu pasul serpentinei şi rotit cu 180o ,

astfel că următoarea curbă se realizează în sens invers.

Fig. 7.21. Instalaţie pentru executarea serpentinelor plane

7.6.2.3. Fabricarea coturilor Pentru creşterea productivităţii şi reducerea costurilor la operaţiile de

montaj ale conductelor se folosesc elemente prefabricate din ţevi (coturi, teuri,

reducţii).

Coturile se pot executa prin două tehnologii:

- prin tragere pe dorn;

- prin matriţare.

Prin tragere pe dorn se pot

executa coturi la 180o din ţevi cu Dm

< 1000 mm. Operaţia se realizează

prin împingerea la cald a ţevii peste

un dorn curbat, de tipul prezentat în

figura 7.22. Diametrul de intrare al

dornului este egal cu diametrul

interior al ţevii, iar cel de ieşire este

egal cu diametrul interior al cotului.

Fig. 7.22. Dorn curbat

141


Razele R, R1 şi R2 se stabilesc experimental.

Dimensiunile semifabricatului se determină pe baza condiţiei de egalitate

a suprafeţelor interioare ale semifabricatului şi cotului, care pentru notaţiile din

figura 7.22 devine:

ii RDLd 2π=π (7.11)

Pentru lungimea L a semifabricatului s-a stabilit experimental relaţia:

( )iDRL 5,0+π= ( 7.12)

Din relaţiile (7.11) şi (7.12) rezultă:

RD

Ddi

ii 5,01

1

+= (7.13)

Fig. 7.23. Instalaţie pentru executarea coturilor prin tragere pe dorn

In figura 7.23 este prezentată schema instalaţiei de obţinere a coturilor prin

tragere pe dorn. Viteza de realizare a cursei active la aceste maşini este

v = 0,3…1,4 m/min, în funcţie de diametrul cotului.

Prin matriţare curbele se realizează din semifabricate ţeavă sau tablă.

Matriţarea din ţeavă se realizează în două etape deoarece după prima etapă ţeava

se ovalizează, fiind necesară a doua etapă de presare a curbei rotită cu 90o aşa

cum rezultă din figura 7.24 unde sunt prezentate schematizat cele două etape.

In cazul coturilor din ţeavă cu perete subţire se folosesc dopuri (fig. 7.25 a)

sau dornuri articulate (fig. 7.25 b).

In cazul semifabricatului tablă, după ştanţare şi obţinerea formei dorite se

execută o sudură longitudinală. Deformarea se poate face la cald sau la rece. In

mod uzual, după matriţare piesele se supun unui tratament termic de regenerare a

structurii. Prin acest procedeu se pot obţine curbe de orice grosime de perete şi

rază de curbură.

142


Fig. 7.24. Matriţarea coturilor din ţeavă în două etape

Fig. 7.25. Matriţarea coturilor din ţeavă cu perete subţire:

a – folosind dopuri; b – folosind suport (dorn) articulat

Fitinguri de alte forme (teuri, reducţii etc) se execută aplicând procedee

tehnologice cum ar fi: turnare, matriţare, ştanţare din semifabricat ţeavă, ştanţare

din tablă şi sudare.

7.7. Operaţii de presare pentru realizarea elementelor de utilaj petrochimic şi de rafinării

Principalele elemente de UPR care se realizează prin presare sunt fundurile

elipsoidale, sferice şi semisferice. Operaţia se realizează la cald, pe prese

hidraulice cu patru coloane sau pe prese rotative.

Intervalul de temperatură în care trebuie menţinut semifabricatul pe durata

presării se determină la fel ca la forjare sau matriţare.

143


Forţa de presare se determină în funcţie de rezistenţa la rupere la

temperatura minimă de deformare şi de dimensiunile fundului.

In cazul executării la prese hidraulice se alege metoda de presare în funcţie

de raportul Dm/s, după cum urmează:

- pentru Dm/s < 60, presare la cald fără imobilizare prealabilă (fig. 7.26);

- pentru 60 ≤ Dm/s ≤ 180, presare la cald cu imobilizare prealabilă a

semifabricatului cu ajutorul unui inel (fig. 7.27);

- pentru Dm/s > 180, presare la cald cu imobilizare pe prese cu doi

cilindri opuşi (fig. 7.28):cilindrul superior acţionează poansonul, iar cilindrul

inferior acţionează contramatriţa ce profilează partea centrală a fundului.

Fig. 7.26. Presarea fără imobilizarea semifabricatului

Fig. 7.27. Presarea cu imobilizarea semifabricatului

Fig. 7.28. Presarea cu imobilizare şi contra-matriţă

Executarea la prese rotative a fundurilor se aplică la fabricarea fundurilor

de dimensiuni şi grosimi mari, în cazul unei variaţii mari a tipodimensiunilor.

Presele rotative au greutatea mai mică decât cele hidraulice cu performanţe

asemănătoare şi folosesc dispozitive cu caracter universal mai ieftine, iar timpii de

144


pregătire-închiere sunt de 5…6 ori mai scurţi, ceea ce face ca metoda să fie

aplicabilă în cazul producţiei individuale.

Deformarea la cald a unui fund pe o presă rotativă se realizează în trei

etape: aşezarea semifabricatului (fig. 7.29a), deformarea cu ajutorul matriţelor şi a

rolei mobile (fig. 7.29b), calibrarea cu ajutorul rolelor (fig. 7.29 c).

Fig. 7.29. Presarea pe presa rotativă

Utilizarea presării pe prese rotative prezintă dezavantajul că manipularea

semifabricatelor calde este dificilă, fiind necesare instalaţii mecanizate speciale.

Indiferent de metoda prin care au fost obţinute fundurile, după presare se

prelucrează marginile cu flacăra oxiacetilenică sau pe strunguri carusel.

7.8. Montajul înainte de sudare la realizarea UPR

7.8.1. Tehnologia montajului înainte de sudare

La montajul înainte de sudare se asamblează semifabricatele care au fost

supuse în prealabil operaţiilor pregătitoare, operaţilor de îndoire, presare etc.

Montajul constă din:

- pregătirea pieselor;

- orientarea lor folosind bazele de montaj;

- verificarea poziţiilor reciproce a elementelor ce se asamblează şi

corectarea acestor poziţii;

- fixarea pieselor;

- asamblarea prin sudare.

Calitatea operaţiilor pregătitoare determină volumul operaţiilor de

verificare şi corectare a preciziei asamblărilor şi în final, calitatea asamblărilor

145


fixe realizate prin sudare şi costul operaţiilor de montaj.

Operaţiile de sudare generează tensiuni şi deformaţii determinate de

ciclurile termice de încălzire şi răcire, dilataţii şi contracţii locale, transformări de

faze, în condiţiile unor legături mai mult sau mai puţin rigide din structurile

sudate. Acestea au efecte negative asupra calităţii construcţiei, respectării

prescripţiilor dimensionale, rezistenţei şi siguranţei în exploatare.

Toate aspectele prezentate impun ca la proiectarea succesiunii şi

operaţiilor de montaj-sudare să se ţină seama de efectul tensiunilor şi

deformaţiilor generate de asamblarea prin sudare, urmărindu-se reducerea lor la

minim şi luarea în consideraţie a modificărilor dimensionale pe care le generează.

Reducerea tensiunilor şi deformaţiilor se realizează prin:

- stabilirea corectă a succesiunii operaţiilor de montaj sudare;

- stabilirea corectă a dimensiunilor înainte de sudare;

- stabilirea corectă a formei şi dimensiunilor rosturilor de sudare;

- alegerea corectă a procedeului de sudare;

- stabilirea corectă a parametrilor regimului de sudare şi respectarea lor;

- aplicarea unor tratamente termice de preîncălzire şi post-sudare, dacă

este cazul.

Obţinerea unor îmbinări sudate de calitate impune şi curăţarea imediat

înaintea sudării a marginilor pe o lăţime de cel puţin 20 mm de la muchia rostului.

Curăţarea se face prin decapare cu paste pe bază de acizi, care conţin şi inhibitori

de coroziune, sau termic aşa cum a fost arătat mai înainte (scap 7.5.1.)

La sudarea elementelor din construcţia utilajului petrochimic şi de rafinării

se folosesc îmbinări cap la cap, plasate astfel încât să nu fie solicitate la

încovoiere. Se admit îmbinări de colţ numai în anumite cazuri, strict reglementate

prin prescripţii ISCIR.

Formele şi dimensiunile rosturilor sunt reglementate prin standarde şi se

stabilesc pe baza unor criterii constructiv-tehnologice.

Din punct de vedere tehnologic este important să se asigure poziţionarea şi

prefixarea pieselor în timpul montajului, astfel încât să se menţină dimensiunile şi

forma rostului constante pe toată durata sudării. De asemenea trebuie îndeplinite

toate prescripţiile privind rectilinitatea şi perpendicularitatea axelor elementelor

ce se asamblează şi prevederile privind precizia dimensională prevăzute în

desenele de execuţie, condiţiile tehnice sau prescripţiile normelor ISCIR.

146


7.8.2. Dispozitive utilizate la operaţiile de montaj-sudare

Precizia montajului se asigură cu ajutorul unor dispozitive speciale ce pot

fi grupate după mai multe criterii: după destinaţie (de montaj şi de montaj-

sudare), după mobilitate (fixe şi mobile), după modul de antrenare (manuale şi

mecanizate).

Dispozitive de montaj înainte de sudare. După vălţuire virolele prezintă

în multe cazuri abateri de la dimensiunile prescrise rosturilor; corectarea acestor

abateri şi menţinerea rostului se realizează cu ajutorul unor dispozitive dintre care

cele mai utilizate sunt:

- dispozitive pentru asigurarea rosturilor longitudinale ale virolelor:

câteva tipuri reprezentative sunt prezentate în figura 7.30;

- dispozitive pentru corectarea diametrului interior sau a diametrului

exterior al corpurilor cilindrice (fig. 7.31);

- dispozitive cu plăci şi pene pentru asigurarea poziţiei corecte a

rosturilor (fig. 7.32)

Fig. 7.30. Dispozitive pentru asigurarea rosturilor longitudinale ale virolelor:

a − cu tiranţi filetaţi şi acţionare manuală; b – cu role şi acţionare mecanizată; c – cu role cu dublă centrare şi acţionare mecanizată

Fig. 7.31. Dispozitive pentru corectarea diametrului şi rigidizarea virolelor:

a – dispozitiv pentru corectarea diametrului interior; b − dispozitiv pentru centrarea marginilor şi pentru rigidizarea virolelor

147


Fig. 7. 32. Sistem de plăci şi pene pentru asigurarea rosturilor la montaj:

1 – urechi sudate pe virole; 2 – plăci; 3, 4, 7 – pene; 5 – reazeme; 6 – distanţiere;

Dispozitive de montaj-sudare. Funcţia principală pe care trebuie să o

îndeplinească dispozitivele de montaj-sudare constă în asigurarea modificării

poziţiei elementului astfel încât în permanenţă să se asigure cele mai bune

condiţii de formare a cusăturii (realizarea sudării în poziţia cea mai avantajoasă.

Cel mai frecvent utilizate dispozitive de acest tip sunt:

- standuri cu role (fig. 7.33);

- dispozitive cu platouri şi bacuri (fig. 7.34);

- dispozitive pentru manevrarea pieselor fără simetrie de rotaţie; sunt

constituite dintr-un cadru în care se fixează piesa şi care are forma cilindrică la

exterior, astfel că poate fi aşezat pe standul cu role (fig. 35);

- dispozitive de poziţionare şi rotire care au un platou cu bacuri ce se

poate roti în jurul axei proprii şi este fixat la capătul unui braţ rabatabil (fig. 7.36).

Există şi instalaţii universale pentru executarea operaţiilor de monta-

sudare a unor recipiente cilindrice. Instalaţia prezentată în figura 7.36 este

constituită din role de reazem, ce spot deplasa longitudinal şi fixa în poziţia dorită,

dispozitiv de centrat diametral, instalaţie de ridicare pentru susţinerea şi

deplasarea automatului de sudare şi pentru centrarea corpului recipientului cu

fundul acestuia în vederea sudării, pernă mobilă cu flux pentru susţinerea băii,

reazeme axiale, sisteme de fixare a fundurilor.

148


Fig. 7.33. Stand cu role:

a – schema de utilizare; b – schema de acţionare a rolelor

Fig. 7.34. Dispozitiv cu platouri şi bacuri Fig. 7.35. Dispozitiv pentru manevrarea pieselor fără simetrie de rotaţie

Fig. 7. 36. Dispozitiv de poziţionare şi rotire

149


Fig. 7.37. Instalaţie universală pentru executarea operaţiilor de montaj sudare la recipiente cilindrici

7.8.3. Documentaţia tehnologică Documentaţia tehnologică pentru montaj conţine toate informaţiile

necesare aplicării prescripţiilor tehnologice arătate anterior. Gradul de detaliere a documentaţiei depinde de caracterul producţiei, cea mai completă fiind în cazul producţiei de serie.

Această documentaţie cuprinde: - fişe tehnologice de montaj; - instrucţiuni pentru toate operaţiile de bază; - scheme de montaj. Pe lângă asigurarea desfăşurării corespunzătoare a procesului de montaj-

sudare, documentaţia tehnologică stă la şi la baza determinării costurilor cu manopera, deoarece conţine normele de timp şi de personal.

150

BIBLIOGRAFIE

1. ANTONESCU, N.N., ULMANU, V., Fabricarea, repararea şi

întreţinerea utilajului chimic şi petrochimic, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1981

2. CIOCÂRDIA, C., BRĂGARU, A., ş.a., Bazele elaborării proceselor tehnologice în construcţia de maşini, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1983

3. NEAGU C. ş.a. Tehnologia Construcţiei de Maşini – Tehnologii de prelucrare, Editura MATRIX ROM, Bucureşti, 2002

4. PRUTEANU O., ş.a. , Tehnologia fabricării maşinilor, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1981

5. RAŞEEV D., ZECHERU Gh., Tehnologia fabricaţiei aparaturii – instalaţiilor statice – petrochimice şi de rafinării, Editura tehnică Bucureşti, 1982

6. RASEEV, D., OPREAN, I., Tehnologia fabricării şi reparării utilajului tehnologic, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti,1983

7. ULMANU V., Tehnologia fabricării şi reparării utilajului petrolier, Editura ILEX, Bucureşti 2002

8. VLASE A., ş.a., Tehnologii de prelucrare pe maşini de danturat, Editura Tehnică, Bucureşti, 1998

9. VLASE, A., ş.a. Tehnologia fabricării produselor mecanice, vol. I şi II , Editura MATRIX ROM, Bucureşti, 2002, 2003

10. ZECHERU Gh. DRAGHICI Gh., Stiinta şi ingineria materialelor, vol. 2, Editura ILEX şi Editura Universităţii din Ploiesti, 2002

151

fabricarea utilajului petrolier si petrochimic

Documents