Tehnologia Materialelor

Generalităţi. Terminologie

Tehnologia este ştiinţa care studiază transformările la care este supusă substanţa în procesele tehnologice de lucru şi le aplică în vederea obţinerii, în mod optim, a unui produs finit.

Prin echipamente sunt desemnate atât maşinile, instalaţiile şi utilajele destinate producţiei de bază, cât şi cele prin care trebuie să se realizeze funcţiunile auxiliare (întreţinere, transport, alimentare cu energie, deservire, etc.). Toate aceste echipamente determină necesarul de suprafeţe, clădiri şi construcţii industriale pentru a fi adăpostite, formând împreună mijloacele de bază ale întreprinderii.

Pe de altă parte, tehnologia adoptată hotărăşte nivelul productivităţii muncii, sub forma consumurilor cu materiale, energie şi muncă, determinând în final preţul de cost al produselor, precum şi calitatea şi competitivitatea lor.

Un proces este un ansamblu de activități corelate sau în interacțiune care transformă elemente de intrare în elemente de ieșire. Procesul de producție cuprinde totalitatea proceselor folosite pentru transformarea materiilor prime și a semifabricatelor în produse finite, pentru satisfacerea necesităților umane. Procesul de producție cuprinde diferite alte categorii de procese.

Procesul tehnologic este o componentă a procesului de producţie şi reprezintă ansamblul de operaţii mecanice, fizice, chimice, care prin acţiune simultană sau succesivă transformă materiile prime în bunuri (fig.1) sau realizează asamblarea, repararea ori întreţinerea unui sistem tehnic.

Fig.1. Locul procesului tehnologic în transformarea substanţei

Din punctul de vedere al regăsirii în produsul fabricat, materialele pot fi:

- materiale de fabricaţie (materii prime), care constituie substanţa produselor şi se regăsesc total sau parţial în produsul fabricat

- materiale auxiliare, care ajută la fabricarea produselor dar nu constituie substanţa acestora şi deci nu se regăsesc în produsul fabricat.

Pornind de la materiale naturale brute (rezultate prin extracţie), prin procese tehnologice de fabricaţie se pot realiza succesiv: materii prime, semifabricate, piese, subansambluri şi ansambluri (fig.2).

Fig.2. Piramida produselor rezultate în urma unui proces tehnologic

Procesele tehnologice se pot clasifica după mai multe criterii:

- după modul de folosire a utilajelor se deosebesc procese tehnologice manuale, mecanizate, automatizate sau mixte;

- după procedeul caracteristic care intervine în cursul desfășurării operațiilor se disting : procese mecanice, termice, electrice, chimice, electrochimice, termochimice, biochimice

- după scopul urmărit, conform figurii 3. Astfel:

Procesul de elaborare a semifabricatelor trebuie să asigure calitatea materialului și proprietățile fizico-mecanice impuse. Se extrag metale sau aliaje industriale brute din minereuri sau alte aliaje; se poate discuta şi despre o elaborare secundară, având ca scop creşterea purităţii materialului respectiv Obținerea unor tipuri de semifabricate mai poate include şi operaţii de debitare din laminate, turnare, deformare la cald (forjare liberă, matrițare), deformare la rece sau sudare.

Procesul tehnologic de confecţionare (denumit de multe ori cu titlul generic „proces de prelucrare”) are ca funcție modificarea formei geometrice și a dimensiunilor piesei de prelucrat, a stării suprafețelor (calității suprafețelor) materialului sau semifabricatului, în scopul obținerii piesei finite. Piesa poate fi prelucrată prin așchiere, prin diferite procedee: strunjire, frezare, rabotare, mortezare, găurire etc.; prin deformare plastică la rece: ştanţare, ambutisare, îndoire, extrudare, stampare, etc.; prin sinterizare, etc.

Fig.3. Clasificarea proceselor tehnologice după scopul urmărit

Procesul tehnologic de tratament termic și acoperiri de suprafață urmărește asigurarea structurii necesare a materialului și a proprietăților fizico-mecanice impuse. Tratamentele termice (călire, revenire, îmbătrânire etc.) sau termochimice (cementare, nitrurare etc.) aplicate în acest scop se realizează în general după etapa prelucrărilor de degroșare a piesei. Unele piese sunt supuse, de asemenea, unor tratamente de suprafață (brunare, cromare, nichelare, eloxare etc.) în scopul protecției suprafețelor de acțiunea corozivă a mediului.

Procesul tehnologic de asamblare este partea finală a procesului de fabricație prin care se obțin complete de piese, subansambluri și ansambluri care formează produsul final. Asamblarea unui subansamblu/ansamblu implică activități de asamblare a unor piese definitiv prelucrate sau a unor subansambluri, într-o succesiune bine stabilită, asigurând ajustajele și condițiile tehnice indicate în documentația tehnică de execuţie.

Procesele tehnologice se realizează prin aplicarea metodelor tehnologice.

Metoda tehnologică reprezintă un mod principial şi sistematic de executare a unei operaţii, a unei serii de operaţii sau a unui întreg proces tehnologic, comun dintr-un punct de vedere esenţial pentru mai multe clase de procedee tehnologice.

Procedeul tehnologic se referă la mijloacele prin care se realizează o metodă tehnologică, adica diferă funcţie de utilajul tehnologic, mediul de lucru, materialul de adaos utilizat, etc. Dacă metoda tehnologică arată modul principial de execuţie, procedeul tehnologic dă informaţii despre modul concret de lucru. Procedeele tehnologice sunt alcătuite din operaţii tehnologice, ce se realizează succesiv sau în paralel.

Operația tehnologică este partea componentă a procesului tehnologic executată la un singur loc de muncă (de exemplu, o mașină-unealtă, o celulă flexibilă etc.) în scopul prelucrării unei piese sau a mai multor piese simultan, fără ca obiectul muncii să părăsească locul respectiv, până la terminarea operației. Operația tehnologică poate fi compusă din una sau mai multe faze de prelucrare consecutive, realizate asupra piesei.

Faza (secvența) de prelucrare este o parte componentă a operației care constă din prelucrarea unei suprafețe sau a mai multor suprafețe simultan, cu o singură sculă așchietoare, respectiv cu mai multe scule simultan, cu un anumit regim de așchiere și fără demontarea piesei între faze. Exemple de faze : ciclu de degroșare prin strunjire; ciclu de găurire adâncă cu retrageri repetate ale burghiului.

Operația de prelucrare rezultă ca o reuniune a fazelor sale componente, fără demontarea piesei și fără transferul cuplului piesă-portpiesă de la o mașină la alta. La fiecare demontare a piesei de prelucrat din dispozitivul portpiesă se schimbă operația.

Trecerea de prelucrare este o parte a fazei repetată identic, pe aceeași suprafață, prin care se îndepărtează un singur strat de material, printr-o singură deplasare a sculei în raport cu piesa, în urma căreia se obține o anumită formă geometrică.

Mânuirea reprezintă un grup de mișcări ale unui operator, necesare desfășurării operației, fazei sau trecerii, însă în cursul cărora nu se îndepărtează material (așchii).