PROCESE TEHNOLOGICE

1

PROCESE TEHNOLOGICE

2

PROCESE TEHNOLOGICE

3

PROCESE TEHNOLOGICE

4

PROCESE TEHNOLOGICE

5

PROCESE TEHNOLOGICE

6

PROCESE TEHNOLOGICE

7

PROCESE TEHNOLOGICE

8

PROCESE TEHNOLOGICE

9

PROCESE TEHNOLOGICE

_______________

…..

10

PROCESE TEHNOLOGICE

11

PROCESE TEHNOLOGICE

12

PROCESE TEHNOLOGICE

13

PROCESE TEHNOLOGICE

14

PROCESE TEHNOLOGICE

15

PROCESE TEHNOLOGICE

16

PROCESE TEHNOLOGICE

17

PROCESE TEHNOLOGICE

18

PROCESE TEHNOLOGICE

19

PROCESE TEHNOLOGICE

20

PROCESE TEHNOLOGICE

21

PROCESE TEHNOLOGICE

22

PROCESE TEHNOLOGICE

Arderea (Ungureanu şi colab., 2006) este o reacţia exotermă, a unei substanţe combustibile, cu un comburant, însoţită, în general, de emisie de flăcări şi/sau incandescenţă şi/sau emisie de fum (SR-ISO 8421/1).

Arderea substanţelor combustibile are loc numai în faza gazoasă. Materialele solide, înainte de a ardere, trec în faza gazoasă. Lichidele nu ard, numai vaporii acestora, care se formează în cantitate suficientă, după ce se depăşeşte temperatura de inflamabilitate. Substanţele combustibile solide se aprind şi ard mai greu decât cele lichide sau gazoase, deoarece aprinderea lor necesită un aport mai mare de căldură din exterior iar degajarea, prin distilare, a substanţelor volatile se face mai încet.

Spre deosebire de gaze şi lichide (Chandler şi colab., 2004), unde arderea are loc întotdeauna sub formă de flacără, arderea solidelor este mai complexă, putând fi diferenţiate mai multe cazuri:

- solide care prin încălzire devin vapori;- solide care ard în stare solidă (ardere difuzivă în mediu cu deficit de aer);- solide care prezintă simultan ambele moduri de combustie.

Anumite solide se transformă în vapori fără descompunere, fie direct prin sublimare, fie prin topire urmată de vaporizare. În aceste cazuri arderea este foarte asemănătoare cu cea a lichidelor, având loc în întregime în faza gazoasă. Pentru majoritatea solidelor este necesară descompunerea chimică sau piroliza, cu generare de specii volatile. Compoziţia volatilelor este extrem de complexă, deoarece şi natura chimică a solidelor este complexă; majoritatea solidelor sunt compuşi polimerici, cu greutate moleculară mare, naturali sau artificiali.

Aprinderea reprezintă iniţierea arderii. Aceasta se produce când substanţa combustibilă vine în contact cu o sursă de aprindere externă, în prezenţa oxigenului din aer, sau internă, datorată generării interioare de căldură. Ca surse externe de aprindere se pot aminti: focul deschis, radiaţia termică, scânteile mecanice şi electrice.

Aprinderea unei substanţe combustibile se produce numai în faza gazoasă şi cu atât mai uşor cu cât emanarea de vapori şi gaze începe la o temperatură mai joasă.

23

PROCESE TEHNOLOGICE

Aprinderea unui amestec combustibil gazos reprezintă aducerea la o anumită temperatură (temperatura de aprindere), într-un anumit punct unde are loc iniţierea arderii, după care, îndepărtând sursa de aprindere, combustia continuă până când tot amestecul arde. Aprinderea materialelor solide este în funcţie de sursa de aprindere, compoziţia chimică, greutatea specifică, gradul de impurificare etc.

Temperatura de aprindere este cea mai scăzută temperatură la care o substanţă combustibilă, aflată în prezenţa oxigenului sau a aerului, trebuie încălzită pentru ca arderea să se continue de la sine, fără încălzire ulterioară.

Temperatura de ardere este temperatura minimă la care un combustibil solid sau lichid arde până la epuizare.

Temperatura teoretică de ardere corespunde unei arderi fără pierderi de căldură în exterior şi este mai ridicată decât temperatura reală de ardere. Temperaturile de ardere sunt direct influenţate de puterea calorifică a materialului combustibil care arde, de cantitatea de căldură rămasă în spaţiul incendiat, precum şi de modul cum se produce arderea.

Viteza de ardere reprezintă cantitatea de combustibil care se consumă prin ardere în unitatea de timp.

În urma arderii rezultă produse de ardere (gaze de ardere şi, în cazul arderii corpurilor solide, resturi minerale-cenuşa), precum şi o mare cantitate de căldură disipată în mediul înconjurător. Dacă arderea nu este completă, rezultă fumul, un ansamblu vizibil de particule şi/sau lichide aflate în suspensie în aer. În cursul arderii incomplete se formează, ca produs intermediar, oxidul de carbon care prezintă un pericol deosebit, putând provoca asfixieri şi intoxicaţii.

Fazele arderii (www_RegieLive_ro) unui combustibil solid sunt următoarele (figura 3.1):

Figura 4.1 Fazele arderii combustibililor solizi (Sursa: Carabogdan şi Pănoiu, 1969)

24

PROCESE TEHNOLOGICE

Faza 1, apariţia focarului iniţial. Aceasta este faza în care, datorită unor împrejurări favorizante, sunt puse în contact materialul combustibil cu sursa de aprindere, a cărei energie acumulată în timpul perioadei de contact duce la iniţierea incendiului.

Faza 2, arderea lentă. Durata acestei faze depinde de natura, cantitatea şi modul de distribuţie a materialelor combustibile în incinta de ardere, de dimensiunile şi amplasarea surselor de aprindere şi de cantitatea de căldură transmisă de acestea; cu cât materialul combustibil se aprinde mai uşor cu atât căldura degajată este mai mare şi propagarea are loc mai rapid. Aria de combustie este limitată la zona focarului (ardere locală). Temperatura creşte relativ lent, fără a atinge valori importante. Arderea se propagă la materialele din vecinătatea sursei de iniţiere care sunt termodegradate profund, dar nu distruse total. Din descompunerea materialelor se degajă gaze care se acumulează în atmosfera ambiantă şi formează cu aerul un amestec combustibil, precum şi gudroane, care contribuie la propagarea arderii.

Faza 3, arderea activă dezvoltată. În această fază, arderea se propagă în zonele învecinate cu focarul având aerul necesar încă în cantitate suficientă. Temperatura în incinta de ardere creşte mai rapid.

Faza de ardere activă poate evolua în două direcţii.Direcţia 1. Dacă aerul necesar arderii este în cantitate suficientă, apare fenomenul de

flash-over (un fenomen punctual în care se instalează brusc arderea generalizată a tuturor suprafeţelor combustibile din incintă); ca urmare, scade brusc cantitatea de comburant (oxigenul din aer), iar procentul de oxid de carbon atinge valoarea maximă (până la 20%), Fenomenul de flash-over, definit prin trecerea bruscă în stare de ardere generalizată şi considerat, în standardul SR ISO 8421-1, ca fiind intraductibil în limba română, este caracterizat şi prin creşterea rapidă, exponenţială, a temperaturii şi printr-o masivă şi rapidă generare de fum, mai ales când finisajul pereţilor este combustibil.

Direcţia 2. Dacă incinta este închisă cantitatea de aer necesar arderii devine în timp insuficientă. Rezultă o încetinire, apoi o regresie în dezvoltarea focului, care poate să se stingă spontan. Acest fenomen este posibil şi în cazul unei depărtări relativ mari între masele combustibile, transferul de căldură prin conducţie nemai fiind posibil.

Faza 4, arderea generalizată. După producerea fenomenului de flash-over (arderea se generalizează în întreaga incintă, temperaturile se uniformizează spre valori maxime transferul de căldură prin radiaţie devenind net preponderent. Regimul de ardere se stabilizează şi este condiţionat fie de suprafaţa materialelor combustibile, fie de dimensiunile deschiderilor, deci de regimul admisiei aerului.

În cazul arderilor ventilate, intense şi de durată mică, viteza de ardere este limitată de mărimea ariei suprafeţei combustibilului, când aerul circulă în exces, în raport cu suprafaţa de contact dintre combustibil şi aer.

În cazul arderilor neventilate, când cantitatea de aer din incintă este mai mică decât valoarea critică necesară combustiei, viteza de ardere depinde de dimensiunile deschiderilor de ventilaţie din incintă (cu cât aceste dimensiuni sunt mai mari cu atât arderea va fi mai rapidă).

Faza 5, regresia arderii. În cursul acestei faze, temperatura încetează să mai crească, apoi începe să scadă, datorită epuizării combustibilului. Flăcările se atenuează mult după care dispar, fiind înlocuite treptat de jar şi cenuşă.

25

PROCESE TEHNOLOGICE

Figura 1.2 Schema de flux a proceselor şi generarea poluanţilor în cazul prelucrării primare a lemnului

26

PROCESE TEHNOLOGICE

Schema de flux a proceselor şi generarea poluanţilor în cazul producerii mobilei

27

PROCESE TEHNOLOGICE

Călirea de suprafaţă - implică încălzirea rapidă a straturilor de suprafaţă utilizându-se în acest scop energii concentrate de 2 – 50KW/cm2, Duratele de încălzire sunt reduse, de ordinul secundelor

Tehnologia tratamentelor termochimice - cementarea, nitrurarea, cianizarea, carbonitrurarea, aluminizarea

Tratamentele termochimice se aplica cu scopul de a mari fie duritatea, fie rezistenta la coroziune sau uzura a stratului superficial cu mentinerea plasticitatii tenacitatii miezului .

Diviziunea in stare solida se bazeaza pe faptul ca atomii metalului isi pot schimba pozitia lor de echilibru, trecand intre nodurile retelei cristaline, iar de aici ei pot trece prin orice nod al retelei. In timpul tratamentului termochimic se deosebesc doua faze succesive : in prima faza are loc reactia dintre mediul inconjurator si suprafata piesei, iar in faza a doua, elementul absorbit de suprafata piesei difuzeaza spre interior.

Rezultatele procesului de tratament termochimic depind de viteza reactiilor de la suprafata piesei si de viteza cu care atomii elementelor care difuzeaza se deplaseaza din stratul superficial spre interiorul piese. S-a observat ca reactia cea mai activa a procesului are loc numai atunci cand elementul care difuzeaza sa degaja in stare atomica ( atom active ). Tratamentele termochimice se aplica in industrie, in cea mai mare masura aliajelor Fe-C si in special otelurilor.

In functie de elementul care difuzeaza tratamentele termochimice se numesc: cementarea, nitrurare, cianizare, etc.

Diagrama Fe-C - Punctele critice reprezinta temperaturile la care au loc transformarile in structura aliajelor . Se noteaza cu A urmat de o cifra care indica felul transformarii(ex A1,A2). Litera r arata ca transformarea are loc la racier si c la incalzire Depasirea la incalzire a punctului A1 determina transformarea perlitei in austenita , iar racirea rapida din domeniul austenita si ferita conduce la obtinerea structurii formate din martensita si ferita. Datorita prezentei feritei structura de calire incomplete va avea o duritate mai mare decat cea initiala insa nu va avea duritatea maxima . Depasirea punctului A3 conduce la obtinerea prin racier rapida a martensitei ceea ce corespunde la obtinerea duritatii maxime .

Fierul are trei puncte critice de transformare: A2=770°C(punct Curie), A3=912°C (transformarea alotropică Fea«Feg) şiA4=1394°C (transformarea alotropică Feg«Fed).

 

28

PROCESE TEHNOLOGICE

CementareaCarburarea(cementarea)

Este de fapt o cementare cu carbon. Este un tratament termochimic aplicat oţelurilor carbon sau slab aliate cu un conţinut scăzut încarbon (%C<0,25). Concentraţia în carbon a stratului superficial se limitează la 0,8...1,1% pe o adâncime de până la 1,5 mm.Mediul de carburare poate fi: solid (substanţe activa fiind cărbunele de lemn), lichid (băi de săruri topite constituite din SiC ca sare activă sau gazos (gazul natural, gaz de cocserie,atmosfere controlate)

Temperatura de încălzire este situată între 850 – 1050oC Durata de menţinere, variază între 3 ...8h la carburarea în medii gazoase şi 5...12h

la cementarea în medii solide

 Este tratamentul termochimic cu carbon aplicat otelurilor in general cu continut mic de carbon, la o temperatura imediat superioara punctului Ac3, intr-un mediu capabil sa cedeze carbon activ.

In vederea obtinerii unei piese cementate cu un miez tenace, cu 0,08-0,15%C. Pentru piese mai mari in cazurile in care se cere o duritate mai mare ptr. miez, continutul de C se mareste pana la 0,24%. Mediul care cedeaza elementul de difuziune, carbonul se numeste mediul carburant si poate fi in stare solida sau gazoasa.

Cementarea in mediu solid - se produce intr-un mediu carburant (de ex. in carbune de lemn ), in prezenta unor substante (carbonat de bariu, carbonat de sodiu etc. care activeaza procesul de carburare. Prin reactia carbune si oxigenul din aer, la temperaturi inalte se formeaza dioxidul de carbon (Co2), care reactioneaza cu carbunele, reducandu-se la oxid de carbon (CO). In contact cu suprafata metalului, oxidul de carbon se descompune in dioxid de carbon si in carbon atomic; formand cementita, sau se dizolva in austenita.

Mediile carburante solide sunt alcatuite din carbuni de lemn sub forma de granule, mai rar din carbuni de pamant (turba si cocs)sau carbune animal. Ptr. accelerarea cementarii in mediu solid, se folosesc si anumite sub. Cu rol de accelerator al procesului, numite carbonati ca :Na2CO3, BaCO3, care la incalzire se descompun usor . Astfel se adauga doua reactii:

BaCo3+C→BaO+2CO2Co→C+CO2Intrucat carbonatul se reface (BaO+CO2→BaCO3), se considera ca acceleratorii au rol

catalitic. Un mediu carburant se foloseste de mai multe ori, dar de fiecare data se adauga 15 – 20

% carbune proaspat ,iar uneori si 4-55 carbonat de sodiu sau bariu. Rezultatele operatiei de cementare depind de ; compozitia chimica a otelului de cementat, compozitia mediului carburant temperatura si durata de cementare. In cazul otelurilor cu continut mic de carbon, temperatura de cementare este de 900-920 C۫.

Cementarea in mediu gazos – se realizeaza prin trecerea unui gaz, din care se poate degaja carbon in stare atomica, in spatiul in care se afla piesele ce urmeaza a fi cementate. Ca medii de cementare se folosesc gaze naturale si gaze preparate artificial ( gazul de iluminat, gazul de cocserie, gazele cracare etc. ), care contin Co, CH4, CO2, N2, H2, in prezenta unei cantitati insemnate de apa. Cel mai bun si mai ieftin este gazul metan. In acest caz, carburarea are loc cand metanul s-a disociat in carbon atomic si H2

CH4→2H2+CCarbonul rezultat din descompunere trebuia sa difuzeze treptat in otel. Daca degajarea

carbonului este prea intensa si depaseste viteza de difuziune a acestui hotel, pe suprafata piesei se depune carbon sub forma de negru de fum micsoreaza contactul dintre piesa si faza

29

PROCESE TEHNOLOGICE

gazoasa. Ptr. evitarea acestui neajuns, in practica industriala se foloseste sistemul diluarii gazului metan care urmeaza sa fie disociat. Diluarea se face fie cu propriile sale produse de ardere, fie cu alte gaze mai purine bogate in carbon.

La cementarea cu gaze , temperatura este putin mai inalta decat la cea cu mediu solid, si anume de 900 – 950 C۫. Durata de mentinere la aceasta temperatura ptr. difuziune nu este mica, dar luand in consideratie timpul cu mult mai scurt decat in cazul cementarii in mediu solid.

Structura stratului cementat. Dupa tratamentul de carburare si recoacere, in stratul cementat se pot deosebi trei zone :

-zona hipereutectoida, constituita din perlita si cementita in exces, cu un continut de 1,o -1,2 % C ;

-zona eutectoida, formata numai din perlita ; urmeaza zonei hipereutectoide ;-zona hipoeutectoida, compusa din perlita si ferita, constitue ultima zona a stratului

cementat.Aceste zone nu trebuie sa prezinte delimitari precise ptr. a nu permite exfolierea stratului

cementat. Este necesar ca zona hipoeutectoida sa fie cat mai mare, ptr. ca sa asigure o trecere treptata intre stratul cementat si miezul piesei.

Piesele cementate se supun tratamentului de calire dubla, cu scopul de a realiza duritatea stratului cementat ( 600 – 700 HB ). In acest scop, dupa cementare, piesele se incalzesc deasupra punctului A (la temperatura de 900 -920 C۫ ), dupa care se efectueaza prima calire in ulei si a doua in apa de la temperatura de 750 – 770 C۫.

Nitrurarea

Nitrurarea - tratament termochimic ce constă din îmbogăţirea cu azot a straturilor superficiale.Azotul, formează nitruri, fin dispersate, cu fierul şi elemente de aliere în special aluminiu, crom, vanadiu. Principalele combinaţii ale azotului cu fierul sunt: e = o soluţie solidă cu baza nitrură de fier Fe3N (8...11%N) dură şi fragilă; ¢g = o soluţie solidă cu baza Fe4N (5,7 ... 6,1%N) mai dură ca e dar mai puţin fragilă

Nitrurarea se efectuează la temperaturi joase 500 ... 580oC. Se evită astfel difuzia azotului în miez şi coalescenţa nitrurilor. Rezultă, o adâncime de nitrurare scăzută (0,2 – 0,6 mm).Distribuţia structurilor pe secţiune –vezi fig.N1 Acest tratament termochimic se poate efectua în medii gazoase, în medii lichide sau în plasmă

Este tratamentul termochimic cu azot aplicat otelurilor si fontelor cu o anumita compozitie de chimica, la o temperatura de inferioara punctului Ac1, intr-o atmosfera de amoniac sau in alt mediu capabil sa puna in libertate azot activ. Acest tratament se aplica ptr. obtinerea uni strat superficial bogat in azot, co scopul de a mari duritatea superficiala rezistenta la uzura, la oboseala si la coroziune. Nitrurarea este precedata, dar nu este urmata de un alt tratament termic.

Nitrurarea otelului (sau fontei )se poate efectua in mediu solid, lichid sau gazos ; in toate cazurile, insa nitrurarea se datoreste azotului activ in stare atomica. In industrie se foloseste frecvent nitrurarea in mediu gazos. Azotul atomic se obtine prin disocierea amoniacului (NH3) la temperaturi de peste 500 C۫.

Procesul de nitrurare consta din urmatoarele faze : disocierea amoniacului, saturarea stratului superficial cu azot si difuziunea azotului in miez

30

PROCESE TEHNOLOGICE

2NH3→3H2+2N.Azotul care se degaja rectioneaza cu fierul, formand nitruri. Racirea de le temperatura

de nitrurare se efectueaza in cuptor, asfel incit in hotel nu se produc tensiuni interne.Stratul nitrurat al otelurilor este foarte subtire , de numai cateva zecimi de mm .

Duritatea stratului nitrurat ajunge la valoarea cea mai mare ce se poate obtine printr-un tratament termic sau termochimic. Structura straturilor nitrurate este foarte diferita si depinde de conditiile de nitrurare (temperatura si timp ) si in special de compozitia chimica a otelului.

 Cianizarea Este tratamentul termochimic cu carbon si azot aplicat otelurilor prin incalzire

deasupra punctului Ac3, intr-un mediu lichid capabil sa cedeze azot activ. Prin cianizare, la suprafata pieselor se obtine o duritate si o rezistenta la uzura mari, mentinandu-se tenacitatea miezului. Se poate aplica diferitelor oteluri, insa cele mai bune rezultate se obtin la cianizarea otelurilor crom si crom nichel.

Cianizarea are loc dupa reactiile :4NaCN+2O→4NaCN4NaCNO→Na2CO3+CO+2N+2NaCNOxidul de carbon rezultat carbureaza superficial piesele de hotel, prin difuziunea

carbonului atomic in austenita, conform reactiei2CO→CO2+CAzotul in stare atomica difuzeaza si el stratul superficial, formand nitruri, care

contribuie la marirea duritatii stratului superficial. Cianizarea se executa la temperaturi de 850 -1000 C۫, in cazul otelurilor de constructe si la 550 – 575 C۫, in cazul sculelor executate din hotel rapid. Adancimea stratului cianizat creste o data cu cresterea temperaturii si a duratei tratamentului.

  CarbonitrurareaEste tratamentul termochimic cu carbon si azot aplicat otelurilor prin incalzirea

deasupra sau eventual sub punctul Ac1, intr-un mediu gazos capabil sa cedeze carbon si azot activ. Mediul gazos folosit este compus din 70 – 75 % gaz metan (sau alte gaze de carburare) si 25 -30 5 amoniac. Gazul metan se introduce in cuptor direct din conducta retelei de gaze, iar amoniacul, din butelia de amoniac.

Carbonitrurarea se poate executa la temperaturi joase (500 – 600 ۫ C) sau la temperaturi inalte (840 – 860 ۫ C). Carbonitrurarea la temperaturi joase se aplica otelurilor rapide, in vederea mariri durabilitatii sculelor. Otelul rapid se supune carbonitrurarii timp de 0,5 – 3 h, la temperaturi de 510 – 560 ۫ C. Adancimea stratului obtinut este de 0,02mm, iar duritatea foarte ridicata. Carbonitrurarea la temperaturi inalte se aplica diferitelor organe de masini, ca: arbori, roti dintate, tacheti etc.

Prin acest procedeu se realizeaza duritate mare si rezistenta buna la uzura si la coroziune a stratului superficial.

AluminizareaEste tratamentul termochimic cu aluminiu, aplicat materialelor metalice feroase,

intru-un mediu capabil sa cedeze aluminiu activ. Astfel creste rezistenta la temperaturi inalte a otelului, deoarece prin incalzire se formeaza o pelicula de oxizi care impiedica oxidarea in adancime. Miezul pieselor din hotel carbon obisnuit (cutii ptr. cementare, creuzete ptr. cianurare,gratare de cazana etc.). Suprafata acestora se satureaza cu aluminiu pana la 10 -15 % pe o adancime de 0,4 – 0,5mm.

31

PROCESE TEHNOLOGICE

Aluminizare se poate efectua in mediu solid (in pulberi) sau lichid (in bai de aluminiu topit). Cel mai frecvent insa este folosit un amestec din pulberi, compus din :43%Al, 49%, Al2O3 si 2%NH4C

ACOPERIRI METALICEAcoperirile metalice prin difuzie termică constau în îmbogăţirea, la cald, a suprafeţei metalului de bază cu un metal cu rezistenţă ridicată la coroziune. Elementul de aliere este introdus în stare atomică şi este adsorbit de suprafaţa metalului, cu formare de combinaţii intermetalice sau de soluţii metalice. Aceste tipuri de acoperiri fac parte din gama tratamentelor termochimice şi cele mai des întâlnite sunt amintite în cele ce urmează:- Cromizarea constă în depunerea cromului prin difuzia termică pe aliaje feroase, cu formarea de soluţii solide Fe-Cr. - Alitarea constă în depunerea aluminiului prin difuzie pe fonte sau oţeluri. Alitarea se aplică oţelurilor sărace în carbon şi se utilizează ca înlocuitori de oţeluri înalt aliate. Se poate realiza o difuzie simultană a aluminiului şi cromului în oţeluri, la temperaturi de 1250...1350°C.- Sheradizarea reprezintă procesul de difuzie a zincului în fonte sau oţeluri; - Titanizarea reprezintă procesul de îmbogăţire a suprafeţei oţelurilor în titan.Tot prin difuzie la cald se pot introduce şi elemente nemetalice, cunoscându-se două tratamente termochimice uzuale:- Nitrurarea, procedeu care constă în realizarea unui strat subţire de nitruri metalice şi  poate înlocui tratamentele electrolitice ca zincarea, nichelarea sau cromarea. Tratamentul se aplică oţelurilor şi aliajelor de titan.- Silicizarea se aplică oţelurilor cu conţinut scăzut de carbon deoarece efectul anticoroziv este însoţit de fragilizarea materialului (care este accentuată de un conţinut ridicat de carbon).

Din punct de vedere tehnologic, obţinerea de straturi protectoare prin difuzie se realizează cu pulberi fine ale elementului de aliere (cât mai pur) în medii lichide de săruri topite sau în medii gazoase, prin împachetare, la cald.

Acoperirile prin metalizare reprezintă un procedeu termomecanic de acoperire a unei suprafeţe metalice cu un alt metal. Metalizarea se realizează prin pulverizarea (cu ajutorul unui fluid sub presiune) a unui metal topit pe suprafaţa de protejat, mai rece. Aducerea metalului în stare topită se poate realiza prin topire în arc electric sau topire în plasmă. Pentru a preveni fenomenele secundare nedorite (şi rapide la temperatura de lucru) se lucrează în atmosferă inertă (argon). Metalele utilizate pentru acoperiri sunt: Zn, Pb, Al, Sn, Cu şi aliajele sale, Mo, Ni, oţeluri inox. Prin depunerea concomitentă a două sau a mai multor metale se obţin acoperiri compozite cu utilizări specifice. Prin aceeaşi tehnologie se pot realiza şi alte acoperiri: cu bor (pentru instalaţiile nucleare), cu fier (acoperiri magnetice), cu magneziu (protecţie anticorozivă), cu hafniu (tehnologii nucleare), cu tantal (materiale cu rezistenţă la temperaturi ridicate), cu zirconiu

Acoperiri metalice prin placare. Placarea reprezintă acoperirea metalului suport cu un metal mai rezistent la coroziune. Tehnologic, placarea se poate realiza prin presare (la cald şi presiune), laminare, topire sau sudură. O placare eficientă se realizează dacă cele două metale difuzează reciproc la interfaţă sau când au o rugozitate care permite o aderenţă reciprocă la presare. Placarea prin presare se aplică în special la acoperiri cu folie subţire de aur iar placarea prin laminare, topire sau sudură se aplică pentru straturi subţiri de aluminiu, plumb, oţeluri inox, cupru, alamă. Se obţin structuri cu rezistenţă anticorozivă ridicată (fără pori) şi cu rezistenţă bună la uzură.

32

PROCESE TEHNOLOGICE

Acoperiri protectoare cu pelicule de oxizi  se pot realiza pe cale chimică (brunarea fierului) sau electrochimică (eloxarea aluminiului).- Brunarea constă în obţinerea unei pelicule de Fe3O4 pe un suport  de aliaj feros, la cald (240°C), pe cale uscată, sau pe cale umedă în soluţii care conţin H3PO4 şi oxidanţi, când se formează pelicule foarte subţiri (3μm) cu rezistenţă mai scăzută la coroziune.- Eloxarea aluminiului se realizează în scop protector şi decorativ. Pelicula obţinută pe cale electrolitică are grosime de câţiva microni şi proprietăţi fizico - chimice şi anticorozive foarte bune.Acoperirea cu pelicule superficiale de oxizi în scopuri de protecţie se poate realiza şi pe alte metale: magneziu, cupru, zinc, cadmiu, argint şi aliajele lor.

Acoperiri cu pelicule de fosfaţi (fosfatarea) constă în acoperirea materialului de protejat cu straturi subţiri, protectoare de fosfaţi stabili, greu solubili. Funcţie de structura peliculei rezultate, fosfatarea poate fi cristalină sau amorfă. Fosfatarea cristalină este un tratament final sau intermediar putând fi urmată de operaţii mecanice iar fosfatarea amorfă este un tratament preliminar vopsirii. Fosfatarea se aplică aliajelor feroase, aluminiului, zincului.

Acoperiri protectoare cu email asigură o protecţie anticorozivă foarte eficace chiar şi în medii agresive, fiind mult utilizate în construcţia de utilaje pentru industria chimică (reactoare, autoclave, cisterne, coloane de distilare). Emailul este o combinaţie de natură anorganică (pe bază de silicaţi), sticloasă, aderentă. Pentru a exista o compatibilitate între email şi oţel, acesta trebuie să aibă un conţinut scăzut de carbon şi să conţină titan (4...5%). Procesul de emailare implică crearea unui strat de bază (grund pe bază de CaO şi NiO) şi a unui strat de acoperire. Emailurile obişnuite sunt rezistente la acţiunea oricărui acid (excepţie făcând HF); rezistenţa lor scade cu temperatura şi - fără excepţie - soluţiile diluate de acizi s-au dovedit mai agresive decât cele concentrate, la temperaturi de 80...100°C sau peste. Situaţia este similară în medii alcaline. Pentru utilaje care funcţionează la temperaturi ridicate se utilizează emailuri speciale cu adaosuri refractare (Cr2O3, SiO2, CaO etc.).

Acoperiri protectoare cu materiale peliculogene. Cele mai vechi şi bine cunoscute peliculogene utilizate ca protecţie anticorozivă sunt lacurile şi vopselele. Din punct de vedere chimic acestea sunt suspensii de pigmenţi anorganici şi organici, naturali sau sintetici şi diferite materiale de umplutură într-un liant al cărui component principal este o substanţă peliculogenă (ulei vegetal, ulei sicativ, răşină naturală sau sintetică). Materiale naturale ca bitumurile şi asfalturile se utilizează ca lac asfaltic sau emulsii, realizând acoperiri cu bună rezistenţă faţă de apă, alcool metilic, alcool etilic, glicoli, gaze corozive (H2S, SO2).

Coroziunea datorată unui electrolit în mediu apos se numeşte coroziune electrochimică. Ca mediu apos pot fi considerate: filme condensate de umiditate sau soluţiile iar mediul de provenienţă poate fi natural (atmosfera, apele naturale, solul) sau chimic.

Pasivarea este un proces electrochimic şi/sau chimic care constă în scăderea vitezei de coroziune la valori foarte mici datorită modificării calitative a interfeţei metal/agent coroziv. Această modificare se poate datora formării unei pelicule de oxid sau de sare greu solubilă sau a unui strat de oxigen chemosorbit, aderent, lipsit de discontinuităţi care acţionează ca o barieră cinetică şi care împiedică oxidarea şi solvatarea ionilor formaţi. Pasivarea se poate realiza pe mai multe căi - chimic, mecanic sau electrochimic - sau poate fi provocată de un tratament anterior al suprafeţei dar mecanismul de pasivare este, în toate cazurile, electrochimic.

Pasivarea chimică se realizează prin formarea unui film de oxid semiconductor, dens, continuu şi aderent prin reacţia cu oxigenul sau cu un agent oxidant. Acest film modifică potenţialul superficial,

33

PROCESE TEHNOLOGICE

pozitivându-l cu 0,3...2V; el are o grosime de 1- 50 nm fiind deci invizibil cu ochiul liber. Fenomenul se întâlneşte la metalele tranziţionale cu structuri electronice incomplete (Fe, Pt, Cr, Mo, Ti, W) dar şi la unele metale netranziţionale (Al, Zn). Pelicula de oxid este atacată de cloruri suprimându-se starea pasivă prin electrosorbţie şi formare de oxicloruri caracterizate prin defecte de reţea şi solubilitate mult mai mare dacât oxizii.

Pasivarea  mecanică apare atunci când sunt create condiţiile de precipitare a unor săruri solide pe suprafaţa metalului. Ea poate apare la orice metal iar cauza diminuării coroziunii este formarea unor straturi de sare, groase, poroase care au de obicei proprietăţi de izolator. Ca exemple se pot aminti sistemele Pb-H2SO4, Mg-H2O, Mg-F-, Ag - Cl-.

Pasivarea electrochimică se realizează prin aplicarea unui curent exterior care produce polarizarea anodică a metalului care urmează a fi pasivat.

Purificarea metalelorPurificarea se realizează prin afinare şi prin rafinare.Afinarea este operaţia prin care se obţin metalele pure şi rafinarea operaţia prin care se obţin

metale de înaltă puritate (99,999%). Alegerea procedeelor de purificare este determinată de natura metalelor, de gradul de puritate dorit, de natura impurităţilor, ţinând seama că orice procedeu de purificare avansată este foarte scump. Afinarea se realizează prin procedee pirometalurgice ca: oxidarea, cupelaţia, dezoxidarea, licuaţia, segregaţia, diluarea etc.

Prin oxidare se îndepărtează impurităţile metalice mai active din metale mai puţin active. Cu cât diferenţa de “nobleţe” dintre metalul de bază şi impurităţi este mai mare, cu atât purificarea se realizează mai uşor. Aşa se poate purifica de exemplu cupru de zinc şi de fier, plumbul de zinc, stibiu sau arsen.

Cupelaţia este operaţia de purificare a metalelor nobile (argint, aur) prin oxidarea impurităţilor cu oxigenul dintr-un curent de aer cald. Oxizii volatili rezultaţi prin oxidare sunt antrenaţi de curentul de aer iar cei nevolatili sunt absorbiţi de pereţii cupelei (formată din material refractar, poros) sau formează zgura care se acumulează la suprafaţa metalului afinat.

Dezoxidarea se aplică pentru purificarea metalelor impurificate cu proprii oxizi. Pentru dezoxidare se utilizează substanţe “avide” de oxigen (C, CaC2, P4, Mg) care au rolul de a reduce metalul din oxid. Noul oxid format se separă la suprafaţa metalului topit sub formă de zgură. Oţelul se dezoxidează cu cocs, aluminiu, ferosiliciu, silicomangan ş.a.

Licuaţia este operaţia de purificare prin încălzire treptată, aplicată metalelor brute cu condiţia ca metalul de purificat să aibă punct de topire mai scăzut decât impurităţile. Plumbul brut conţine şi zinc, stibiu, cupru; prin încălzire la 340 – 360 oC plumbul se topeşte iar impurităţile nu.

Segregaţia este operaţia de purificare a metalelor prin cristalizare fracţionată. Metalul brut topit se răceşte selectiv. Aşa se purifică aurul şi argintul de impurităţile de zinc sau plumb.

Diluarea constă în micşorarea conţinutului de impurităţi prin adăugarea controlată de metal pur în metalul topit.

Dintre procedeele de rafinare se pot aminti: distilarea, disocierea termică, disproporţionarea, electroliza, topirea zonală.

Distilarea se aplică pentru rafinarea metalelor cu puncte de topire scăzute: mercur, potasiu, rubidiu, calciu, stronţiu, bariu, zinc, plumb ş.a. Operaţia se efectuează în vid sau în atmosferă inertă.

Prin disociere termică se obţin metale de înaltă puritate. În acest scop, metalul de purificat, din metalul brut, se transformă într-un compus volatil (hidrură, oxid, halogenură, carbonil) care se descompune uşor prin încălzire

34

PROCESE TEHNOLOGICE

Depunerea electrolitică sau electrodepunerea metalelor este utilizată în practică cu două finalităţi: (a) obţinerea şi rafinarea metalelor din soluţii şi (b) acoperiri ale materialelor metalice sau nemetalice cu un strat subţire de metal(e).

La electroliză nu se lucrează la temperaturi ridicate dar temperatura reprezintă un factor de control al calităţii depunerii influenţând atât procesele de transport cât şi reacţiile chimice şi electrochimice.

Acoperirile galvanice se fac în scopul protejării suprafeţei unui metal activ cu un strat de metal mai nobil, pentru evitarea coroziunii (galvanostegie) sau în scopuri decorative (galvanoplastie) prin procedee ale galvanotehnicii. Metalele utilizate pentru acoperiri galvanice sunt fie metale seminobile şi nobile (Cu, Ag, Au) fie metale care nu se corodează deoarece se acoperă rapid cu un strat de oxid protector (Ni, Cr, Sn, Al, Zn). Dacă materialul de bază este un aliaj fier - carbon (fontă sau oţel) atunci obţinerea unor depuneri aderente, compacte, rezistente se realizează în straturi, ca de exemplu: oţel / cupru / nichel sau oţel / cupru / nichel / aur.

Sablarea este procesul de curățare sau finisare prin suflare abrazivă a suprafețelor de metal, piatră, sticlă sau a alt material solid. Aceasta se realizează cu ajutorul alicelor metalice, electrocorindonului, nisipului sau al altor materiale abrazive granulare care sunt propulsate cu viteză prin centrifugare mecanică sau cu ajutorul unui jet de gaze sau lichide spre suprafețele de prelucrat.

Sablarea sticlei consta in "matuirea" suprefetei de sticla. Este o metoda de a produce diverse design-uri pe suprafata unui geam, fie ca este vorba de gravarea in adancime, de realizarea unor imagini discrete, fumurii sau crearea de modele cu efecte spectaculoase, deosebite ce imita gheata sau obstructioneaza vizibilitatea directa intr-un anumit spatiu.

Sablarea pietrei Folosita cu preponderenta in gravarea monumentelor funerare, sablarea pietrei reprezinta una dintre principalele aplicatii ale procesului de sablare.Gravarea pietrei prin sablare, ofera o serie de avantaje comparativ cu gravarea manuala

35

PROCESE TEHNOLOGICE

Procesul tehnologic reprezinta transformarea materiilor prime în produse intermediare sau finite cu ajutorul unuia sau mai multor procese chimice fundamentale si a uneia sau mai multor operatii fizice sau mecanice (desfasurate paralel sau ciclic).

Operatiile fizice si mecanice, numite operatii unitare nu schimba natura substantelor respectiv nu implica reactii chimice. Aceste operatii au ca obiective:- pregatirea materiei prime- izolarea produselor din mediul de reactie si purificarea lor.

Principalele operatii tip sau operatii unitare sunt:- Transportul materialelor, lichidelor, materialelor solide;- Concasarea- Maruntirea;- Sedimentarea;- Filtrarea;- Amestecarea;- Încalzirea si racirea;- Fermentarea;- Pasteurizarea, sterilizarea;- Concentrarea;- Condensarea;- Cristalizarea;- Uscarea;- Distilarea si rectificarea;- Extractia.

Procesele chimice fundamentale ( exemplu halogenarea, sulfurarea, nitrarea, oxidarea, alchilarea ) schimba natura si compozitia substantelor, transformându-le în alte substante cu alte proprietati.

Reprezentarea procesului tehnologicTraseul materiei prime de-a lungul proceselor chimice fundamentale si a operatiilorunitare, pâna la produsul finit, constitue fluxul tehnologic.Reprezentarea grafica a fluxului tehnologic se numeste schema tehnologica.Schema tehnologica poate fi de doua tipuri:Schema tehnologica de operatii reprezinta operatiile unitare si procesele chimicefundamentale scrise în dreptunghiuri. Substantele implicate în operatia respectiva se scriu într-o parte sau alta a dreptunghiului, indicându-se prin sageti daca intra sau ies din aceasta.

36

PROCESE TEHNOLOGICE

Schema tehnologica de fabricatie cuprinde reactoarele si celelalte utilaje implicate în proces, pentru efectuarea operatiilor unitare, reprezentate în ordinea de succesiune urmata si la nivelele adecvate.

Dupa gradul de informare pe care ofera, simbolurile tehnice se casifica în:_ simboluri functionale_ simboluri de aparatura

37

PROCESE TEHNOLOGICE

38

PROCESE TEHNOLOGICE

39

PROCESE TEHNOLOGICE

40

PROCESE TEHNOLOGICE

DESULFURARE

41

PROCESE TEHNOLOGICE

SINTERIZÁRE, sinterizări, s. f. Procedeu de lipire a pulberilor metalice, ceramice etc., în urma încălzirii și presării lor. ♦ Operație de realizare a unor piese prin încălzirea unor pulberi și presarea lor în forme speciale

ALEZÁ, alezez, vb. I. Tranz. A prelucra interiorul unei piese cilindrice, dându-i diametrul cerut. ♦ A calibra exact dimensiunile unui orificiu dintr-o piesă mecanicăA da unui cilindru (de mașină) dimensiunile cerute printr-o prelucrare prin așchiere; a șlefui o gaură conică sau cilindrică dintr-o piesă metalică.

StrunjireaStrunjirea reprezinta procedeul de prelucrare prin aschiere,cu cea mai frecventa utilizare, fiind metoda de baza pt obtinerea corpurilor de revolutie.In constructia de masini piesele care contin suprafete de revolutie au o pondere insemnata, cele mai caracteristice fiind arborii si bucsele, fapt care justifica raspandirea pe care o au in prezent prelucrarile prin strunjire.Strunjirea se realizeaza prin combinarea miscarii principale de rotatie executata de obicei de piesa, cu miscarea de avans a cutitului.Avansul este in general rectliniu in direactie longitudinala, transversala sau dupa o directie inclinata fata de axa miscarii principale.

42

PROCESE TEHNOLOGICE

BAVURĂ, bavuri, s.f. (Tehn.) Material rămas peste profilul normal pe suprafaţa pieselor prelucrate sau turnate

Ştanţarea cuprinde mai multe tipuri de operaţii caracterizate prin separarea, parţială sau totală, a unei

părţi a semifabricatului de cealaltă, prin forfecare. Operaţiile de ştanţare sunt defapt operaţii de tăiere

43

PROCESE TEHNOLOGICE

care se execută cu ajutorul dispozitivelor, pe prese. În concepția actuală, la ștanțe se execută numai

operații de tăiere (nu și de deformare plastică), pe când la matrițe se execută măcar o operație de

deformare plastică

Prin procedee de ștanțare se prelucrează semifabricate livrate sub formă de table, benzi, fâșii sau semifabricate individuale. Se prelucrează diferite materiale: table din oțeluri și aliaje neferoase, hârtie, materiale textile, piele (în industria de încălțăminte), celuloid, textolit etc.

Stamparea, spre deosebire de ștanțare, este un procedeu de imprimare pe suprafața unui obiect de metal a unui profil, relief sau desen, prin deformare plastică locală, cu ajutorul unui poanson și al unei matrițe. Prin acest procedeu se execută monede, decorații, medalii, inscripții etc. Așadar, în cazul stampării nu se produce nici o tăiere, ca la ștanțare.

Principalele operații care se pot realiza prin ștanțare sunt: decuparea, retezarea, secționarea (separarea),

șlituirea, crestarea, perforarea, decuparea, tunderea marginilor, debavurarea, curățirea pe contur. Se pot

prelucra materiale diverse, ca metale, plăci de plastic, hârtie sau carton.

Şliţuirea – tăierea după un contur deschis, pentru separarea completă sub formă de deşeu a unei părţi

de la marginea obiectului prelucrării.

Rabotarea si mortezarea - procesul de prelucrare prin aschiere la care miscarea principala este rectilinie, executata in plan orizontal . In functie de masina – unealta pe care se realizeaza prelucrarea , miscarea principala si cea de avans pot fi executate de catre cutitul de rabotat sau de catre piesa pe masa masinii:

Ambutisarea este procesul de deformare plastică a unui corp de grosime mică, în comparație cu celelate dimensiuni, pentru obținerea unui corp care să prezinte o cavitate. Deformarea fără încălzirea prealabilă a corpului se numește ambutisare la rece, folosită în special pentru corpuri de grosime relativ mică (table, platbande, etc.). În cazul în care corpul este prealabil încălzit, deformarea se numește ambutisare la cald, metodă folosită mai ales pentru corpuri cu grosimi mari sau având duritatea ridicată, în vederea obținerii unor corpuri cu formă simplă, fără unghiuri ascuțite.

44

PROCESE TEHNOLOGICE

45