MINISTERUL EDUCAŢIEI NATIONALE UNIVERSITATEA „VASILE ALECSANDRI” DIN BACĂU FACULTATEA DE INGINERIE Calea Mărășești, Nr. 157, Bacău, 600115, Tel./Fax +40 234 580170 http://inginerie.ub.ro, [email protected]Ing. Gheorghe Mustea CONTRIBUȚII TEORETICE ȘI EXPERIMENTALE PRIVIND PRELUCRAREA COMBINATĂ PRIN AȘCHIERE ȘI DEFORMARE PLASTICĂ -REZUMAT LA TEZA DE DOCTORAT- Coordonator științific , Prof.univ.dr. Gheorghe BRABIE Bacău, 2014
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Tabelul 3.5. Valorile rugozității Ra (µm) în funcție de regimul de așchiere la strunjire
Puncte de măsurare I II III
Rugozitatea
medie Ra
(µm) 1 2 1 2 1 2
Nr. regim
1 2,7 2,79 2,78 2,83 2,85 2,73 2,78
2 2,68 3 2,59 2,55 2,74 2,66 2,7
3 2,6 2,67 2,7 2,68 2,7 2,56 2,653
4 1,27 1,29 1,2 1,18 1,17 1,03 1,19
5 1,38 1,83 1,36 1,57 1,88 1,34 1,56
6 2,6 2,67 2,7 2,68 2,7 2,56 2,653
7 2,78 2,64 2,68 2,6 2,6 2,49 2,631
8 2,61 2,62 2,69 2,59 2,63 2,7 2,64
9 2,6 2,67 2,69 2,68 2,7 2,58 2,653
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 16
Tabelul 3.6. Valorile determinate ale durității Brinell (HB)în funcție de regimul de lucru la
rulare
Puncte de măsurare I II III
Duritatea medie 1 2 3 4 5 6
Factorii de
influență Nr. regim [HB]
Viteza de
rotație a piesei
1 141 136 137 135 135 137 136,8
2 141 141 143 139 133 138 139,2
3 139 147 138 139 144 139 141,0
Avansul de
lucru
4 147 146 147 144 142 144 145,0
5 147 147 146 141 141 139 143,5
6 141 141 143 139 133 138 141,0
Presiunea de
apăsare
7 122 119 117 117 122 120 119,5
8 129 128 124 126 122 125 125,7
9 141 141 143 139 133 138 141,0
Tabelul 3.7. Valorile determinate ale rugozității Ra (µm) în funcție de regimul de lucru la
rulare
Puncte de măsurare I II III
Rugozitatea
medie
1 2 1 2 1 2 Ra
Factori de
influență Nr. regim [µm]
Viteza de rotație
a piesei
1 0,41 0,41 0,26 0,34 0,39 0,38 0,365
2 0,31 0,35 0,4 0,37 0,33 0,41 0,361
3 0,31 0,31 0,33 0,35 0,33 0,32 0,325
Avansul de lucru
4 0,15 0,14 0,15 0,14 0,12 0,13 0,138
5 0,15 0,13 0,14 0,14 0,13 0,16 0,141
6 0,31 0,31 0,33 0,35 0,33 0,32 0,325
Presiunea de
apăsare
7 0,31 0,37 0,42 0,35 0,32 0,38 0,36
8 0,3 0,35 0,36 0,42 0,29 0,33 0,34
9 0,31 0,31 0,33 0,35 0,33 0,32 0,325
3.4. Analiza influenței parametrilor regimului de prelucrare asupra calității suprafeței
prelucrate
3.4.1. Analiza influenței regimului de așchiere asupra rugozității prelucrate prin strunjire
Pentru determinarea influenței vitezei de așchiere asupra rugozității suprafeței prelucrate prin
strunjire a aliajului de magneziu AZ 61 A a fost variată viteza de așchiere iar ceilalți parametri de
așchiere, avansul de lucru și respectiv adâncimea de așchiere, au fost menținuți constanți. Variația
rugozității în funcție de viteza de așchiere este prezentată grafic în figura 3.12.
Influența avansului asupra rugozității suprafeței prelucrate prin strunjire a aliajului de
magneziu AZ 61 A a fost pusă în evidență prin modificarea avansului și prin păstrarea constantă a
celorlalți parametri de așchiere: viteza și respectiv adâncimea de așchiere. Reprezentare grafică a
valorilor rugozității suprafeței obținute în funcție de avans este prezentată în figura 3.15 iar
imaginile suprafețelor și așchiilor rezultate în urma prelucrării prin strunjire în figurile 3.16 și 3.17.
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 17
50 100 150 200 250 300 3502,62
2,64
2,66
2,68
2,70
2,72
2,74
2,76
2,78
2,80
Viteza de aschiere v [m/min]
s = 0.2 mm/rot, t = 0.75 mm R
ug
ozita
tea
Ra
[µ
m]
0,05 0,10 0,15 0,20 0,25
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
Ru
go
zita
tea
Ra
[µ
m]
Avans s [mm/rot]
V = 314 m/min, ap = 0.75 mm
Determinarea influenței adâncimii de așchiere asupra rugozității suprafețelor prelucrate prin
strunjire s-a efectuat prin menținerea constantă a vitezei de așchiere respectiv a vitezei de avans și
prin modificarea adâncimii de așchiere. Reprezentarea grafică a valorile rezultate în urma
încercărilor experimentale este prezentată în figura 3.18.
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00
2,60
2,61
2,62
2,63
2,64
2,65
2,66
2,67
2,68
2,69
v = 314 m/min, s = 0,2 mm/rot,
R
ug
ozita
tea
Ra
[µ
m]
Adancimea de aschiere t [mm] Fig.3.18. Influența adâncimii de așchiere asupra rugozității la viteza de așchiere v =
314m/min și avans s = 0,2 mm/rot
Din analiza graficului de variație a rugozității în funcție de viteza de așchiere rezultă că odată
cu creșterea vitezei de așchiere de la valoarea de 101 la 314 m/min rugozitatea suprafeței prelucrate
scade de la valoarea de 2,78 µm la 2,653 µm, înregistrând o diferența de numai 0,127 µm. Din
analiza graficului de variație a rugozității în funcție de avans rezultă că odată cu creșterea avansului
crește și valoarea rugozității. Rugozitatea suprafeței prezintă o creștere de la valoarea de 1,19 la 1,56
µm (în intervalul 0,05 la 0,1 mm/rot a avansului) diferența fiind de 0,37 µm. Odată cu mărirea
avansului de la 0,1 la 0,2 mm/rot rugozitatea prezintă o creștere semnificativă cu o valoare de 1,463
µm față de valoarea obținută la un avans de 0,05 mm/rot. Din analiza graficului rezultă că odată cu
creșterea adâncimii de așchiere crește și rugozitatea suprafeței prelucrate. Calculând diferența dintre
valorile rugozității obținute la adâncimile de 0,25 mm respectiv 0,75 mm (2,631mm - 2,653mm) s-a
obținut valoarea de 0,022 µm.
Fig. 3.12. Influența vitezei de așchiere asupra
rugozității la un avans s = 0.2mm/rot și o
adâncime de așchiere t = 0.75mm
]
Fig. 3.15. Influența avansului asupra
rugozității la viteza de așchiere v = 314m/min
și adâncime de așchiere t = 0,75mm
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 18
3.4.2. Analiza influenței parametrilor regimului de lucru asupra rugozității suprafeței
prelucrate prin rulare
Pentru determinarea influenței vitezei de rotație a piesei asupra rugozității suprafeței
prelucrate prin rulare a aliajului de magneziu AZ 61 A a fost variată viteza de rotație a piesei iar
ceilalți parametri, avansul și respectiv presiunea, au fost menținuți constanți. Reprezentarea grafică a
valorilor obținute în urma încercărilor experimentale sunt prezentate în figura 3.21. Analiza
influenței avansului asupra rugozității suprafeței prelucrate prin rulare a aliajului de magneziu AZ61
A a fost realizată prin modificarea avansului și meținerea constantă a celorlalți parametri, viteza de
rotație a piesei și respectiv presiunea de apăsare. În figura 3.23 este reprezentată variația rugozității
în funcție de avansul de lucru.
44 66 88 110 132 154
0,31
0,32
0,33
0,34
0,35
0,36
0,37
0,38
P = 150 bar, S = 0,2 mm/rot
Ru
go
zita
tea
Ra
[µ
m]
Viteza de rotatie a piesei vr [m/min]
Din analiza graficului de variație a rugozității rezultă că odată cu creșterea vitezei de rotație
apiesei de la valoarea de 44 la 138 m/min rugozitatea suprafeței prelucrate scade de la valoarea de
0,365 µm la 0,325 µm, înregistrând o diferența de numai 0,04 µm. Prin urmare, calitatea suprafeței
prelucrate prin rulare se îmbunătățește atunci când viteza de rotație a piesei crește.
Din analiza graficului de variație a rugozității în funcție de avansul de lucru rezultă că odată
cu scăderea avansului de lucru scade și valoarea rugozității. Rugozitatea suprafeței prezintă o
creștere nesemnificativă de la valoarea de 0.138 la 0.141µm pe intervalul 0,05 la 0,1 mm/rot,
diferența fiind de 0,003 µm. Prin mărirea avansului de lucru de la 0,1 la 0,2 mm/rot rugozitatea
suprafeței prezintă o creștere de 0,184 µm. Prin urmare, odată cu creșterea avansului de lucru
rugozitatea suprafeței prelucrate crește, rezultând astfel o calitate scăzută a suprafeței prelucrate.
Determinarea influenței presiunii de apăsare asupra rugozității suprafețelor prelucrate prin rulare s-a
realizat prin menținerea constantă a vitezei de rotație a piesei și respectiv a avansului de
lucru.Valorile rezultate în urma încercărilor experimentale sunt prezentate grafic în figura 3.24.
Fig. 3.21. Variația rugozității în funcție de
viteza de rotație a piesei pentru un avans de
lucru s = 0.2 mm/rot și o presiune de
apăsare P = 150 bar
]
Fig. 3.23. Influența avansului de lucru
asupra rugozității la viteza de rotație a
piesei vr = 138 m/min și o presiune de
apăsare P = 150 bar
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 19
25 50 75 100 125 150 175
0,320
0,325
0,330
0,335
0,340
0,345
0,350
0,355
0,360
0,365
vr = 138 m/min, s = 0,2 mm/rot
Ru
go
zita
tea
Ra
[µ
m]
Presiunea de apasare P [bar] Fig. 3.24. Variația rugozității în funcție de presiunea de apăsare la un avans de lucru
s = 0,2 mm/rot și viteză de rotație a piesei vr = 138 m/min
Din analiza graficului de variație a rugozității în funcție de presiunea de apăsare rezultă că
odată cu creșterea presiunii de apăsare valoarea rugozității suprafeței prelucrate prin rulare scade
aproape constant. Diferența dintre valorile rugozității rezultate, în urma procesului de rulare, la
presiunile de apăsare de 50 bar respectiv 100 bar este de 0.017 µm iar diferența dintre valorile
rezultate la presiunile de 100 și 150 a fost de 0.016 µm.
3.4.3. Influența parametrilor regimului de așchiere asupra durității suprafeței prelucrate prin
strunjire
Valorile durităților obținute în urma încercărilor experimentale sunt reprezentate grafic, în
funcție de viteza de așchiere, avansul de lucru și de adâncimea de așchiere în figurile 3.25, 3.26 și
3.27.
50 100 150 200 250 300 350
100
101
102
103
104
105
106
107
Du
rita
tea
Bri
ne
ll [H
B]
Viteza de aschiere v [m/min]
s = 0.2 mm/rot t = 0.75 mm
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
Du
rita
tea
Bri
ne
ll [H
B]
Avans s [mm/rot]
v = 314 m/min t = 0.75 mm
Fig. 3.25. Variația durității în funcție de
viteza de așchiere la un avans s = 0.2 mm/rot
și adâncime de așchiere t = 0.75 mm
Fig. 3.26. Variația durității în funcție de
avansul de lucru la viteza de așchiere v = 314
m/min și adâncime de așchiere t = 0.75 mm
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 20
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00
100
101
102
103
104
105
106
107
Du
rita
tea
Bri
ne
ll [H
B]
Adancimea de aschiere t [mm]
v = 314 m/min s = 0.2 mm/rot
Fig. 3.27. Variația durității în funcție de adâncime de așchiere la viteza de așchiere v= 314
m/min și avans s = 0.2 mm/rot
Din analiza graficului din figura 3.25 rezultă că o creștere a vitezei de așchiere conduce la
creșterea durității suprafeței prelucrate. Pe primul intervalul de viteză (101-201 m/min) duritatea
prezintă o creștere de la valoarea 101,33 la 105,83 HB iar pe al doilea interval (201-314 m/min)
duritatea nu prezintă o creștere importantă odată cu creșterea vitezei de așchiere, valoarea
determinată fiind de 105,96 HB.
Din analiza graficului din figura 3.26 rezultă că odată cu creșterea avansului crește și
duritatea suprafeței prelucrate; pe primul interval (0.05 – 0.1 mm/rot) se înregistrează o creștere de
la valoarea de 98,59 la 103,91 HB, iar pe al doilea interval (0.1-0.2 mm/rot) o creștere până la
valoarea de 105,96 HB.
Din analiza graficului din figura 3.27 rezultă că la creșterea adâncimii de așchiere crește și
valoarea durității suprafeței prelucrate. Astfel, pe primul interval de adâncime (0.25 - 0.5 mm)
valoarea durității crește puțin de la 101,33 la 101,41 HB iar pe al doilea interval (0.5 – 0.75 mm)
duritatea prezintă o creștere importantă până la valoarea de 105,96 HB.
3.4.4. Analiza influenței regimului de lucru asupra durității suprafeței prelucrate prin rulare
Valorile durităților obținute în urma încercărilor experimentale la rularea suprafețelor pe strung în
funcție de viteza de rotație a piesei sunt reprezentate grafic în figura 3.28.
44 66 88 110 132 154
136,0
136,5
137,0
137,5
138,0
138,5
139,0
139,5
140,0
140,5
141,0
141,5
142,0
Du
rita
tea
Bri
ne
ll [H
B]
Viteza de rotatie a piesei vr [m/min]
s = 0.2 mm/rot P = 150 bar
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25
140,0
140,5
141,0
141,5
142,0
142,5
143,0
143,5
144,0
144,5
145,0
145,5
146,0
Du
rita
tea
Bri
ne
ll [H
B]
Avans s [mm/rot]
vr = 138m/min P = 150 bar
Fig. 3.28. Variația durității în funcție de
viteza de rotație a piesei la un avans s = 0,2
mm/rot și presiune de apăsare P = 150 bar
Fig. 3.29. Variația durități în funcție de
avansul de lucru cu viteza de rotație vr = 138
m/min și presiunea de apăsare P = 150 bar
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 21
Din analiza graficului de variație a durității în funcție de viteza de rotație a piesei rezultă că
duritatea suprafeței prelucrate prin rulare crește odată cu creșterea rotației piesei. Astfel,valoarea
durității crește de la valoare de 136,8 HB la valoarea de 139,2 HB, pe primul interval de valori ale
vitezei de rotație a piesei (44-88m/min) iar pe al doilea interval (88-138m/min) se înregistrează o
creștere cu 1,8 HB. În urma acestor determinări rezultă că viteza de rotație a piesei nu influențează
în mod evident duritatea suprafețelor prelucrate prin rulare.
Din analiza graficului de variație a durității se observă că odată cu creșterea avansului de lucru
duritatea suprafeței prelucrate prin rulare scade. Astfel, la avansul de 0.05 mm/rot se obține o
valoare maximă a durității suprafeței de 145 HB și o creștere de 42,8 HB peste valoare durității
inițiale a probei.
Influența presiunii de apăsare asupra durității suprafețelor prelucrate prin rulare a fost
determinată prin menținerea constantă a vitezei de rotație a piesei și a avansului de lucru și prin
modificarea presiunii de apăsare.Valorile durității măsurate în urma încercărilor experimentale sunt
prezentate în figura 3.31.
25 50 75 100 125 150 175
117
120
123
126
129
132
135
138
141
144
147
Du
rita
tea
Bri
ne
ll [H
B]
Presiunea P [bar]
vr = 138 m/min s = 0.2 mm.rot
Fig.3.31. Influența presiunii de apăsare asupra durității la viteza de rotație vr = 138 m/min și
avans de lucru s = 0.2 mm/rot Din analiza graficului de variație a durității rezultă că odată cu creșterea presiunii de apăsare
crește și duritatea suprafeței prelucrate prin rulare. În intervalul de presiuni de apăsare 50 - 100 bar
duritatea crește de la valoarea de 119,5 HB la 125,7 HB (crește cu 6,2 HB) iar la creșterea presiunii
de apăsare pană la valoarea de 150 bar, crește și valoarea durității până la 141 HB (crește cu 19.3
HB).
3.5. Concluzii privind influenta parametrilor regimului de așchiere asupra calității suprafeței
prelucrate prin strunjire în cazul aliajului de magneziu AZ61 A
Privind rugozitatea suprafeței prelucrate prin strunjire
Parametrul cu cea mai mare influență asupra rugozității suprafețelor prelucrate prin strunjire a
aliajului de magneziu AZ61 A este avansul. Odată cu micșorarea acestuia de la valoarea de 0,2 la
0,05 mm/rot, rugozitatea suprafeței se îmbunătățește cu aproximativ 55% (ajungând de la 2,653 µm
la 1,19 µm ). Prin urmare, creșterea avansului conduce la o rugozitate mare a suprafeței prelucrate,
obținându-se astfel o calitate scăzută a acesteia.
Viteza de așchiere este al doilea parametru, ca importanță, ce influențează rugozitatea
suprafețelor prelucrate prin strunjire în cazul aliajului de magneziu AZ61 A. Odată cu creșterea
vitezei de așchiere se îmbunătățește calitatea suprafeței (scade rugozitatea).
Adâncimea de așchiere are cea mai mica influență asupra rugozității suprafețelor prelucrate
prin strunjire în cazul aliajului de magneziu AZ61 A. Creșterea adâncimii de așchiere a condus la
creșterea rugozități și la o calitate redusă a suprafeței prelucrate.
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 22
Cea mai mică rugozitate (1.19 µm) s-a obținut, în cazul, în care viteza de așchiere a fost
maximă (v = 314m/min) și avansul minim (0.05 mm/rot) la o adâncime de 0.75 mm, iar cea mai
mare (2,78 µm) atunci când viteza de așchiere a fost minimă (v = 101 m/min), avansul maxim (s =
0.2 mm/rot) și adâncimea de așchiere de 0.75 mm.
Privind duritatea suprafeței prelucrate prin strunjire
Factorul cel mai important ce influențează creșterea durității suprafețelor prelucrate prin
strunjire în cazul aliajului de magneziu AZ61 A este avansul, urmat de viteza și de adâncimea de
așchiere.
Cea mai mare valoare a durității (105,96 H) s-a obținut în cazul unei viteze de așchiere mari (v
= 314 m/min), unui avans mare (s = 0.2 mm/rot) și pentru o adâncime de așchiere de 0.75 mm, iar
cea mai mică duritate (98.59 HB) atunci când viteza de așchiere este maximă (v = 314m/min),
avansul minim (s = 0.05 mm/rot) și adâncimea de așchiere t = 0.75 mm
3.6. Concluzii privind influenta parametrilor regimului de lucru asupra calității suprafeței
prelucrate prin rulare în cazul aliajului de magneziu AZ 61A
Privind rugozitatea suprafeței prelucrate prin rulare
Parametrul cu cea mai mare influență asupra rugozității suprafețelor generate prin rulare în
cazul aliajului de magneziu AZ61 A este avansul de lucru. Scăderea rugozității are loc progresiv cu
micșorarea avansului de lucru. Astfel, odată cu micșorarea avansului de la 0,2 la 0,05 mm/rot,
rugozitatea suprafeței se îmbunătățește cu aproximativ 236% (ajungând de la 0,325 µm la 0,138 µm
), și cu 810% față de suprafața inițială, prelucrată prin strunjire (de la valoarea de 1,119 µm la 0,138
µm).
Al doilea parametru, ca importanță ce influențează rugozitatea suprafeței este viteza de rotație
a piesei. Odată cu creșterea acesteia, de la valoarea de 44 m/min la 138 m/min, rugozitatea
suprafeței prelucrate prin rulare scade, de la valoare de 0.365 la 0.325 µm, cu aproximativ 12%.
Cea mai mica influență asupra rugozității suprafețelor prelucrate prin rulare o are presiunea de
apăsare P. Creșterea presiunii de apăsare de la valoare de 50 la a 150 bar a condus la scăderea
rugozități de la 0.358 la 0.325 µm și la îmbunătățirea acesteia cu aproximativ 10%
Cea mai bună rugozitate Ra = 0.138 µm s-a obținut în cazul în care viteza de rotație a piesei a
fost maximă (vr = 138 m/min) și avansul de lucru minim (0,05 mm/rot) la o presiune de apăsare de
150 bar. Cea mai mare valoare a rugozității (0.365 µm) s-a obținut atunci când viteza de rotație a
piesei a fost minimă (vr = 44 m/min), avansul de lucru maxim (s = 0.2 mm/rot) și presiunea de
apăsare de 150 bar.
Privind duritatea suprafeței prelucrate prin rulare
Factorul cel mai important ce a influențat duritatea suprafețelor prelucrate prin rularea aliajului de
magneziu AZ61 A a fost presiunea de apăsare. Odată cu creșterea acesteia de la valoare de 50 bar la
150 bar valoarea durității suprafeței a crescut de la 119.5 HB la 141 HB, cu aproximativ 16%.
Al doilea factor ca importanță ce influențează duritatea suprafețelor a fost viteza de rotație a piesei.
Astfel, la creșterea vitezei de rotație a piesei crește și duritatea cu aproximativ 3% ( de la 136,8 la
141 HB)
Factorul cu cea mai mică influență asupra durității suprafeței prelucrate prin rulare este avansul de
lucru. Creșterea avansului de lucru (de la 0.05 la 0.2mm/min) conduce la scăderea durității, de la
valoarea de 145 HB la 141 HB, cu aproximativ 2.8%.
Valoarea cea mai mare a durității (145 HB) s-a obținut în cazul unei viteze mari de rotație a piesei (v
= 138 m/min), unui avans de lucru mic (s = 0.05 mm/rot) și a unei presiuni de apăsare de 150 bar.
Cea mai mică valoare a durității (119.5 HB) s-a obținut atunci când viteza de rotație a piesei a fost
maximă (vr = 314m/min), avansul de lucru maxim (s = 0.2 mm/rot) și presiunea de apăsare 50 bar.
Duritatea suprafeței prelucrate prin rulare crește aproximativ cu 44% față de cea a suprafeței inițiale,
prelucrate prin strunjire.
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 23
Capitolul 4.Cercetări și contribuții experimentale privind calitatea suprafețelor generate prin
procesul de prelucrare combinată prin strunjire și deformare plastică superficială la rece
4.2. Condiții de experimentare
4.2.1. Materialul și echipamentele utilizate pentru încercările experimentale
Pentru determinarea influenţei regimului de prelucrare asupra calităţii suprafeţelor prelucrate
prin deformo-strunjire a fost utilizat un aliaj de magneziu de tipul AZ61 A având compoziţia
chimică prezentată în tabelul 3.1 (capitolul 3).
Semifabricatul supus încercărilor experimentale a fost de tip bară cilindrică cu dimensiunile
prezentate în figura 3.1 a (capitolul 3).
Prelucrarea prin deformo-strunjire s-a efectuat cu ajutorul unui strung de tipul SNA 360x1000.
Pregătirea probelor s-a realizat prin strunjire, pentru eliminarea stratului superficial ecruisat și a
eventualelor defecte de formă, cu ajutorul unui cuțit de strung PCLNR 25 25 M 12 dotat cu plăcuță
din carbură metalică CNMG 120408 NN LT 10 (figura 3.5, capitolul 3) cu următoarele
caracteristici: raza la vârf : 0,4 mm, unghiul la vârf: 80º, lățimea: 12 mm.
Prelucrarea prin deformo-strunjire (figura 4.2) s-a realizat între vârfuri pentru ca sistemul de
lucru sa fie cât mai rigid. Sistemul cu ajutorul căruia s-a realizat prelucrarea prin deformo-strunjire
este compus din următoarele echipamente: scula deformatoare de tipul HG6-9 (figura 3.6, capitolul
3), echipamentul pentru furnizarea lichidului sub presiune pentru scula deformatoare - HGP 3.0
(figura 3.7, capitolul 3), cuțitul de strung, dispozitivul de deformo-strunjire (figura 4.1).
Fig.4.1. Dispozitivul pentru operația de deformo-strunjire
Determinarea durității și rugozității suprafețelor probelor prelucrate prin deformo-strunjire a
fost realizată identic cu cazul prelucrărilor prin strunjire și deformare plastică superficală la rece
(rulare) (capitolul 3)
Fig. 4.2. Operația de deformo-strunjire
4.2.2. Regimul de lucru și planul încercărilor experimentale
Pentru determinarea influenţei regimului de prelucrare asupra calităţii suprafeţelor prelucrate
prin deformo-strunjire au fost variați următorii parametri: viteza mișcării de rotație a
semifabricatului v = 50, 100, 158 m/min; avansul de prelucrare s = 0.1, 0.2, 0.3 mm/rot; adâncimea
de așchiere ap = 0.25, 0.5, 0.75 mm; presiunea de apăsare P = 50, 100, 150 bar .
semifabricat Scula de rulare
Cuțit strung
Dispozitiv de
deformo-
strunjire
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 24
Încercările experimentale privind determinarea influenței parametrilor regimului de prelucrare
asupra calității suprafețelor prelucrate prin procedeul de deformo-strunjire au fost efectuate după
planul de experimente prezentat în tabelul 4.1.
Tabelul 4.1. Planul încercărilor experimentale
Nr. Viteza v Turatia n Avans s Adâncime ap
Presiunea de
apăsare P
m/min rot/min mm/rot mm bar
1 50 200 0,2 0.5 150
2 100 400 0,2 0.5 150
3 150 630 0,2 0.5 150
4 150 630 0,1 0.5 150
5 150 630 0,2 0.5 150
6 150 630 0,3 0.5 150
7 150 630 0,2 0.5 50
8 150 630 0,2 0.5 100
9 150 630 0,2 0.5 150
10 150 630 0.2 0.25 150
11 150 630 0.2 0.5 150
12 150 630 0.2 0.75 150
13 100 400 0,1 0.5 100
14 100 400 0.2 0.5 100
15 100 400 0,3 0.5 100
16 100 400 0.2 0.5 50
17 100 400 0.2 0.5 100
18 100 400 0.2 0.5 150
19 100 400 0.2 0.25 100
20 100 400 0.2 0.5 100
21 100 400 0.2 0.75 100
4.3. Rezultate obținute în urma încercărilor experimentale
Valorile obținute pentru duritatea și respectiv rugozitatea suprafețelor prelucrate prin deformo-
strunjire sunt prezentate în tabelele 4.2 și 4.3.
Tabelul 4.2. Valorile durității Brinell (HB) în funcție de regimul de prelucrare
Puncte de
măsurare I II III
Duritatea
medie
(HB) Nr. regim 1 2 1 2 1 2
1 151 158 155 150 148 150 152,0
2 158 157 161 158 160 159 158,8
3 169 166 167 168 165 164 166,5
4 174 169 175 176 179 176 174,8
5 169 166 167 168 165 164 166,5
6 157 157 154 163 164 165 160,0
7 145 149 153 151 151 151 150,0
8 156 158 161 160 161 163 159,8
9 169 166 167 168 165 164 166,5
10 169 166 167 168 168 170 168,0
11 169 166 167 168 165 164 166,5
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 25
12 166 165 169 164 166 167 166,2
13 168 163 164 161 162 164 163,7
14 157 160 159 158 157 160 158,5
15 160 159 158 157 154 158 157,7
16 142 152 137 146 145 144 144,3
17 157 160 159 158 157 160 158,5
18 158 157 161 158 160 159 158,8
19 158 158 160 159 161 158 159,0
20 157 160 159 158 157 160 158,5
21 152 150 152 152 153 151 151,7
Tabelul 4.3. Valorile rugozității Ra (µm) în funcție de regimul de prelucrare
Puncte
măsurare I II III Rugozitatea
medie Ra
(µm) Nr. regim 1 2 1 2 1 2
1 0,31 0,3 0,33 0,31 0,34 0,32 0,32
2 0,29 0,3 0,29 0,26 0,27 0,29 0,28
3 0,27 0,25 0,27 0,25 0,26 0,24 0,26
4 0,19 0,18 0,2 0,2 0,19 0,21 0,20
5 0,27 0,25 0,27 0,25 0,26 0,24 0,26
6 0,52 0,58 0,55 0,59 0,59 0,59 0,57
7 0,47 0,43 0,44 0,5 0,46 0,45 0,46
8 0,37 0,4 0,38 0,36 0,39 0,4 0,38
9 0,27 0,25 0,27 0,25 0,26 0,24 0,26
10 0,23 0,24 0,25 0,24 0,26 0,25 0,25
11 0,27 0,25 0,27 0,25 0,26 0,24 0,26
12 0,4 0,44 0,4 0,44 0,42 0,41 0,42
13 0,3 0,22 0,31 0,3 0,24 0,23 0,27
14 0,35 0,34 0,35 0,32 0,3 0,35 0,34
15 0,58 0,57 0,67 0,55 0,69 0,66 0,62
16 0,35 0,31 0,35 0,35 0,41 0,35 0,35
17 0,35 0,34 0,35 0,32 0,3 0,35 0,34
18 0,29 0,3 0,29 0,26 0,27 0,25 0,28
19 0,33 0,3 0,34 0,33 0,32 0,35 0,33
20 0,35 0,34 0,35 0,32 0,3 0,35 0,34
21 0,41 0,36 0,4 0,41 0,37 0,34 0,38
4.4. Analiza influenței parametrilor de lucru asupra rugozității suprafeței prelucrate.
Pentru determinarea influenței vitezei mișcării de rotație a semifabricatului asupra rugozității
suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire a aliajului de magneziu AZ 61 A a fost variată viteza
mișcării de rotație a semifabricatului iar ceilalți parametri de proces (avansul de lucru, adâncimea de
așchiere și respectiv presiunea de apăsare) au fost menținuți constanți. Reprezentarea grafică a
rezultatelor obținute în urma încercărilor experimentale este prezentată în figura 4.4.
Din analiza graficului rezultă că odată cu creșterea vitezei mișcării de rotație a
semifabricatului de la valoarea de 50 la 158 m/min rugozitatea suprafeței prelucrate scade de la
valoarea de 0,318 µm la 0,253 µm, înregistrând o diferența de 0,035 µm.
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 26
40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
0,24
0,25
0,26
0,27
0,28
0,29
0,30
0,31
0,32
0,33
P = 150 bar s = 0.2 mm/rot ap = 0.5 mm
R
ug
ozita
tea
Ra
[µ
m]
Viteza miscarii de rotatie a semifabricatului [m/min] Fig.4.4. Variația rugozității în funcție de viteza mișcării de rotație a semifabricatului la un
avans de lucru s = 0.2 mm/rot, adâncimea de așchiere ap = 0.5 mm și o presiune de apăsare P =
150 bar
Influența avansului asupra rugozității suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire a aliajului de
magneziu AZ61 A a fost realizată prin modificarea avansului și prin păstrarea celorlalți parametri
(viteza mișcării de rotație a semifabricatului, adâncimea de așchiere și respectiv presiunea de
apăsare) constanți. În figura 4.6 este prezentată variația rugozității suprafeței prelucrate prin
deformo-strunjire pentru cele două cazuri prezentate anterior.
0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
v = 100m/min, ap= 0.5mm, P = 100bar
v = 158m/min, ap= 0.5mm, P = 150bar
Avansul de lucru (mm/rot)
Ru
go
zita
te c
az
2 (
µm
)
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
Ru
go
zitate
caz 1
(µm
)
Fig. 4.6. Influența avansului asupra rugozității pentru caz I. viteza mișcării de rotație a
semifabricatului v = 158 m/min, adâncime de așchiere ap = 0.5 mm și o presiune de apăsare P
= 150 bar, caz II. viteza mișcării de rotație a semifabricatului v = 100 m/min, adâncime de
așchiere ap = 0.5 mm și o presiune de apăsare P = 100 bar
Din analiza graficului de variație a rugozității, pentru cazul I, se poate observa că odată cu
creșterea avansului de lucru crește și valoarea rugozității suprafeței. Rugozitatea suprafeței prezintă
o creștere usoară, între valorile 0,1 la 0,2 mm/rot ale avansului de lucru, diferența înregistrată fiind
de 0,061 µm. Odată cu mărirea avansului de lucru de la 0,2 la 0,3 mm/rot rugozitatea prezintă o
creștere semnificativă de 0,314 µmDin analiza graficului de variație a rugozității, pentru cazul II, se
observă că rugozitatea suprafeței prezintă o creștere usoară, între valorile 0,1 la 0,2 mm/rot ale
avansului de lucru, diferența înregistrată fiind de 0,069 µm. Odată cu mărirea avansului de lucru de
la 0,2 la 0,3 mm/rot rugozitatea prezintă o creștere semnificativă de 0,285 µm
Determinarea influenței presiunii de apăsare asupra rugozității suprafețelor prelucrate prin
deformo-strunjire s-a obținut prin menținerea constantă a vitezei mișcării de rotație a
semifabricatului, adâncimii de așchiere și respectiv a avansului de lucru și prin modificarea valorii
presiunii de apăsare.Reprezentarea grafică a rezultatelor obținute în urma încercărilor experimentale,
sunt prezentate în figura 4.7.
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 27
25 50 75 100 125 150 175
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,30
0,32
0,34
0,36
0,38
0,40
0,42
0,44
0,46
0,48
0,50
v = 100m/min, ap= 0.5mm, s = 0.2mm/rot
v = 158m/min, ap= 0.5mm, s = 0,2mm/rot
Presiunea de apasare P (bar)
Ru
go
zita
te c
az 2
(µ
m)
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,30
0,32
0,34
0,36
0,38
0,40
0,42
0,44
0,46
0,48
0,50
Ru
go
zita
te c
az 1
(µm
)
Fig. 4.7. Variația rugozității în funcție de presiunea de apăsare pentru caz I. Avansul de lucru
s = 0,2 mm/rot, adâncime de așchiere ap = 0.5 mm și viteză mișcării de rotație a
semifabricatului v = 158 m/min, caz II. Avansul de lucru s = 0,2 mm/rot, adâncime de
așchiere ap = 0.5 mm și viteza mișcării de rotație a semifabricatului v = 100 m/min
Din analiza graficului de variație a rugozității, pentru cazul I, rezultă că diferența dintre
valorile rugozității măsurate la presiunile de apăsare de 50 bar respectiv 100 bar este de 0,075 µm
iar diferența dintre valorile rugozității pentru presiunile de apăsare de 100 și 150 este de 0,125 µm.
Determinarea influenței adâncimii de așchiere asupra rugozității suprafețelor prelucrate prin
deformo-strunjire s-a realizat prin menținerea constantă a vitezei mișcării de rotație a
semifabricatului, a avansului de lucru și a presiunii de apăsare, adâncimea de așchiere fiind variată.
Reprezentarea grafică a rezultatelor obținute în urma încercărilor experimentale este prezentată în
figura 4.8.
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,30
0,32
0,34
0,36
0,38
0,40
0,42
0,44
v = 100m/min, s = 0.2mm/rot, P = 100bar
v = 158m/min, s = 0.2mm/rot, P = 150bar
Adancimea de aschiere (mm)
Ru
go
zita
te c
az 2
(µ
m)
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,30
0,32
0,34
0,36
0,38
0,40
0,42
0,44
Ru
go
zita
te c
az 1
(µm
)
Fig.4.8. Influența adâncimii de așchiere asupra rugozității pentru cazul I. viteza mișcării de
rotație a semifabricatului v = 158 m/min, avansul de lucru s = 0,2 mm/rot, presiunea de
apăsare P = 150 bar, cazul II. viteza mișcării de rotație a semifabricatului v = 100 m/min,
avansul de lucru s = 0.2 mm/rot, presiunea de apăsare P = 100 bar
Din analiza graficului, pentru cazul I, se poate observa că odată cu creșterea adâncimii de
așchiere rugozitatea suprafeței prelucrate crește. Diferența dintre valorile rugozității obținute la
adâncimile de 0,25 mm respectiv 0,5 mm este de 0.011 µm, iar de la 0.5mm la 0.75mm crește
semnificativ cu aproximativ 0.162 µm. Din analiza graficului, pentru cazul II, rezultă că rugozitatea
suprafeței prelucrate înregistrează o creștere ușoară de 0.007 µm, pe primul interval (de la 0.25mm
la 0.5mm) de valori ale adâncimii de așchiere iar pe intervalul al doilea (de la 0.5mm la 0.75mm) o
creștere de 0.046 µm. Odată cu scăderea adâncimii de așchiere rugozitatea suprafeței prelucrate prin
deformo-strunjire scade.
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 28
4.5. Influența parametrilor regimului de lucru asupra durității suprafeței prelucrate prin
deformo-strunjire
Valorile durități obținute în urma încercărilor experimentale la prelucrarea aliajului de
magneziu AZ 61 A prin deformo-strunjire în funcție de viteza mișcării de rotație a semifabricatului
sunt reprezentate grafic în figura 4.9
40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
150
152
154
156
158
160
162
164
166
168
170
Viteza de prelucrare [m/min]
P = 150 bar s = 0.2 mm/rot ap = 0.5 mm
Du
rita
tea
Bri
ne
ll [H
B]
Fig. 4.9. Variația durității în funcție de viteza mișcării de rotație a semifabricatului la un
avans de lucru s = 0,2 mm/rot, adâncime de așchiere ap = 0,5 mm și presiunea de apăsare P =
150 bar
Din analiza graficului de variație a durității se poate observa că duritatea suprafeței prelucrate
prin deformo-strunjire crește odată cu creșterea vitezei mișcării de rotație a semifabricatului.
Valoarea durității crește de la valoare de 152 HB la valoare de 158,8 HB, pe primul interval de
viteză ( 50 - 100 m/min) întregistrând o diferență de 6,8 HB iar pe al doilea interval de viteză (100-
150 m/min) se înregistrează o creștere de 7.7 HB. Duritatea suprafeței prelucrate, în funcție de
viteza mișcării de rotație a semifabricatului prin deformo-strunjire, prezintă o creșterea aproape
liniară.
Pentru determinarea influenței avansului de lucru asupra durității suprafețelor prelucrate prin
deformo-strunjire a fost variat avansul de lucru iar ceilalți parametri de proces au fost menținuți
constanți. Valorile durității determinate în urma încercărilor experimentale pentru ambele cazuri
sunt prezentate reprezentate în figura 4.10.
0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35
153
156
159
162
165
168
171
174
177
180
v = 100m/min, ap= 0.5mm, P = 100bar
v = 158m/min, ap= 0.5mm, P = 150bar
Avansul de lucru (mm/rot)
Du
rita
te c
az 2
(H
B)
153
156
159
162
165
168
171
174
177
180
Du
ritate
ca
z 1
(HB
)
Fig. 4.10. Variația durități în funcție de avansul de lucru pentru caz I. viteza mișcării de
rotație a semifabricatului v = 158 m/min, adâncime de așchiere ap = 0.5 mm și presiunea de
apăsare P = 150, caz II. viteza mișcării de rotație a semifabricatului v = 100 m/min, adâncime
de așchiere ap = 0.5 mm și presiunea de apăsare P = 100 bar
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 29
Din analiza graficului din figura 4.10 (caz I) se observă că odată cu creșterea avansului de
lucru duritatea suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire scade. Pe primul interval de valori ale
avansului de lucru ( 0.1-0.2 mm/rot ) se observă o scădere a durității cu 8.3 HB, iar pe al doilea
interval (0.2-0.3 mm/rot) cu 6.5 HB. La avansul de lucru de 0.1 mm/rot se obține o valoare maximă
a durității suprafeței (174.8 HB) cu o valoare de 69,8 HB peste valoarea durității suprafeței
strunjite.Variația durități în funcție de avans, pentru cazul II, la viteza mișcării de rotație a
semifabricatului v = 100 m/min, adâncimea de așchiere ap = 0.5 mm și presiunea de apăsare P = 100
bar arată că odată cu creșterea avansului de lucru scade duritatea suprafeței prelucrate prin deformo-
strunjire. Pe primul interval de valori ale avansului de lucru (0.1-0.2 mm/rot) rezultă o scădere a
durității cu 5.1 HB, iar pe al doilea interval (0.2-0.3 mm/rot) o scădere nesemnificativă de doar 0.9
HB.
Influența presiunii de apăsare asupra durității suprafețelor prelucrate prin deformo-strunjire a
fost analizată prin menținerea constantă a vitezei mișcării de rotație a semifabricatului, avansului de
lucru, adâncimii de așchiere și prin modificarea presiunii de apăsare a bilei pe suprafață.Valorile
durității determinate în urma încercărilor experimentale sunt reprezentate grafic în figura 4.12.
25 50 75 100 125 150 175
140
142
144
146
148
150
152
154
156
158
160
162
164
166
168
170
v = 100m/min, ap= 0.5mm, s = 0.2mm/rot
v = 158m/min, ap= 0.5mm, s = 0,2mm/rot
Presiunea de apasare (bar)
Du
rita
te c
az
2 (
HB
)
140
142
144
146
148
150
152
154
156
158
160
162
164
166
168
170
Du
ritate
caz 1
(HB
)
Fig. 4.12. Influența presiunii de apăsare asupra durității pentru caz I. la viteza
mișcării de rotație a semifabricatului v = 158 m/min, adâncime de așchiere ap = 0.5 mm și
avansul de lucru s = 0,2 mm/rot, caz II. Viteza mișcării de rotație a semifabricatului v = 100
m/min, adâncime de așchiere ap = 0.5 mm și avans de lucru s = 0,2 mm/rot Din analiza graficului rezultă că odată cu creșterea presiunii de apăsare duritatea suprafeței
prelucrate prin deformo-strunjire crește. În cazul I, pe primul interval de valori ale presiunii de
apăsare (50-100 bar) duritatea crește de la valoarea de 150 HB la 159.8 HB prezentând o creștere de
9.8 HB. Pe al doilea interval de valori ale presiunii presiunii (100-150 bar), odată cu creșterea
presiunii pană la valoarea de 150 bar, crește și valoarea durității până la 166.5 HB (crește cu 6.7
HB). În cazul II, pe primul interval de valori ale presiunii de apăsare (50-100bar) duritatea
suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire prezintă o creștere semnificativă de 14.4 HB, iar pe al
doilea interval (100-150bar) o creștere de numai 0,3 HB.
Pentru acest caz s-a obținut cea mai mica valoare a durității din cadrul încercărilor
experimentale respectiv 144.3 HB. Prin urmare, presiunea de apăsare este un factor ce influențeaza
în mare măsură duritatea suprafețelor prelucrate și deci calitatea suprafețelor prelucrate prin
procesul de deformo-strunjire.
Determinarea influenței adâncimii de așchiere asupra durității suprafețelor prelucrate prin
deformo-strunjire s-a realizat prin menținerea constantă a vitezei mișcării de rotație a
semifabricatului, avansului de lucru și a presiunii de apăsare modificând adâncimea de așchiere.
Valorile obținute în urma încercărilor experimentale sunt prezentate grafic în figura 4.13
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 30
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
150
152
154
156
158
160
162
164
166
168
170
172
174
Adancimea de aschiere (mm)
Du
rita
te c
az 2
(H
B)
150
152
154
156
158
160
162
164
166
168
170
172
174 v = 100m/min, a
p= 0.2mm/rot, P = 100bar
v = 158m/min, s = 0.2mm/rot, P = 150bar
Du
ritate
ca
z 1
(HB
)
Fig. 4.13. Influența adâncimii de așchiere asupra durității pentru caz I. viteza mișcării de
rotație a semifabricatului v = 158 m/min, presiunea de apăsare P = 150 bar și avans de lucru s
= 0,2 mm/rot, caz II. viteza mișcării de rotație a semifabricatului v = 100 m/min, presiune de
apăsare P = 100 bar și avans de lucru s = 0,2 mm/rot Din analiza graficului rezultă că duritatea suprafețelor prelucrate prin deformo-strunjire crește
odată cu micșorarea adâncimii de așchiere.Valoarea durității, pentru cazul I scade de la 168 HB la
166.5 HB, pe primul interval de valori ale adâncimii de așchiere (0.25-0.5mm) întregistrând o
diferență de 1,5 HB iar pe al doilea interval (0.5-0.75mm) se înregistrează o scădere nesemnificativă
a durității de 0.34 HB. În cazul II, duritatea suprafeței scade de la 159HB la 158,5HB, pe primul
interval de valori ale adâncimii de așchiere (0.25-0.5mm), înregistrând o scădere de 0.5HB iar pe al
doilea interval (0.5-0.75mm) se înregistrează o scădere cu 6.8HB.
4.6. Analiza abaterilor de la circularitate ale suprafețelor prelucrate prin deformo-strunjire
Rezultatele obținute în urma măsurătorilor pentru diferite regimuri de prelucrare sunt prezentate în
figurile 4.16...4.32.
c. avansul de lucru s=0.1mm/rot
Fig. 4.32. Abaterea de la circularitate în funcție de avansul de lucru pentru viteza mișcării de
rotație a semifabricatului v=158m/min, adâncimea de așchiere ap=0.75mm, și presiune de
apăsare P=100bar
b. avansul de lucru s=0.2mm/rot a. avansul de lucru s = 0.3mm/rot
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 31
Din analiza graficelor abaterilor de la circularitate prezentate anterior rezultă următoarele aspecte:
Forma abaterilor de la circularitate este, în general, de ovalitate;
Cele mai mici abateri de la circularitate (4.930µm respectiv 4.950 µm) s-au înregistrat
pentru cazurile vitezelor de prelucrare mici sau vitezelor mari (158m/min) și presiunilor de
apăsare medii (100bar). Abaterile cele mai mari de la circularitate rezultate au fost cuprinse
între 8.177 și 9.063µm și au fost înregistrate în cazul vitezelor de prelucrare medii și la
presiuni ridicate (între 100 și 150bar);
Prin scăderea avansului de lucru a rezultat o abatere de la circularitate mică.
Valorile abaterilor de la circularitate se încadrează în limitele toleranțelor admise pentru
prelucrarea pieselor de tip arbore, conform STAS ISO 2768 mk..
Având în vedere faptul că mărirea presiunii de apăsare a stratului de material conduce la
creșterea abaterilor de la circularitate poate conduce la concluzia că materialul din stratul
de suprafață suferă o revenire elastică de acumulare a unor tensiuni reziduale mari de
compresiune după încetarea acțiunii presiunii de apăsare a bilei. O altă cauză a apariție
abaterilor de la circularitate, chiar în limitele admise, poate fi bătaia radială a arborelui
principal al strungului care se situează însă între limitele prescrise
4.7. Cercetari experimentale privind distribuția tensiunilor reziduale generate în straturile
superficiale în urma procesului de deformo-strunjire
Pentru determinarea distribuției tensiunilor reziduale s-au utilizat mărcile tensomentrice de
tipul HBM 1.5/120RY61S. Pentru a capta semnalul dat de mărcile tensometrice s-a utilizat un
dispozitiv de achiziții de date tip SPIDER 8-30 și programul Residual Stress Management System
Sint_rsm și Eval_rsm (figura 4.35). Dispozitivul cu ajutorul căruia au fost efectuate găurile și
modul de dispunere a mărcilor tensometrice sunt prezentate în figurile 4.35 și 4.36.
Determinarea tensiunilor reziduale s-a efectuat pe suprafața circulară corespunzatoare rozetei
așezate pe reperul prelucrat.
Fig.4.35. Schema de conectare a dispozitivelor și modul de dispunere a mărcii tensiometrice
[3]
Fig. 4.36. Dispozitivul de gaurire în poziția de lucru
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 32
4.7.4. Concluzii privind starea de tensiuni reziduale
În figura 4.43 sunt prezentate comparativ variațiile tensiunilor reziduale pentru probele
inițiale, cele prelucrate prin strunjire și pentru cele prelucrate prin deformo-strunjire.
Fig.4.43. Variația tensiunilor maxime (Smax) pentru cele cinci cazuri
În urma analizei variației tensiunilor reziduale în funcție de regimul de prelucrare utilizat
rezultă următoarele concluzii:
în cazul probei inițiale tensiunile de compresiune sunt generate la adâncimi cuprinse între
0.15 și 0.23 mm iar cele de întindere între 0.23 și 0.8mm;
în cazul prelucrării prin strunjire tensiunile de compresiune apar la adâncimi cuprinse între
0 și 0.3mm iar cele de întindere între 0.3 și 0.8mm;
în cazul prelucrării prin deformo-strunjire tensiunile generate sunt de compresiune, pe un
domeniu de adâncimi cuprins între 0 și 0.75mm, principala cauză a acestei distribuții fiind
presiunea de apăsare. Creșterea acesteia conduce la creșterea valorilor tensiunilor de
compresiune în piesa prelucrată;
procesul de deformo-strunjire conduce la creșterea adâncimii de inducere a tensiunilor de
compresiune, comparativ cu probele inițiale și cu cele prelucrate prin strunjire, unde există
în general, tensiuni reziduale de întindere
procesul de deformo-strunjire generează în stratul prelucrat numai tensiuni reziduale de
compresiune, această stare de tensiuni conduce la concluzia ca suprafața piesei prelucrate
dobândește o rezistență la oboseală și coroziune.
4.8. Analiza defectelor suprafețelor prelucrate prin deformo-strunjire
4.8.1. Defecte ale suprafețelor prelucrate prin strunjire și deformare plastică superficială la
rece.
Rezultatele obținute pentru analiza defectelor de suprafață prin aplicarea metodei lichidelor
penetrante a probelor din aliaj de magneziu, prelucrate prin procesul de deformo-strunjire sunt
prezentate în tabelul 4.11 iar imaginea probei supuse acestei metode este prezentată în figura 4.45.
Ten
siu
ni r
ezid
ual
e [N
/mm
2]
Adâncime [mm]
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 33
Tabelul 4.11. Rezultatele obținute prin aplicarea metodei lichidelor penetrante
Nr. Crt.
Regim utilizat Rezultatul evaluării
[acceptat/respins] V
[m/min]
S
[mm/rot] ap[mm] P[bar]
1 158 0.2 0.75 100 Acceptat
2 158 0.2 0.25 100 Acceptat
3 158 0.3 0.5 100 Acceptat
4 158 0.1 0.5 150 Acceptat
5 104 0.2 0.25 50 Acceptat
6 104 0.1 0.5 50 Acceptat
7 104 0.2 0.5 100 Acceptat
8 104 0.1 0.75 100 Acceptat
9 104 0.2 0.75 150 Acceptat
10 104 0.1 0.5 150 Acceptat
11 104 0.1 0.25 100 Acceptat
12 104 0.3 0.5 150 Acceptat
13 104 0.2 0.25 150 Acceptat
14 104 0.3 0.5 50 Acceptat
15 104 0.3 0.75 100 Acceptat
16 104 0.2 0.75 50 Acceptat
17 104 0.3 0.25 100 Acceptat
18 50 0.1 0.5 100 Acceptat
19 50 0.2 0.75 100 Acceptat
20 50 0.3 0.5 100 Acceptat
21 50 0.2 0.25 100 Acceptat
22 50 0.5 0.5 50 Acceptat
Fig.4.45. Analiza defectelor de suprafață cu ultraviolete
În urma analizei datelor din tabelul 4.11 rezultă că prin metoda lichidelor penetrante nu
au fost evidențiate defecte de suprafață pentru probele prelucrate prin procesul de deformo-strunjire
cu diferite regimuri de lucru și ca urmare toate probele au fost acceptate.
Concluzia principală rezultată din analiza cu lichide penetrante este aceea că regimurile
de lucru cu presiuni de apăsare cuprinse între 50 și 150bar, avansuri cuprinse între 0.1 și 0.3mm/rot,
viteze cuprinse între 50 și 158m/min și adîncimi de așchiere cuprinse între 0.25 și 0.75mm nu
conduc la apariția unor defecte de suprafață ale pieselor prelucrate prin procesul de deformo-
strunjire.
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 34
4.8.2. Analiza defectelor din stratul deformat prin microscopia electronică (SEM) și dispersia
energiei cu raze X (EDX)
Analiza SEM a fost efectuată utilizând microscopul Quanta 200 prezentat în figura 4.46.
Rezultatele obținute, în urma analizei SEM, pentru prelucrarea prin deformo-strunjire a aliajului de
magneziu AZ61A, în funcție de regimurile utilizate sunt prezentate în figurile 4.47-4.49
Fig.4.46. Microscopul electronic Quanta 200 3D Dual Beam
a. b.
Fig.4.47. Imagimea secțiunii probei prelucrate prin regimul de lucru : v = 158m/min, s =
0.1mm/rot, ap= 0.75mm, P = 150 bar. a. 600X, b. 1500X
a. b.
Fig.4.48. Imagimea secțiunii probei prelucrate prin regimul de lucru : v = 158m/min, s =
0.1mm/rot, ap= 0.75mm, P = 100 bar. a. 600X, b. 1500X
125,45µm
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 35
a. b.
Fig. 4.49. Imagimea secțiunii probei prelucrate pentru regimul de lucru : v = 158m/min, s =
0.1mm/rot, ap= 0.75mm, P = 50 bar. a. 600X, b. 1500X
Din analiza imaginii din figura 4.47 se observă că proba prelucrată prin deformo-strunjire
utilizând regimul de lucru: viteza mișcării de rotație a semifabricatului v = 158m/min, avansul de
lucru s = 0.1mm/rot, adâncimea de așchiere ap= 0.75mm, presiunea de apăsare P = 150 bar, prezintă
mici fisuri pe o adâncime a stratului deformat de 54.59µm. Aceste fisuri se datorează presiunii de
apăsare ridicate (150 bar). Adâncimea stratului deformat este de aproximativ 125,54µm. La scăderea
presiunii de apăsare până la 50 bar (figurile 4.48 și 4.49) nu au fost evidențiate alte defecte în stratul
deformat. Adâncimea stratului deformat prin deformo-strunjire este de până la 89,56 µm, pentru
presiunea de apăsare P = 100 bar și de 34.39 µm, pentru presiunea de apăsare de 50 bar.Din analiza
defectelor stratului deformat, utilizând metoda SEM, rezultă că odată cu creșterea presiunii de
apăsare adâncimea stratului deformat crește iar defectele acestuia apar la presiuni mari de apăsare de
peste 150bar.
Analiza EDX a fost realizată pentru regimul de lucru următor: viteza mișcării de rotație a
semifabricatului v = 158m/min, avansul de lucru s = 0.1mm/rot, adâncimea de așchiere ap = 0.75mm
și presiunea de apăsare P = 100 bar. Imaginile secțiunilor prin probele prelucrate cu acest regim sunt
prezentate în figurile 4.50a și 4.51.a, iar acestea pun în evidență existența, în stratul deformat, unor
defecte de tipul porilor și segregații. Compoziția chimică EDX în zona porului indicat în figura 4.50
a este prezentată în figura 4.50. b și tabelul 4.12. Analiza compoziției scoate compoziție mici
concentrații de Al și Cl existente în matricea de Mg din zona porului. Compoziția chimică EDX a
segregației indicată în figura 4.51.a este prezentată în figura 4.51.b și tabelul 4.13. Analiza
compoziție scoate în evidență concentrații mari de Al, Cl, Mn și F în matricea de Ma în zona
segregației. Analizând datele din tabelele 4.12 și 4.13 se observă un procentaj mare de magneziu de
90.05% în cazul porilor, iar pentru segregație de 50.24%,
a. b.
Fig. 4.50. Analiza EDX pentru suprafața prelucrată cu regimul de lucru: v = 158m/min, s =
0.1mm/rot, ap= 0.25mm, P = 100 bar, pentru pori.
por
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 36
Tabelul 4.12. Compoziția chimică prin dispersia cu raze X pentru suprafața prelucrată cu
regimul de lucru v = 158m/min, s = 0.1mm/rot, ap= 0.25mm, P = 100 bar Element Wt% At%
MgK 90.05 91.91
AlK 05.16 04.75
ClK 04.78 03.35
Matrix Correction ZAF
a. b.
Fig.4.51. Analiza EDX pentru suprafața prelucrată cu regimul de lucru: v = 158m/min, s =
0.1mm/rot, ap= 0.25mm, P = 100 bar, pentru segregație.
Tabelul 4.13. Compoziția chimică prin dispersia cu raze X pentru suprafața prelucrată cu
regimul de lucru v = 158m/min, s = 0.1mm/rot, ap= 0.25mm, P = 100 bar. Element Wt% At%
FK 03.11 04.80
MgK 41.61 50.24
AlK 24.82 27.00
ClK 05.71 04.72
MnK 24.76 13.23
Matrix Correction ZAF
4.9. Analiza influenței presiunii de păsare asupra microstructurii suprafeței prelucrate prin
deformo-așchiere
4.9.2. Rezultatele analizei metalografice
Imaginea microstructurii probei neprelucrate este prezentată în figura 4.57 a,b. Imaginile
microstructurilor probelor prelucrate sunt prezentate astfel: pentru prelucrarea prin strunjire sunt
prezentate 4.58.a - pentru ordinul de mărire 200X și b. pentru ordinul de marire 500X; pentru
prelucrarea prin deformo-strunjire sunt prezentate în figurile 4.59...4.61.
a.1000X b. 500X
Fig.4.57.Imaginea microstructurii pe suprafața transversală a probei inițiale neprelucrate
segregație
Segregați
Segregați
i
pori
Graunți mari
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 37
a.200X b. 500X
Fig.4.58. Imaginea microstructurii pe suprafața transversală a probei prelucrate prin
strunjire cu regimul de lucru: viteza de așchiere v = 158 m/min, avansul de lucru s = 0,2
mm/rot, adâncimea de așchiere t = 1 mm
a. 200X b.500X
Fig.4.59. Imaginea microstructurii pe suprafața transversală a piesei prelucrate prin deformo-
strunjire prentru regimul de lucru: viteza mișcării de rotație a semifabricatului v =158m/min,
avansul de lucru s = 0.2mm/rot, presiune de apăsare P = 150bar, adâncimea de așchiere
ap=0.75mm
a. 200X b.500X
Fig.4.60. Imaginea microstructurii pe suprafața transversală a piesei prelucrate prin deformo-
strunjire prentru regimul de lucru: viteza mișcării de rotație a semifabricatului v =158m/min,
avansul de lucru s = 0.2mm/rot, presiune de apăsare P = 100bar, adâncimea de așchiere
ap=0.75mm
Segregații pori
Strat deformat
112,02µm
Zonă
nedeformată
Segregații
pori
Strat ecruisat
Segregați
i
pori
Strat deformat
79.86µm
Zonă nedeformată
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 38
a. 200X b.500X
Fig.4.61. Imaginea microstructurii pe suprafața transversală a piesei prelucrate prin deformo-
strunjire prentru regimul de lucru: viteza mișcării de rotație a semifabricatului v =158m/min,
avansul de lucru s = 0.2mm/rot, presiune de apăsare P = 50bar, adâncimea de așchiere
ap=0.75mm
Din analiza metalografică a microstructurilor probelor neprelucrate și prelucrate rezultă
următoarele concluzii:
suprafața neprelucrată prezintă graunți mari și defecte de tipul porilor și segregațiilor;
în cazul microstructurii probelor prelucrate prin strunjire se observă o deformare a
stratului superficial pe o adâncime foarte mică;
în cazul microstructurilor probelor prelucrate prin deformo-strunjire, la creșterea
presiunii de apăsare adâncimea stratului deformat crește. Pentru valoarea presiunii de
apăsare P=150 bar adâncimea stratului deformat este de 112,02µm, pentru P =100bar de
79.86 iar pentru P = 50 bar de 49.32;
microstructura stratului deformat , în cazul prelucrării prin deformo-strunjire, este
caracterizată printr-o finisare și alungire a grăunților cristalini în direcția de prelucrare (
așchiere și rulare).
4.10. Concluzii privind influenta parametrilor regimului de prelucrare asupra calității
suprafețelor prelucrate prin deformo - strunjire în cazul aliajului de magneziu AZ61 A
În urma încercărilor experimentale privind influența parametrilor regimului de prelucrare
asupra calității suprafețelor prelucrate prin deformo-strunjire în cazul aliajului de magneziu AZ61 A
putem trage următoarele concluzii principale:
Parametrul cu cea mai mare influență asupra rugozității suprafețelor generate prin deformo-
strunjire a aliajului de magneziu AZ61 A este avansul de lucru. Scăderea rugozității se face
progresiv cu micșorarea acestuia. Astfel, odată cu micșorarea avansului de la 0,3 la 0,1
mm/rot, rugozitatea suprafeței se îmbunătățește cu aproximativ 192% (ajungând de la 0,57 µm
la 0,195 µm) și cu 473% față de suprafața inițială, prelucrată prin strunjire (de la valoarea de
1,119 µm la 0,195 µm).
Al doilea parametru, ca importanță este presiunea de apăsare. Astfel, odată cu creșterea
acesteia, de la valoarea de 50 bar la 150 bar, rugozitatea suprafeței prelucrate prin deformo-
strunjire scade, de la valoare de 0.458 la 0.256 µm, cu aproximativ 0,201 µm. Variind
presiunea de apăsare de la valoare de 50 la 150 bar rugozitatea suprafeței prelucrate se
îmbunătățeste cu aproximativ 79%.
Adâncimea de așchiere este al treilea factor ca importanță ce influențează rugozitatea
suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire. Astfel, odată cu scăderea acesteia rugozitatea
suprafeței prelucrate scade cu 0,173 µm și se îmbunătățește cu aproximativ 70%.
Strat deformat 49,32µm
Zonă nedeformată
Segregații
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 39
Viteza mișcării de rotație a semifabricatului este al patrulea factor de influență asupra
rugozității suprafețelor prelucrate prin deformo-strunjirea aliajului de magneziu AZ61 A.
Creșterea acesteia de la valoare de 50 la 158m/min a condus la scăderea rugozități, de la 0.318
la 0.256 µm, cu 0,062 µm și la îmbunătățirea acesteia cu aproximativ 2.4%.
Cea mai bună rugozitate, din cadrul încercărilor experimentale (0.195 µm) s-a obținut, în
cazul, în care viteza mișcării de rotație a semifabricatului a fost maximă (v = 158 m/min),
avansul de lucru minim (0,1 mm/rot), adâncimea de așchiere de 0.5 mm și presiunea de 150
bar; iar cea mai mare (0.57 µm) atunci când viteza mișcării de rotație a semifabricatului a fost
mare (v = 158 m/min), avansul de lucru maxim (s = 0.3 mm/rot) adâncimea de așchiere de 0.5
mm și presiunea de apăsare de 150 bar.
Factorul cel mai important ce influențează duritatea suprafețelor prelucrate prin deformo-
strunjire a aliajului de magneziu AZ61 A este presiunea de apăsare. Odată cu creșterea
acesteia de la valoarea de 50 bar la 150 bar valoarea durității suprafeței crește de la 150 HB la
166,6 HB, cu 16.6 HB respectiv cu aproximativ 11,2%.
Al doilea factor, ca importanță, ce influențează duritatea suprafeței prelucrate prin deformo-
strunjire este avansul de lucru. Odată cu scăderea avansului crește și duritatea suprafeței
prelucrate. Se evidențiază o creștere a durității cu 14.833 HB (de la 160 HB la 174,833 HB)
respectiv cu 9.53% și cu 43,1% față de suprafața prelucrată prin operația de strunjire.
Al treilea parametru, ca importanță, ce influențează duritatea suprafeței prelucrate prin
procesul de deformo-strunjire, îl reprezintă viteza mișcării de rotație a semifabricatului.
Duritatea suprafeței prelucrate crește ( de la 152 la 166.5 HB) odată cu mărirea vitezei
mișcării de rotație a semifabricatului (de la 50 la 158 m/min) cu 14.5 HB si procentual cu
9.27%.
Al patrulea factor ca importanța ce influențează duritatea este adâncimea de așchiere.
Creșterea adâncimii de așchiere (de la 0.25 la 0.75 mm) conduce la scăderea durității (de la
valoarea de 168 HB la 166,166 HB) cu 1.834 HB respectiv cu 1,1%.
Valoarea cea mai mare a durității (174.833 HB) s-a obținut în cazul unei viteze de mișcare a
semifabicatului mari (v = 158 m/min), a unui avans de lucru mic (s = 0.1 mm/rot), unei
presiuni de apăsare de 150 bar și unei adâncimi de așchiere 0.5 mm, iar cea mai mică (150
HB) atunci când viteza mișcării de rotație a semifabricatului este maximă (v = 158 m/min),
avansul de lucru s = 0.2 mm/rot, presiunea de apăsare de 50 bar și adâncimea de așchiere 0.5
mm.
Rugozitatea și duritatea suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire se află în strânsă legătură
cu rugozitatea suprafeței inițiale prelucrată prin strunjire. Cu cât valoarea rugozității inițiale
este mai mică cu atât calitatea suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire se îmbunătățește.
Procesul de deformo-strunjire generează în stratul prelucrat numai tensiuni reziduale de
compresiune, stare de tensiuni ce conduce la concluzia ca suprafața piesei prelucrate
dobândește o rezistență la oboseală și coroziune ridicată.
Valorile abaterilor de la circularitate se încadrează în limitele toleranțelor admise pentru
prelucrarea pieselor de tip arbore, conform STAS ISO 2768 mk. Una din cauzele apariție
abaterilor de la circularitate, chiar în limitele admise, poate fi bătaia radială a arborelui
principal al strungului care se situează între limitele prescrise.
Regimurile de lucru cu presiuni de apăsare cuprinse între 50 și 150bar, avansuri cuprinse între
0.1 și 0.3mm/rot, viteze cuprinse între 50 și 158m/min nu conduc la apariția unor defecte de
suprafață ale pieselor prelucrate prin procesul de deformo-așchiere utilizând metoda lichidelor
penetrante
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 40
Prin analiza SEM s-au detectat defecte de suprafață (fisuri), generate la presiuni de apăsare de
peste 150 bar.
Utilizând analiza EDX s-a determinat compoziția chimica a porilor și ale segregațiilor.
Din analiza microstructurii suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire rezultă că adâncimea
stratului deformat depinde de presiunea de apăsare, la creșterea acesteia adâncimea stratului
deformat crește.
Capitolul 5. Cercetări privind determinarea valorilor optimale ale parametrilor regimului de
prelucrare în cadrul procesului de deformo-strunjire
5.1. Determinarea parametrilor optimali ai procesului de prelucrare prin aplicarea metodei
Taguchi
Construcţia matricei ortogonale corespunzătoare
În vederea constituirii planului de experimente s-a ales o matrice ortogonală Taguchi (figura
5.1), care conţine combinaţiile cele mai reprezentative corespunzătoare nivelelor de variație ale
factorilor de influenţă semnificativi pentru procesul de deformo- strunjire. Având selectaţi patru
factori pe trei nivele de variaţie, s-a ales o matrice ortogonala L9 (modelul factorial 34) (tabelul 5.2)
cu doua răspunsuri: rugozitatea și duritatea suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire (figura 5.2).
Fig.5.1. Alegerea matricei Taguchi Fig. 5.2. Parametrii de ieșire
Tabelul 5.2. Matricea ortogonală Taguchi generată de program
Matricea Taguchi
Număr experiment V [m/min] S [mm/rot] ap
[mm]
P
[bar]
1 50 0,3 0,75 150
2 158 0,2 0,25 150
3 104 0,2 0,75 50
4 104 0,3 0,25 100
5 50 0,1 0,25 50
6 104 0,1 0,5 150
7 158 0,3 0,5 50
8 158 0,1 0,75 100
9 50 0,2 0,5 100
Pregătirea şi efectuarea experimentelor
Rezultatele obţinute, în urma încercării experimentale a aliajului de magneziu AZ 61 A prin
procesul de deformo-strunjire utilizând planul de experimente generat prin metoda Taguchi, sunt
prezentate în tabelele 5.3 și 5.4.
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 41
Tabelul 5.3. Rezultatele experimentelor pentru rugozitate Nr.
exp. Rugozitatea obținută în cele trei puncte de măsurare
Rugozitatea medie
[µm]
1 0,73 0,6 0,57 0,51 0,55 0,58 0,59
2 0,44 0,33 0,41 0,47 0,28 0,29 0,37
3 0,16 0,14 0,17 0,17 0,16 0,16 0,16
4 0,17 0,18 0,14 0,15 0,16 0,14 0,156667
5 0,35 0,29 0,2 0,29 0,31 0,27 0,285
6 0,71 0,69 0,63 0,63 0,72 0,72 0,683333
7 0,31 0,35 0,29 0,32 0,23 0,24 0,29
8 0,61 0,63 0,66 0,65 0,66 0,65 0,643333
9 0,14 0,2 0,16 0,15 0,16 0,13 0,156667
Tabelul 5.4. Rezultatele experimentelor pentru duritate Nr.
exp. Duritatea obținută în cele trei puncte
Duritatea medie
[HB]
1 168 163 158 158 163 164 162,3333
2 153 146 150 153 151 154 151,1667
3 166 164 164 165 161 162 163,6667
4 173 175 170 168 166 177 171,5
5 162 161 161 160 163 158 160,8333
6 152 152 145 144 146 147 147,6667
7 165 166 163 167 165 165 165,1667
8 157 159 160 158 155 155 157,3333
9 162 161 160 162 162 161 161,3333
Analiza și interpretarea rezultatelor
Analiza şi interpretarea rezultatelor s-a efectuat prin utilizarea programului Design Expert.
Acest software are posibilitatea să aleagă combinaţia optimă a factorilor de influenţă ai procesului,
astfel încât, în urma procesului de prelucrare prin deformo-strunjire, să se obţină o calitate ridicată a
suprafeţei prelucrate, caracterizată prin indicatorii de performanță indicați (rugozitate și duritate).
În figura 5.3 sunt prezentaţi parametrii de intrare şi parametrii de ieşire rezultaţi în urma
efectuării experimentelor conform matricei ortogonale Taguchi.
Criteriile de optimizare a calitatii suprafeței prelucrate prin procesul de deformo- strunjire s-au
bazat pe minimizarea rugozității și maximizarea durității. Factorii de influență au fost variați pe
intregul interval de valori ale acestora.
Fig. 5.3. Planul factorial și rezultatele încercărilor experimentale
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 42
5.1.4. Modelarea matematică a rugozității și a durității suprafeței prelucrate
5.1.4.1. Modelarea matematică a durității suprafeței prelucrate în funcție de parametrii
regimului de prelucrare
Determinarea modelului matematic ce descrie duritatea suprafeței prelucrate prin deformo-
așchiere, în funcție de parametrii regimului de prelucrare, se face cu ajutorul programului Design
Expert prin metoda Taguchi. Modelul rezultat în urma aplicării acestei metode este următorul:
\Toți factorii modelului, cu valori ale lui p mai mici de 0.1, sunt semnificativi. Potrivit analizei
ANOVA, valoarea lui p a modelului determinat (p< 0.05) indica faptul că modelul este robust, iar
valoarea lui F egala cu 1001.51 arată că modelul este semnificativ.Reprezentarea grafică
bidimensională și tridimensională a modelului durității suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire
în funcție de parametrii regimului de prelucrare este prezentată în figura 5.4 a,b.
a. variația bidimensională b. Variația tridimensională
Fig. 5.4.Variația durității (Ra) în funcție de avans și presiunea de apăsare pentru o viteză de
158 m/min și o adâncime de 0.75m.
Din analiza datelor prezentate grafic au rezultat următoarele concluzii:
modelul matematic obținut pentru definirea durității suprafeței, este robust și semnificativ
prin interpretarea grafică bidimensională și tridimensională a modelului durității suprafeței
prelucrate rezultă că:
valoarea durității suprafeței prelucrate crește odată cu creșterea presiunii de apăsare,
vitezei mișcării de rotație a semifabricatului și a adâncimii de așchiere
valoarea durității suprafeței prelucrate scade odată cu creșterea valorii avansului de
lucru.
5.1.4.2. Modelarea matematică a rugozității suprafeței prelucrate în funcție de parametrii
regimului de prelucrare
Modelul matematic obținut pentru descrierea rugozității suprafeței prelucrate prin deformo-
strunjire, în funcție de parametrii regimului de prelucrare, este următorul:
Toți factorii modelului, cu valori ale lui p mai mici de 0.1, sunt semnificativi. Potrivit analizei
ANOVA, valoarea lui p a modelului determinat (p< 0.05) indica faptul că modelul este robust, iar
valoarea lui F egala cu 1317.84 arată că modelul este semnificativ.
Reprezentarea grafică bidimensională și tridimensională a modelului rugozității suprafeței
prelucrate prin deformo-strunjire în funcție de parametrii regimului de prelucrare este prezentată în
figura 5.5 a,b.
(5.1)
(5.2)
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 43
Din analiza datelor prezentate în figura 5.5 a,b rezultă următoarele concluzii:
modelul matematic obținut pentru definirea rugozității suprafeței, este robust și semnificativ
rugozitatea suprafeței prelucrate se îmbunătățește la scăderea avansului de lucru, ceea ce este
în conformitate cu rezultate obținute în urma încercărilor experimentale. De asemenea,
rugozitatea se îmbunătățește odată cu creșterea presiunii de apăsare. Valoarea cea mai bună a
rugozității se obține pentru un avans cuprins între 0.1 și 0.2mm/rot și pentru o presiunea de
apăsare de 150 bar.
a. variația bidimensională b. Variația tridimensională
Fig. 5.5.Variația rugozității (Ra) în funcție de avansul de lucru și presiunea de apăsare pentru
viteza mișcării de rotație a semifabricatului de 158 m/min și o adâncime de așchiere de 0.75m.
5.1.5. Determinarea valorilor optimale ale parametrilor de lucru pentru obținerea unei calități
ridicate a suprafeței prelucrate
Pentru determinarea valorilor optimale ale parametrilor de lucru în vederea obținerii unei
calități ridicate a suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire s-a ținut cont de următoarele ipoteze:
valorile parametrilor regimului de prelucrare sunt cuprinse în domeniul delimitat de valorile
minime și maxime ale parametrilor
valoarea rugozității (Ra) trebuie să fie cât mai mică (figura 5.6,a)
valoarea durității (HB) sa fie cât mai mare (figura 5.6,b)
a. minimizarea rugozității b. maximizarea durității
Fig. 5.6. Criterii de optimizare utilizate în analiza rugozității și durității suprafeței prelucrate
în funcție de parametrii regimului de prelucrare
În urma aplicări celor două criterii de optimizare au rezultat mai multe soluții de optimizare
ale celor doi indicatori ce caracterizează calitatea suprafeței prelucrate (rugozitate și duritate) dintre
care a fost selectată cea mai reprezentativă soluție, prezentată în tabelul 5.7 și figura 5.7
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 44
Fig. 5.7. Valorile parametrilor rezultați în urma aplicării metodei de optimizare
Prin aplicarea metodei bazată pe tehnica Taguchi ortogonală a fost obținută o singură
combinație optimă din toate cele 81 (generate de program) având gradul de încredere egal cu 0.999.
Valorile obţinute pentru parametrii de mai sus, prin aplicarea metodei, sunt prezentate în tabelul
5.7.
Tabelul 5.7. Valorile parametrilor de intrare și de ieșire obținute în urma aplicării metodei
Taguchi
v s ap P Rugozitate Duritate Probabilitate
[m/min] [mm/rot] [mm] [bar] [µm] [HB] 0.999
158.00 0.10 0.42 150.00 0.117343 170.048.
Pe baza analizei datelor prezentate în tabelul 6.6 se observă ca valoarea probabilității de
realizare a condițiilor impuse, parametrilor de ieșire, tinde spre 1.
Reprezentarea grafică bidimensională și tridimensională a valorilor obținute pentru soluția
selectată este prezentată în figurile 5.8, 5.9, 5.10, 5.11, 5.12, 5.13.
Fig. 5.17.Reprezentarea bidimensională a
valorilor obținute pentru duritate
Fig. 5.18.Reprezentarea tridimensională a
valorilor obținute pentru duritate
Fig. 5.8.Reprezentarea bidimensională a
valorilor obținute pentru probabilitate
Fig. 5.9.Reprezentarea tridimensională a
valorilor obținute pentru probabilitate
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 45
5.1.6. Verificarea experimentală a valorilor optimale obținute
Pentru verificare experimentală a valorilor optimale, obținute în urma aplicării metodei
Taguchi, au fost efectuate încercările experimentale utilizând valorile parametrilor regimului de
prelucrare din tabelul 5.7. Rezultatele obținute sunt prezentate în tabelul 5.8.
Tabelul 5.8. Valorile rugozității și durității suprafeței obținute din încercările experimentale
v s ap P Rugozitate Duritate
[m/min] [mm/rot] [mm] [bar] [µm] [HB]
158.00 0.10 0.42 150.00 0,129 167.433
5.1.7. Concluzii privind optimizarea parametrilor de prelucrare în urma procesului de
deformo-strunjire pentru obţinerea unei calităţi ridicate a suprafeței prin metoda Taguchi
În urma analizei efectuate prin metoda Taguchi pentru determinarea parametrilor de prelucrare
optimali ai procesului de deformo-strunjire, pentru obţinerea unei calităţi ridicate a suprafeței rezultă
urmatoarele concluzii:
Metoda utilizată pentru optimizarea procesului de deformo-strunjire pentru îmbunătățirea
calității suprafeței prelucrate se bazează pe planurile de experimente dar reduce substanțial numărul
acestora, selectându-le pe cele mai reprezentative. Acesta constitue un avantaj din punct de vedere al
timpului și costurilor de prelucrare.
Comparativ cu metodele de optimizare clasice aceasta nu necesită determinarea unei funcții
obiectiv și calculul gradientului acesteia, care în cele mai multe cazuri este dificil de determinat.
În cadrul metodei, combinația optimă a parametrilor de intrare reprezintă o anumită
combinație a nivelelor inițiale și nu o combinație a acestor parametrii în câmpul lor de variație. Din
acest motiv, procesul de optimizare poate continua, folosind ca date de intrare combinația
optimizată prin metoda Taguchi, utilizând o alta metoda de optimizare care să permită determinarea
unei combinații optime și în câmpul de variație al factorilor de intrare.
Rezultatele optime obținute prin aplicarea metodei Taguchi în cadrul procesului de deformo-
strunjire au fost verificate prin încercarile experimentale și nu au fost evidențiate erori absolute mai
mari de 9% pentru rugozitate și 1.6% pentru duritate.
În concluzie metoda Taguchi prezintă avantajul că se poate utiliza pentru optimizări ce conțin
un număr ridicat de parametri de intrare, este simplă și robustă și conduce la rezultate bune.
Fig. 5.19.Reprezentarea bidimensională a
valorilor obținute pentru rugozitate
Fig. 5.20.Reprezentarea tridimensională a
valorilor obținute pentru rugozitate
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 46
5.2. Determinarea parametrilor optimali ai procesului, în vederea obținerii unei calități
superioare a suprafețelor prelucrate prin aplicarea metodei Suprafețelor de Răspuns
5.2.4. Identificarea variabilelor independente și a răspunsurilor analizate în cazul aplicării
metodei Suprafețelor de Răspuns
Variabilele independente selectate au fost parametrii regimului de prelucrare (viteza mișcării
de rotație a semifabricatului, avansul de lucru, adâncimea de așchiere și presiunea de apăsare), iar
răspunsurile analizate au fost: rugozitatea și duritatea suprafeței prelucrate. Fiecare variabilă
independentă are trei niveluri de variație prezentate sub formă codificată în tabelul 5.9. Iar valorile
parametrilor de intrare sunt prezentate în tabelul 5.10.
Tabelul 5.9. Niveluri de variație ale variabilelor independente
Parametrii Niveluri
v [mm/min] -1 0 1
s [mm/rot] -1 0 1
ap [mm] -1 0 1
P [Bar] -1 0 1
Tabelul 5.10. Valorile parametrilor regimului de prelucrare Viteza mișcării de rotație a
semifabricatului Avansul de lucru
Adâncimea de
așchiere Presiunea de apăsare
[mm/min] [mm/rot] [mm] [Bar]
50 0.1 0.25 50
104 0.2 0.5 100
158 0.3 0.75 150
Prin aplicarea metodei Suprafețelor de Răspuns, se vor determina modelele matematice atât
pentru rugozitatea suprafeței cât și pentru duritatea acesteia.
5.2.5. Construcția matricei factoriale în cazul aplicării metodei Suprafețelor de Răspuns
Matricea utilizată conține variabilele independente și combinațiile dintre acestea, completate
cu valorile obținute pentru răspunsurile analizate. Astfel pentru cei patru parametri dispuși pe trei
niveluri de variație, se va alege un plan factorial 34 prezentat în figura 5.22.
Figura.5.22. Planul de experimente utilizat pentru analiza statistică
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 47
5.2.6. Modelarea matematică a rugozității și a durității suprafeței prelucrate
5.2.6.1. Modelarea matematică a rugozității suprafeței prelucrate în funcție de parametrii
regimului de prelucrare
Determinarea modelului matematic ce descrie rugozitatea suprafeței prelucrate prin deformo-
strunjire, în funcție de parametrii regimului de prelucrare, se face cu ajutorul programului Design
Expert prin metoda Box-Behnken. Modelul rezultat în urma aplicării acestei metode este următorul:
(5.8)
Toți factorii modelului cu valori ale lui p mai mici de 0.1, sunt semnificativi. Potrivit analizei
ANOVA, valoarea lui p a modelului determinat (p< 0.05) indica faptul că modelul este robust, iar
valoarea lui F egala cu 82.59 arată că modelul este semnificativ.Reprezentarea grafică
bidimensională și tridimensională a modelului rugozității suprafeței prelucrate prin deformo-
așchiere în funcție de parametrii regimului de prelucrare este prezentată în figura 5.23 a,b.
a. variația bidimensională b. Variația tridimensională
Figura 5.23.Variația rugozității (Ra) în funcție de avans și presiunea de apăsare pentru o
viteză de 158 m/min și o adâncime de 0.75m.
Din analiza datelor prezentate în figurile 5.23 a,b au rezultat următoarele concluzii:
modelul matematic obținut pentru definirea rugozității suprafeței, este robust și semnificativ;
rugozitatea suprafeței prelucrate se îmbunătățește la scăderea avansului, ceea ce este în
conformitate cu rezultate obținute în urma încercărilor experimentale. De asemenea,
rugozitatea se îmbunătățește odată cu creșterea presiunii de apăsare. Valoarea cea mai bună a
rugozității se obține pentru un avans cuprins între 0.1 și 0.2mm/rot și când presiunea de
apăsare este de 150 bar.
5.2.6.2. Modelarea matematică a durității suprafeței prelucrate în funcție de parametrii
regimului de prelucrare
Modelul matematic obținut pentru descrierea durității suprafeței prelucrate prin deformo-
strunjire, în funcție de parametrii regimului de prelucrare, este următorul:
(5.9)
Modelul a fost analizat prin metoda ANOVA, iar rezultatele obținute sunt prezentate în tabelul
5.12.
Toți factorii modelului cu valori ale lui p mai mici de 0.1 sunt semnificativi. Potrivit analizei
ANOVA, valoare lui p a modelului determinat (p< 0.05) indica faptul că modelul este robust, iar
valoarea lui F egala cu 21.13 arată că modelul este semnificativ. Reprezentarea grafică
bidimensională și tridimensională a modelului durității suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire
în funcție de parametrii regimului de prelucrare este prezentată în figura 5.24 a,b, 5.25a,b, 5.26 a,b.
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 48
a. variația bidimensională b. Variația tridimensională
Fig. 5.24.Variația durității (HB) în funcție de avans și presiunea de apăsare pentru o viteză de
158 m/min și o adâncime de 0.75m.
a. variația bidimensională b. Variația tridimensională
Fig. 5.25.Variația durității (HB) în funcție de adâncimea de așchiere și presiunea de apăsare
pentru o viteză de 158 m/min și un avans de 0.3 mm/rot.
a. variația bidimensională b. Variația tridimensională
Fig. 5.26.Variația durității (HB) în funcție de viteză și presiunea de apăsare pentru o adâncime
de așchiere de 0.75mm și un avans de 0.3 mm/rot.
Pe baza analizei rezultatelor prezentate în figurile 5.24-5.26 rezultă următoarele concluzii:
modelul matematic obținut pentru definirea durității suprafeței prelucrate prin deformo-
strunjire este robust și semnificativ;
prin interpretarea grafică bidimensională și tridimensională a modelului durității suprafeței
prelucrate rezultă că:
valoarea durității suprafeței prelucrate crește odată cu creșterea presiunii, vitezei
mișcării de rotație a semifabricatului și a adâncimii de așchiere
valoarea durității suprafeței prelucrate scade odată cu creșterea valorii avansului de
lucru.
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 49
5.2.7. Determinarea valorilor optimale ale parametrilor de lucru pentru obținerea unei calități
ridicate a suprafeței prelucrate
Pentru determinarea valorilor optimale ale parametrilor de lucru în vederea obținerii unei
calități ridicate a suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire s-a ținut cont de de următoarele
ipoteze:
valorile parametrilor regimului de prelucrare sunt cuprinse în domeniul delimitat de valorile
minime și maxime ale parametrilor
valoarea rugozității (Ra) trebuie să fie cât mai mică (figura 5.27,a)
valoarea durității (HB) sa fie cât mai mare (figura 5.27,b)
a. minimizarea rugozității b. maximizarea durității
Fig. 5.27. Criterii de optimizare utilizate în analiza rugozității și durității suprafeței prelucrate
în funcție de parametrii regimului de prelucrare
În urma aplicări celor două criterii de optimizare au rezultat mai multe soluții de optimizare,
ale celor doi indicatori ce caracterizează calitatea suprafeței prelucrate (rugozitate și duritate) dintre
care a fost selectată cea mai reprezentativă soluție, prezentată în tabelul 5.13 și figura 5.28
Fig. 5.28. Valorile parametrilor rezultați în urma aplicării metodei de optimizare
Tabelul 5.13. Valorile parametrilor de intrare și de ieșire obținute în urma aplicării metodei
Suprafețelor de Răspuns
v s ap P Rugozitate Duritate Probabilitate
[m/min] [mm/rot] [mm] [bar] [µm] [HB] 0.966
150.39 0.10 0.75 150.00 0.114729 181.225
Pe baza analizei datelor prezentate în tabelul 5.13 se observă ca valoarea probabilității de realizare a
condițiilor impuse parametrilor de ieșire tinde spre 1. Reprezentarea grafică bidimensională și
tridimensională a valorilor obținute pentru soluția selectată este prezentată în figurile 5.29, 5.30,
5.31, 5.32, 5.33, 5.34.
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 50
5.2.8. Verificarea experimentală a valorilor optimale obținute
Pentru verificarea experimentală a valorilor optimale, obținute în urma aplicării metodei
Suprafețelor de Răspuns au fost efectuate încercări experimentale utilizând valorile parametrilor
regimului de prelucrare din tabelul 5.13. Rezultatele obținute sunt prezentate în tabelul 5.14.
Fig. 5.29.Reprezentarea bidimensională a
valorilor obținute pentru probabilitate
Fig. 5.30.Reprezentarea tridimensională
a valorilor obținute pentru probabilitate
Fig. 5.32.Reprezentarea tridimensională a
valorilor obținute pentru duritate
Fig. 5.31.Reprezentarea bidimensională a
valorilor obținute pentru duritate
Fig. 5.34.Reprezentarea tridimensională
a valorilor obținute pentru rugozitate
Fig. 5.33.Reprezentarea
bidimensională a valorilor obținute
pentru rugozitate
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 51
Tabelul 5.14. Valorile rugozității și durității suprafeței obținute din încercările experimentale
v s ap P Rugozitate Duritate
[m/min] [mm/rot] [mm] [bar] [µm] [HB]
150.39 0.10 0.75 150.00 0.122 179.533
Din analiza rezultatelor obținute, atât din punct de vedere al rugozității obținute, cît și al
durității suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire, rezultă următoarele concluzii:
Valorile rugozității și ale durității suprafeței prelucrate obținute prin încercările
experimentale sunt aproximativ egale cu cele obținute în urma optimizării acestora;
Determinarea valorilor optimale pentru parametrii regimului de prelucrare asigură o bună
înțelegere asupra optimizarii calității suprafeței prelucrate prin procesul de deformo-
strunjire.
5.3.Concluzii privind determinarea valorilor optimale ale parametrilor regimului de
prelucrare în vederea obținerii unei calități ridicate a suprafeței prelucrate
Pe baza analizei rezultatelor obținute prin aplicarea metodelor de optimizare Taguchi și
respectiv Suprafețelor de Răspuns, pentru determinarea valorilor optimale ale parametrilor
regimului de prelucrare în vederea obținerii unei calității superioare a suprafeței prelucrate rezultă
următoarele concluzii:
rezultatele optimale obținute prin aplicare metodei Taguchi în cadrul procesului de
deformo-așchiere au fost verificate prin încercarile experimentale și nu au fost evidențiate
erori absolute mai mari de 9% pentru rugozitate și 1.6% pentru duritate.
metoda Taguchi prezintă avantajul că se poate utiliza pentru optimizări ce conțin un
număr ridicat de parametrii de intrare, este simplă și robustă și conduce la rezultate bune.
metoda Suprafețelor de Răspuns se poate aplica cu succes în studierea calității suprafetei
prelucrate prin deformo-strunjire în funcție de parametrii regimului de prelucrare nefiind
evidențiate erori mai mari de 5.98% pentru rugozitate și 0.94% pentru duritate
modelele matematice ce descriu rugozitatea sau duritatea suprafețelor prelucrate, obținute
prin aplicarea Suprafețelor de Răspuns, sunt robuste și semnificative
reprezentările grafice bidimensionale și tridimensionale asigură o bună întelegere a
influenței parametrilor regimului de prelucrare studiați, și oferă o imagine obiectivă
asupra răspunsurilor analizate.
Din reprezentările grafice bidimensionale și tridimensionale rezultă că:
Rugozitatea suprafeței se îmbunătățește semnificativ la scăderea avansului, ceea ce
este conform cu rezultatele obținute experimental. Valoare cea mai bună a rugozității
se obține pentru o valoare a avansului cuprinsă între 0.1 și 0.2 mm.rot.
Rugozitatea suprafeței se îmbunătățește atunci când presiunea de apăsare, viteza
mișcării de rotație a semifabricatului și adâncimea de așchiere creste.
Duritatea suprafeței prelucrate crește odată cu creșterea presiunii și scăderea
avansului conform cu rezultatele obținute în urma încercarilor experimentale.
În urma analizei comparative a celor două metode de optimizare(metoda Taguchi, metoda
Suprafețelor de Răspuns) rezultă următoarele aspecte:
utilizarea metodei Taguchi este cea mai indicată pentru determinarea valorilor optimale
întru timp foarte scurt, datorită numărului mic de încercări experimentale;
metoda Suprafețelor de Răspuns este indicată a fi utilizată atunci când este nevoie de
determinarea foarte precisa a parametrilor optimali, deoarece această metoda are rezultate
ce se apropie de cele determinate experimental, cu erori absolute foarte mici.
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 52
Capitolul 6.Concluzii generale, contribuții originale și direcții viitoare de cercetare
6.1. Concluzii generale
6.1.1. Concluzii generale privind stadiul actual al cercetărilor privind procesul de deformo-
așchiere
Din analiza stadiului actual al cercetărilor privind procesul de deformo-așchiere au rezultat
următoarele concluzii:
1. Procesul de deformo-așchiere este un proces complex a cărui desfășurare este influențată de
fenomene specifice, factori de influență și diferiți parametri de proces.
2. Fenomenul principal ce însoțește procesul de deformo-așchiere este cel de deformare și ecruisare
a stratului superficial.
3. Factorii principali ce influențează calitatea pieselor prelucrate prin deformo-așchiere sunt:
gradul de prelucrare al suprafeţelor de contact;
compoziţia chimicǎ a corpului deformat şi a sculelor de deformare;
parametrii regimului de prelucrare;
viteza relativǎ de alunecare pe suprafeţele de contact;
existenţa şi caracteristicile lubrifiantului utilizat.
4. Parametrii de proces ce influențează calitatea suprafeței prelucrate prin procesul de deformo-
așchiere sunt: forța de apăsare, avansul de prelucrare, viteza de prelucrare, adâncimea de prelucrare,
numărul de treceri, tipul de lubrifiant utilizat.
5. Principalul scop al procesului de deformo-așchiere este acela de a îmbunătăți calitatea
suprafețelor prelucrate și creșterea productivității. Utilizând acest proces combinat se scurtează
timpul de prelucrare, eliminând două operații adiționale (tratamentul termic și rectificarea sau
prelucrarea cu alice metalice) și se reduc semnificativ costurile de fabricație.
6. Din analiza stadiului actual al cercetărilor au rezultat următoarele avantaje și dezavantaje pentru
utilizarea acestui proces combinat:
Avantaje:
Îmbunătăţirea calităţii suprafeţei prelucrate;
Creşterea preciziei de prelucrare ;
creșterea productivităţii;
Îmbunătăţirea comportării la uzură;
Creşterea durabilităţii sculei folosite;
Creșterea rezistenței la oboseală;
Înlocuirea unor operații adiționale (tratament termic, rectificare, prelucrare cu alice
metalice, etc)
Reducerea operaţiilor de finisare-calibrare finale, etc.
Dezavantaje: se lucrează cu viteze şi avansuri mici, costuri ridicate ale sculelor; necesitatea
lubrifierii în timpul prelucrării.
7. Analiza factorilor de influență asupra calității suprafeței prelucrare prin deformo-așchiere relevă
faptul că parametrii regimului de lucru au cea mai mare pondere pentru îmbunățătirea acesteia.
Parametrul cu cea mai mare influență asupra calității suprafeței prelucrate este forța de apăsare,
urmată de avans, viteza și adâncimea de așchiere. O influență majoră asupra calității suprafeței
prelucrate o are și tipul lubrifiantului folosit în procesul de prelucrare.
8. Abordarea în literatura de specialitatea a problemelor referitoare la influența parametrilor de
proces asupra calității suprafeței prelucrate prin deformo-așchiere prezintă următoarele aspecte:
necesitatea dezvoltării unor scule combinate adaptate pentru mașinile unelte convenționale
analiza influenței parametrilor regimului de prelucrare asupra calității suprafeței
prelucrare este insuficient studiată;
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 53
determinarea influenței parametrilor de proces asupra calității suprafeței prelucrate în
cazul aliajelor de magneziu nu a fost studiată în literatura de specialitate.
influența parametrilor regimului de prelucrare asupra microstructurii, durității și a
tensiunilor reziduale dezvoltate în stratul superficial al semifabricatului prelucrat este
insuficient studiată în literatura de specialitate.
modelarea rugozității și durității suprafeței prelucrate, în funcție de toți parametrii
regimului de prelucrare, este insuficient abordată;
influența parametrilor regimului de prelucrare asupra preciziei dimensionale nu a fost
studiată în literatura de specialitate;
simularea procesului nu a fost abordată.
6.1.2. Concluzii privind influenta parametrilor regimului de lucru asupra calității suprafeței
prelucrate prin strunjire sau deformare prin rulare în cazul aliajului de magneziu AZ61 A
Din analiza rezultatelor obținute în cadrul încercărilor experimentale privind influența
parametrilor regimului de strunjireau rezultat următoarele concluzii:
1. Parametrul cu cea mai mare influență asupra rugozității suprafețelor prelucrate prin strunjire a
aliajului de magneziu AZ61 A este avansul. Odată cu micșorarea acestuia de la valoarea de 0,2 la
0,05 mm/rot, rugozitatea suprafeței se îmbunătățește cu aproximativ 55% (scăzând de la 2,653 µm la
1,19 µm ).
2. Viteza de așchiere este al doilea parametru ca importanță ce influențează rugozitatea suprafețelor
prelucrate prin strunjire a aliajului de magneziu AZ61 A. Creșterea vitezei de așchiere a condus la
scăderea rugozității suprafeței prelucrate.
3. Al treilea factor ce influențează rugozitatea suprafețelor prelucrate prin strunjire a aliajului de
magneziu AZ61 A este adâncimea de așchiere. Creșterea adâncimii de așchiere a condus la creșterea
rugozități.
4. Factorul cel mai important ce influențează creșterea durității suprafețelor prelucrate prin strunjirea
aliajului de magneziu AZ61 A este avansul, urmat de viteza de așchiere și de adâncimea de așchiere.
În urma analizei experimentale privind influența regimului de rulare asupra calității suprafeței
prelucrate au rezultat următoarele aspecte:
1. Parametrul cu cea mai mare influență asupra rugozității suprafețelor generate prin rulare în cazul
aliajului de magneziu AZ61 A este avansul de lucru. Scăderea rugozității are loc progresiv cu
micșorarea avansului de lucru și se îmbunătățește cu aproximativ 236% și cu 810% față de suprafața
inițială, prelucrată prin strunjire.
2. Al doilea parametru, ca importanță ce influențează rugozitatea suprafeței este viteza de rotație a
piesei. Odată cu creșterea acesteia rugozitatea suprafeței prelucrate prin rulare scade, cu aproximativ
12%.
4. Al treilea factor ce influențează rugozitatea suprafețelor prelucrate prin rulare este presiunea de
apăsare P. Creșterea presiunii de apăsare a condus la scăderea rugozități cu aproximativ 10%.
5. Presiunea de apăsare este cel mai important factor ce influențează duritatea suprafețelor prelucrate
prin rularea. Odată cu creșterea acesteia valoarea durității suprafeței crește cu aproximativ 44% fața
de cea inițială.
6.1.3. Concluzii generale privind factorii de influență ai calității suprafeței la prelucrarea prin
deformo-strunjire
Din analiza cercetărilor experimentale privind influența parametrilor regimului de prelucrare
asupra calității suprafețelor prelucrate prin deformo-strunjire în cazul aliajului de magneziu AZ61 A
au rezultat următoarele concluzii:
1. Parametrul cu cea mai mare influență asupra rugozității suprafețelor generate prin deformo-
strunjire a aliajului de magneziu AZ61 A este avansul de lucru urmat de presiunea de apăsare,
adâncimea de așchiere și viteza mișcării de rotație a semifabricatului. Astfel, odată cu micșorarea
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 54
avansului de lucru rugozitatea suprafeței se îmbunătățește cu aproximativ 192% și cu 473% față de
suprafața inițială, prelucrată prin strunjire.
2. În ceea ce privește duritatea suprafețelor prelucrate prin deformo- strunjire factorul cu cea mai
mare influență este presiunea de apăsare urmată de avansul de lucru, viteza mișcării de rotație a
semifabricatului și adâncimea de așchiere. Odată cu creșterea presiunii de apăsare (de la 50 la 150
bar) valoarea durității suprafeței crește cu aproximativ 11,2% și cu 40% față de cea inițială obținută
prin strunjire.
3. Rugozitatea și duritatea suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire depinde, printre altele și de
rugozitatea suprafeței inițiale prelucrate prin strunjire. Cu cât valoare rugozității inițiale este mai
mică cu atât calitatea suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire se îmbunătățește.
4. Procesul de deformo-strunjire generează în stratul prelucrat numai tensiuni reziduale de
compresiune, stare de tensiuni ce conduce la concluzia că suprafața piesei prelucrate dobândește o
rezistență la oboseală, uzură și coroziune ridicată.
5. Valorile abaterilor de la circularitate se încadrează în limitele toleranțelor admise pentru
prelucrarea pieselor de tip arbore, conform STAS ISO 2768 mk.. Având în vedere faptul că mărirea
presiunii de apăsare a stratului de material conduce la creșterea abaterilor de la circularitate poate
conduce la concluzia că materialul din stratul de suprafață suferă o revenire elastică de acumulare a
unor tensiuni reziduale mari de compresiune după încetarea acțiunii presiunii de apăsare a bilei. O
altă cauză a apariție abaterilor de la circularitate, chiar în limitele admise, poate fi bătaia radială a
arborelui principal al strungului care se situează însă între limitele prescrise
6. Utilizănd metoda lichidelor penetrante nu au fost evidențiate defecte de suprafață ale pieselor
prelucrate prin procesul de deformo-strunjire.
7. Prin analiza SEM s-au detectat defecte de suprafață (microfisuri), generate la presiuni de apăsare
de peste 150 bar.
8. Utilizând analiza SEM și EDX s-a determinat existența în stratul deformat a porilor și
segregațiilor.
9. Prin analiza microstructurii suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire rezultă că adâncimea
stratului deformat depinde de presiunea de apăsare, la creșterea acesteia adâncimea stratului
deformat crește.
6.1.4. Concluzii generale privind determinarea valorilor optimale ale parametrilor regimului
de lucru ai suprafețelor prelucrate prin deformo-strunjire pentru obținerea unei calități
superioare a suprafeței.
Pe baza analizei rezultatelor obținute prin aplicarea metodelor de optimizare Taguchi și
Suprafețelor de Răspuns, pentru determinarea valorilor optimale ale parametrilor regimului de
prelucrare în vederea obținerii unei calității superioare a suprafeței prelucrate rezultă următoarele
concluzii:
1. Metoda Taguchi se bazează pe determinarea unor planuri de experimente reducând substanțial
numărul acestora prin selectarea celor mai reprezentative. Acesta constitue un avantaj din punct de
vedere al timpului de obținere a rezultatelor.
2. Comparativ cu metodele de optimizare clasice metoda Taguchi nu necesită determinarea unei
funcții obiectiv și calculul gradientului acesteia, care în cele mai multe cazuri este dificil de realizat.
3. Rezultatele optimale obținute prin aplicarea metodei Taguchi în cadrul procesului de deformo-
strunjire au fost verificate prin încercarile experimentale și nu au fost evidențiate erori absolute mai
mari de 9% pentru rugozitate și 1.6% pentru duritate.
4. Metoda Suprafețelor de Răspuns se poate aplica cu succes pentru obținerea parametrilor optimali
ai regimului de lucru pentru obținerea unei calități ridicatea a suprafetei prelucrate prin deformo-
strunjire. Nu au fost evidențiate erori mai mari de 5.98% pentru rugozitate și 0.94% pentru duritate,
comparativ cu naliza experimentală.
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 55
5. Modelele matematice ce descriu rugozitatea și duritatea suprafeței prelucrate obținute prin
aplicarea metodei Suprafețelor de Răspuns, sunt robuste și importante.
6. Utilizarea metodei Taguchi este cea mai indicată pentru determinarea valorilor optimale în timpi
foarte scurți, datorită numărului mic de încercări experimentale.
7. Metoda Suprafețelor de Răspuns este indicată a fi utilizată atunci când este nevoie de
determinarea precisă a parametrilor optimali, deoarece metoda conduce la rezultate ce se apropie de
cele determinate experimental.
6.2. Contribuții originale
În urma cercetărilor teoretice și experimentale, realizate pe parcursul acestei teze de doctorat,
au fost aduse următoarele contribuții originale:
1. Stabilirea echipamentelor, aparatelor și dispozitivelor ce urmează a fi utilizate pentru studiul
sau/și aplicarea proceselor de așchiere, deformare plastică superficială și deformo-strunjire;
stabilirea caracteristicilor materialelor utilizate pentru încercările experimentale.
2. Stabilirea metodologiei și a lanțului experimental în vederea determinării și evidențierii influenței
parametrilor regimului de așchiere asupra calității suprafeței prelucrate prin strunjire, a aliajului de
magneziu, respectiv: selectarea parametrilor regimului de așchiere,, realizare aranjamentului
experimental prin pregătirea semifabricatului, prelevarea, înregistrarea și procesarea rezultatelor
experimentale.
3. Realizarea unui studiu experimental privind determinarea influenței parametrilor regimului de
așchiere asupra calității suprafeței prelucrate prin strunjire a aliajului de magneziu.
4. Cercetarea experimentală privind influența parametrilor regimului de așchiere (viteza de așchiere,
avansul de lucru, adâncimea de așchiere) asupra calității suprafeței (rugozitate, duritate,
microstructură) prelucrate prin procesul de strunjire a aliajelor de magneziu.
5. Analiza experimentală a relației dintre rugozitatea și duritatea suprafeței prelucrate prin strunjire.
6. Stabilirea metodologiei și a lanțului experimental în vederea determinării și evidențierii influenței
parametrilor regimului de rulare asupra calității suprafeței prelucrate prin deformare plastică
superficială la rece a aliajului de magneziu, respectiv: selectarea parametrilor regimului de rulare,
realizare aranjamentului experimental prin pregătirea semifabricatului, , calibrarea și reglarea
echipamentelor de lucru, prelevarea, înregistrarea și procesarea rezultatelor experimentale.
7. Realizarea unui studiu experimental privind determinarea influenței parametrilor regimului de
rulare asupra calității suprafeței prelucrate prin deformare plastică superficială a aliajului de
magneziu.
8. Cercetarea experimentală privind influența parametrilor regimului de lucru (viteza de rotație a
piesei, avansul de lucru, presiunea de apăsare) asupra calității suprafețelor prelucrate prin deformare
plastică superficială la rece a aliajelor de magneziu.
9. Analiza experimentală a relației dintre rugozitatea și duritatea suprafeței prelucrate prin
deformare plastică superficială la rece.
10. Stabilirea metodologiei și a lanțului experimental în vederea determinării și evidențierii
influenței parametrilor regimului de prelucrare asupra calității suprafeței prelucrate prin deformo-
strunjire în cazul aliajului de magneziu, respectiv: selectarea parametrilor regimului de lucru,
realizare aranjamentului experimental prin pregătirea semifabricatului, calibrarea și reglarea
echipamentelor de lucru, prelevarea, înregistrarea și procesarea rezultatelor experimentale.
11. Conceperea, proiectarea și fabricarea sculelor și dispozitivelor care să permită realizarea
prelucrării simultane (strunjire, deformare plastică la rece a stratului superficial).
12. Realizarea unui studiu experimental privind determinarea influenței parametrilor regimului de
prelucrare asupra calității suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire.
13. Analiza experimentală a relației dintre rugozitatea și duritatea suprafeței prelucrate prin
deformo-strunjire în cazul aliajului de magneziu AZ 61 A.
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 56
14. Analiza experimentală a calității suprafețelor (rugozitatea, duritatea, abaterea de la circularitate,
defecte de suprafață, tensiuni reziduale și microstructura suprafeței) prelucrate prin procesul de
deformo-strunjire a aliajului de magneziu în funcție de parametrii regimului de prelucrare (viteza
mișcării de rotație a semifabricatului, avansul de lucru, adâncimea de așchire, presiunea de apăsare).
15. Cercetarea microstructurii stratului superficial al semifabricatului prelucrat, prin utilizarea
analizei metalografice, în funcție de parametrii regimului de lucru.
16. Cercetarea defectelor de suprafața prin metoda lichidelor penetrante și a analizei SEM și EDX.
17. Cercetarea distribuției tensiunilor reziduale din stratul superficial al semifabricatului prelucrat,
prin metoda găuriri, în funcție de parametrii regimului de lucru.
18. Determinarea abaterii de la circularitate în funcție de parametrilor regimului de lucru.
19. Aplicarea metodei Taguchi pentru determinarea valorilor optimale ale rugozității și durității
suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire în funcție de parametrii regimului de lucru.
20. Aplicarea metodei Suprafețelor de Răspuns pentru determinarea domeniilor cu valori optimale
ale parametrilor regimului de prelucrare în vederea obținerii unei calități ridicate a suprafeței
prelucrate prin deformo-strunjire.
21. Utilizarea metodei de analiză statistică ANOVA pentru compararea și verificarea rezultatelor
modelelor matematice obținute prin aplicarea metodelor Taguchi și a Suprafețelor de Răspuns.
Rezultatele obținute în cadrul programului de elaborare a tezei de doctorat
Realizarea a doua stagii de cercetare
o 12.05-30.05.2012- University of Technology, Wroclaw, Polonia
o 18.10-31.10.2012- University of Savoie, Annecy, Franta
Prezentarea a două articole în cadrul conferinței OPROTECH 2013:
o Mustea G., Brabie G., Raveica C.,- The influence of working parameters on the surface
quality machined by turning combined with burnishing of AZ61 A magnesium alloy.
o Mustea G., Brabie G., Chirita B. - Determination of optimal working parameters of the
combined turning- burnishing process in the case of AZ 61 A magnesium using Taguchi
method.
Publicarea unei părți din rezultatele obținute în următoarele publicații indexate ISI/BDI:
o Mustea G, Brabie G., Influence of cutting parameters on the surface quality of round
parts made from AZ61 magnesium alloy and machined by turning, Advanced Materials
Research Vol. 837 pp 128-134, 2014.
o Mustea G, Brabie G., The influence of burnishing parameters on the surface quality of
bars made from AZ61 magnesium alloy, Advanced Materials Research Vol. 837 pp 135-140,
2014.
articole trimise spre recenzie: o 1 articol trimis spre recenzie la revistă cotată ISI (coautor):
o Chirita B., Mustea G., Brabie G.- Statistical analysis applied to select the optimal
cooling system and obtain an optimum quality of the machined surfaces of parts made
from magnesium alloy, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B:
Journal of Engineering Manufacture, 2014.
o 2 articole trimise spre recenzie la revistă indexată în baze de date internaționale (prim
autor):
o Mustea G., Brabie G., Raveica I.C. - Working parameters influence on surface quality
of the AZ61 A magnesium alloy through combined turning with burnishing machining,
Modtech 2014.
o Mustea G., Brabie G., Chiriță B. - Application of Taguchi method in establishing the
optimal working parameters of the combined turning-burnishing process for AZ 61 A
magnesium parts, Modtech 2014.
Rezumat la teza de doctorat
Mustea Gheorghe 57
participare în colectivul de cercetare din cadrul următorului proiect din cadrul Universității
Vasile Alecsandri din Bacău:
o proiect PNII IDEI 198/2011
6.3. Direcții viitoare de studiu
În urma cercetărilor realizate pe parcursul prezentei teze de doctorat se consideră ca fiind
utilă dezvoltarea studiilor pe următoarele direcții:
1. Determinare influenței altor factorilor ce înfluențează calitatea suprafeței prelucrate prin deformo-
strunjire a aliajelor de magneziu: numar de treceri, geometria sculei aschietoare, diametrul bilei etc..
2. Determinarea influenței parametrilor de prelucrare asupra calitatii suprafetelor prelucrate pe alte
tipuri de materiale cum sunt: aliajele de aluminiu, titan, CaMg.
3. Cercetarea comparativă între procesul de deformo-așchiere și alte prelucrari de finisare și
durificare (rectificare, prelucrare cu alice).
4. Determinarea influenței parametrilor de lucru asupra adâncimii, structurii si defectelor stratului
deformat al suprafeței prelucrate prin deformo-strunjire.
5. Determinarea influenței parametrilor regimului de lucru asupra rezistenței la oboseală, uzură și
coroziune a pieselor prelucrate prin procesul de deformo-strunjire.
6. Aplicarea altor metode pentru determinarea parametrilor optimali cum sunt: metoda Rețelelor
Neuronale, metoda Fuzzy Logic, etc.
Bibliografie selectivă
1. Alexander Schuh, Christian Zeller, Ulrich Holzwarth, Werner Kachler, Gerhard Wilcke, Deep
Rolling of Titanium Rods for Application in Modular Total Hip Arthroplasty, Journal of Biomedical
Materials Research Part B, 2006.
4. Avram Vasile, Cercetări teoretice și experimentale privind influența câmpului termic preluat de
semifabricat la prelucrarea prin frezare asupra calității suprafeței prelucrate, Teză de doctorat,
Bacău, 2011.
5. Axinte D.A., Cao Y.Y. - Innovative design of a hybrid tool for turning assisted with superficial