Imbinari filetate speciale

    O categorie aparte de imbinari filetate sunt cele realizate in vederea asamblarii pieselor de grosime mica, de exemplu cele confectionate din tabla.

    Intrucat este greu sa se execute un filet in una din piesele montate, din  utilizarea unor piulite elastice confectionate din tabla subtire sau din material plastic. Adeseori aceste piulite se livreaza infasurate in rulouri, continand de fapt banda stantata in vederea obtinerii piulitelor. In cazul care este necesara asamblarea unor piese fara ca sa existe posibilitatea introducerii unei piulite la interior sau sa se execute un filet in piese, se pot folosi imbinarile cu suruburi si cu piulite deformabile.

Elemente constructive ale suruburilor, piulitelor si saibelor

    Forma suruburilor si a piulitelor de miscare depinde de destinatia acestora la   masinile-unelte sau la mecanismele surub-piulita de ridicat  etc. Domeniile si conditiile functionale foarte variate  in care sunt utilizate suruburile si piulitele de fixare au determinat o mare varietate de solutii constructive ale acestora.

    In functie  de forma costructiva si de domeniul de utilizare suruburile de fixare pot fi: suruburi obisnuite; prezoane; stifturi filetate; suruburi speciale.

Suruburi obisnuite cu cap

  Suruburile obisnuite cu cap sunt ansamble formate prin intermediul unei piulite sau direct intr-una din piese, diversitatea constructiva a acestora fiind determinata de forma capului, tijei si a varfului.

    Principala forma constructiva a capului suruburilor si cea mai utilizata este  surubul cu cap hexagonal, deoarece necesita cel mai redus spatiu pentru manevrare cu cheia fixa la montare, respectiv la demontare.

    La montari si demontari repetate se utilizeaza suruburile cu cap patrat, deoarece suprafata de contact dintre capul surubului si cheie este mai mare si se asigura o durabilitate ridicata a asamblarii. Capul suruburilor poate fi prevazut cu prag intermediar, pentru micsorarea concentratorului de tensiuni  reprezentat de trecerea de la diametrul tijei la capul surubului direct sau cu guler.

     In cazul asamblarii unor piese din material moale cum ar fi aluminiul, lemnul si altele, pentru micsorarea presiunii pe suprafata de asezare, cand se doreste un aspect exterior cat mai elastic al asamblarii, se recomanda utilizarea suruburilor cu cap cilindric sau semirotund, semiinecat, inecat care se introduce partial sau total, intr-un locas executat in piesa de asamblat.      

    Suruburile cu cap cilindric sunt prevazute, pentru antrenare, cu hexagon interior in cazul unor forte de strangere mari sau cu crestatura pentru surubelnita, in cazul unor forte de strangere mici. La cele cu hexagon interior, rezistenta cheii este mai redusa decat a tijei surubului, eliminandu-se astfel posibilitatea ruperii acesteia.  Suruburile cu cap semirotund, seminecat si inecat sunt prevazute cu locas pentru surubelnita obisnuita, iar in cazul unor montari si demontari frecvente, cu locas pentru surubelnita in forma de cruce folosindu-se la dimensiuni mici si la forte de strangere mici.

    La automobile se folosesc si suruburi cu cap cilindric, cu locas pentru surubelnita cu sase crestaturi, ca si la dispozitivele de inchidere a usilor.

    Pentru nu a permite rotirea surubului, la strangerea piulitei cu cheia, suruburile cu cap bombat sunt prevazute cu o portiune de forma patrata sau cu o proeminenta sub forma de nas care deformeaza materialul piesei asamblate.

La forte de stangere mici, se folosesc suruburille cu cap striat care se strang cu mana libera.

Forma tijei suruburilor

Prezoanele sunt suruburi filetate la ambele capete si se utilizeaza in cazul cand materialul piesei nu asigura o durabilitate suficienta filetului, la montari si demontari frecvente sau cand, din considerente constructive, nu se pot folosi piulite.

    Prezoanele pot avea tija nefiletata de acelasi diametru cu tija filetata sau mai mica, lungimea de insurubare in piesa fiind functie de materialul piesei (otel, fonta, aluminiu).

Stifturile filetate

    Stifturile filetate sunt suruburi fara cap, filetate pe toata lungimea si se folosesc pentru a impiedica deplasarea relativa a unor piese, fiind solicitate la compresiune pentru montare si demontare. Stifturile sunt prevazute la un capat cu locas pentru crestatura pentru surubelnita sau cu hexagon interior.

    Varful stifturilor poate fi tesit, folosit pentru forte laterale mici si piese cu pereti subtiri sau conic, cu cap si varf conic respectiv, folosite pentru forte laterale mici si medii, cu cep cilindric sau conic, folosite pentru forte laterale mai mari, cu con interior folosite pentru ghidarea unor bile la diverse dipozitive de blocare. Varfurile conice, cilindrice si combinate necesita executarea unor locasuri intr-una din piesele asamblate.                                                                                  

Suruburile speciale

    Suruburile speciale, destinate unor situatii specifice, cuprind suruburile cu cap ciocan si suruburile cu ochi utilizate la dispozitive inele, surub de ridicare utilizate la ridicarea si manevrarea subansamblelor si ansamblelor, cu ajutorul macaralelor, suruburile pentru fundatii utilizate pentru fixarea ansamblelor pe fundatie, un capat al acestora ingropandu-se in betonul fundatiei, iar celalalt fiind prevazut cu filet, pentru montarea unei piulite, suruburile pentru lemn fiind autofiletante, iar suruburile pentru tabla utilizate la asamblarea tablelor de la caroseriile automobilelor.

Piulitele de fixare

Piulitele de fixare se executa intr-o mare varietate de forme constructive, principalele tipuri fiind piulita hexagonala obisnuita sau cu guler, piulita patrata, piulita crenelata, piulita hexagonala cu suprafata de asezare sferica care permite centrarea piulitei pe suruburi si este utilizata la montarea rotilor autovehiculelor, piulita rotunda cu caneluri utilizata pentru fixarea axiala a inelelor interioare ale rulmentilor. Piulita rotunda, cu gauri frontale sau radiale, piulita fluture si piulita striata utilizate pentru forte de strangere mici sunt manevrate cu mana libera.

Saibele

Saibele, numite si rondele se folosesc pentru micsorarea presiunii pe suprafata de sprijin a piulitei sau pentru asezarea corecta a piulitei, cand suprafata de sprijin este neprelucrata sau inclinata. Saibele pot fi plate, de forma circulara sau de compensare, de forma patrata, pentru profile sau respectiv. Saibele de compensare asigura perpendicularitatea intre suprafata de asezare a piulitei si axa surubului.

Asigurarea asamblarilor filetate impotriva autodesfiletarii

         Desi filetele suruburilor de fixare indeplinesc conditia de autofixare, sarcinile variabile si cu soc vibratil si diferentele de temperatura au ca efect reducerea frecarii din asamblarile si in final autodesfacerea acestea pentru a se evita acest fenomen, asamblarile filetate si se asigura suplimentar impotriva autodesfacerii. La baza solutiilor constructive de asigurare utilizate in constructia de masini stau urmatoarele principii:

·        marirea fortelor de frecare dintre elementele asamblarii;

·        utilizarea de elemente suplimentare, care impiedica rotirea piulitei fata de surub;

·        deformatiile locale ale materialului surubului si/sau piulitei, sau aplicarea de adaos de material, de regula puncte de sudura.

Asigurarea asamblarilor filetate prin marirea fortei de frecare

Asigurarea asamblarilor filetate prin marirea fortei de frecare dintre elementele asamblarii poate fi obtinuta prin marirea fortei de apasare axiale sau radiale, si a coeficentului de frecare sau prin marirea simultana a fortei de apasare si a coeficentului de frecare.      

Unul din cele mai vechi mijloace de asigurare il constituie folosirea unei contrapiulite rigide sau, in ultimul timp, a unei contrapiulite elastice. La strangere cu cheia a contrapiulitei, surubul se alungeste suplimentar, spirele piulitei si ale contrapiulitei apasand in sensuri opuse asupra spirelor surubului, marindu-se in acest fel forta axiala din asamblare. Contrapiulita este mai incarcata decat piulita, deci ar trebui sa aiba o inaltime mai mare, pentru evitarea inversarii lor la montaj, piulita si contrapiulita se executa de inaltimi egale. Aceasta asigurare este neeconomica datorita dublarii numarului de piulite si a maririi lungimii surubului.

          In cazul piulitei elastice, executata din otel de arc, forta axiala suplimentara este obtinuta prin deformarea elastica a contrapiulitei in cazul in care este necesara o forta de strangere mica (de exemplu la asamblarea caroseriilor din tabla ale automobilelor). Piulita si contrapiulita se inlocuiesc cu o piulita din tabla cu autoasigurare. Acest tip de piulita executata din otel de arc, se deformeaza elastic la insurubarea surubului si creaza o forta axiala in tija acestuia, dintii piulitei care indeplinesc rolul de filet se comprima si apasa pe filetul surubului.  Marirea frecarii poate fi obtinuta si prin cresterea fortei radiale de apasare a piulitei pe surub. O astfel de asigurare se obtine prin utilizarea unei piulite sectionate stransa cu ajutorul  unui surub. Marirea concomitenta a fortei axiale si a coeficentului de frecare dintre piulita si piesa pe care acesta se sprijina, se obtine prin utilizarea saibelor elastice.    

Cea mai utilizata saiba elastica este saiba Grower care asigura mentinerea fortelor de frecare in filet chiar si in cazul actionarii unor sarcini axiale variabile. Saibele Grower sunt executate asfel incat colturile taieturii sa permita strangerea piulitei dar sa se opuna desurubarii acesteia. Se executa saibe Grower pentru filet dreapta si filet stanga, fiecare putand avea capetele rasfrante. Saibele elastice plane, cu dinti exteriori, cu dinti interiori precum si cele conice cu dinti exteriori sunt frecvent utlizate la asigurarea asamblarilor filetate din componenta automobilelor. Asigurarea asamblarilor filetate prin marirea coeficentului de frecare din filet poate fi obtinuta cu ajutorul piulitelor sau a suruburilor cu insertii elastice nemetalice de obicei nylon, insertii care se deformeaza elastic in timpul insurubarii.

Filetele de fixare

    Filetele de fixare se utilizeaza la asamblarile filetate, iar filetele de miscare la transmisiile surub-piulita; filetele de masurare sunt folosite la aparatele de masura de exemplu la micrometre iar filetele de reglare se folosesc pentru pozitionarea relativa a unor elemente din constructia dispozitivelor sau a masinilor-unelte. In general filetele de fixare se executa cu un singur inceput, iar filetele de miscare cu unul sau mai multe inceputuri. Filetele cu mai multe inceputuri au un randament mai ridicat, dar exista pericolul sa nu se mai indeplineasca conditia de autofranare. In cazul filetelor cu mai multe inceputuri intre pasul real al unei spire si pasul aparent al filetului exista o relatie in care se reprezinta numarul de inceputuri, prin urmare la filetele cu mai multa inceputuri cursa, deplasarea axiala coresapunzatoare unei rotatii complete este mai mare.

     Filetele obisnuite se executa cu sensul de infasurare dreapta, filetele cu sensul de infasurare stanga se utilizeaza numai atunci cand acest acest sens este impus de conditiile de functionare, de exemplu la cricurile cu dubla actiune, la cricurile cu parghii cu doua piulite, la unele suruburi de reglare.

Filetele metrice

    Au dimensiunile masurate in milimetri, sunt standardizate, fiind utilizate cu precadere in constructia de masini, cele masurate in toli fiind utilizate pentru reparatiile masinilor din import si pentru filetarea tevilor.

Filetele cilindrice

    Filetele cilindrice au cea mai mare raspandire, filetele conice fiind utilizate cand se impun conditii mai stricte asupra etanseitatii sau pentru compensarea uzurii spirelor filetelor pieselor conjugate. Filetele conice pot fi executate cu profilul filetului perpendicular pe axa surubului sau perpendicular pe generatoarea conului.

     Utilizarea filetelor cu pas mare normal sau fin este impusa de destinatia filetului si de caracteristicile acestuia. Astfel, in cazul utilizarii unor filete cu pas mare, se imbunatateste randamentul, dar exista pericolul sa nu se mai indeplineasca conditia de autofranare. Cand se utilizeaza filete cu pas fin, cursa surubului se micsoreaza, ceea ce favorizeaza folosirea acestora ca filete de masurare sau de reglare, in plus, la aceste filete, creste rezistenta tijei surubului. Ca urmare a maririi diametrului interior al filetului se indeplineste foarte bine conditia de autofixare datorita micsorarii unghiului de inclinare al spirei filetului, scazand insa rezistenta spirei.

Caracterizarea principalelor tipuri de filete

Filetele triunghiulare

    Filetele triunghiulare sunt folosite ca filete de fixare deoarece asigura o buna autofixare. Profilul filetului este un triunghi echilateral pentru filetele metrice si un triunghi isoscel. pentru filetul Whitworth, masurat in toli. Filetele metrice se se pot executa cu pas normal sau cu pas fin.

    Forma fundului filetului surubului poate fi dreapta sau rotunjita, rotunjire ce micsoreaza concentratorul de tensiuni, mai ales in cazul actionarii unor sarcini dinamice. Filetul in toli pentru tevi care se executa cu pas fin, cu fundul si varful filetului rotunjite, fara joc la fundul filetului, este folosit pentru fixare si etansare, se noteaza prin G diametrul interior al tevii, in toli de exemplu pentru o teava cu diametrul interior de ½” notatia va fi G ½”.

Filetul patrat

    Filetul patrat se utilizeaza ca filet de miscare, profilul filetului find un patrat cu latura egala cu jumatate din pasul filetului. Desi are cel mai ridicat randament se utilizeaza numai transmiterea unor sarcini mici deoarece spira are rigiditate si rezistente reduse. Un alt dezavantaj al filetului patrat il constituie centrarea nu prea buna a piulitei fata de surub. Se executa numai prin strunjire, cu productivitatea relativ scazuta. Poate avea pas mare, normal sau fin.

Filetul trapeizoidal

    Filetul trapezoidal se utilizeaza ca filet de miscare, profilul filetului fiind un trapez, obtinut prin tesirea unui triunghi isoscel cu un unghi de 30º. El are randamentul mai redus decat filetul patrat si se utilizeaza pentru transmiterea unor sarcini mari, spira filetului find mai rigida si mai rezistenta decat a filetului patrat. Asigura o centrare buna intre piulita si surub, motiv pentru care acest profil este cel mai frecvent utilizat la transmisile surub-piulita. Se executa cu pas mare, normal sau fin, putand fi prelucrat prin frezare cu productivitate mare.

Filetul Rotund

    Filetul rotund are profilul din drepte racordate cu arce de cerc, fiind obtinut din profilul trapeizoidal de 30º, prin rotunjirea varfului si fundului filetului. Acest profil asigura filetului o rezistenta sporita la oboseala, fiind utilizat datorita acestui avantaj ca filet de miscare, in cazul unor sarcini dinamice, in conditii grele de exploatare, fiind utilizat la cuplele vagoanelor de calatori si de marfa, fiind nevoie de rezistenta mare la tractiune.

Forme si cauze de deteriorare a elementelor filetate surub-piulita

Cercetarile experimentale si analiza asamblarilor filetate distruse au condus la concluzia ca formele de deteriorare a organelor de asamblare filetate sunt ruperea tijei surubului si distrugerea filetului piulitei sau surubului.

    Cauza principala care conduce la ruperi este oboseala materialului datorata actiunii unor sarcini variabile si favorizata de rezistenta unor puternici concentratori de tensiuni. In cazul unor sarcini statice, ruperile apar mai ales ca urmare a prelucrarii mecanice necorespunzatoare a pieselor filetate sau a montarii si explotarii incorecte a acestora. Considerand ca tensiune de baza tensiunea din tija nefiletata a surubului, in sectiunile cu concentratori de tensiuni apar valori de tensiuni mai mari de cinci ori decat tensiunea de baza,  cea mai mare tensiune si, ca urmare cea mai mare parte a ruperilor apare in zona primei spire a surubului in contact cu piulita.

    Concentrarea tensiunilor in aceasta zona se explica prin distributia neuniforma a sarcinii intre spirele in contact ale surubului si piulitei, prima spira preluand peste 1/3 din sarcina iar a zecea spira mai putin de 1/100 din aceasta sarcina. In plus tensiunile care apar in tija surubului au valori maxime in zona de la fundul filetului, acestea provocand si ruperile spirelor filetului. Celelalte zone cu frecventa a ruperilor mari este zona de trecere de la tija la capul surubului, concentratorul de tensiuni din aceasta zona fiind tocmai diferenta de dimensiuni si raza de racordare cu care se realizeaza trecerea. Organele de asamblare filetate se pot deteriora si datorita unor sarcini suplimentare cauzate de impreciziile de executie si de montaj.

    Transmisile surub-piulita ies din functiune, in primul rand, datorita uzarii flancurilor spirelor filetului.

    Pentru a preintampina deteriorarea organelor de asamblare filetate si transmisilor surub-piulita, trebuie sa se calculeze, conform regimului de solicitare, atat tija surubului cat si spirele filetului. In plus trebuie luate masuri tehnologice si costructive pentru diminuarea concentratorilor de tensiuni.

Norme de tehnica securitatii si igiena a muncii in tehnologia confectiilor metalice

  Protecţia muncii, tehnica securităţii şi igiena muncii constau din măsuri pentru asigurarea celor mai bune condiţii de muncă, evitarea accidentelor şi prevenirea îmbolnăvirilor.

  Protecţia muncii în ţara noastră este o problemă de stat. Ocrotirea sănătaţii tuturor persoanelor încadrate în procesul de producţie este reglementată prin legi şi se cheltuiesc fonduri importante pentru acest scop.

  Industria confecţiilor metalice uşoare pentru construcţii cere o serie de măsuri specifice, adaptate la natura producţiei. Securitatea şi igiena muncii se realizează atât prin măsuri organizatorice, cât şi prin contribuţia nemijlocită a activului de producţie.

  Muncitorilor recent încadraţi în producţie trebuie să li se facă instructaj substanţial, să nu se aprobe nici o avansare într-o categorie superioară de salarizare  acelora care nu cunosc temeinic regulile de protecţie a muncii.

  În cele ce urmează se dau indicaţii generale care trebuie respectate în producţia confecţiilor metalice.

  In general, accidentele pot fi evitate dacă se ţine seama de forma şi dimensiunile materialelor prime folosite, de lungimea profilelor şi a barelor, a tablelor subţiri debitate şi nedebitate etc.

  Depozitarea materiilor prime, a elementelor debitate, la operaţiile interfazice trebuie să se facă prin stivuire, prin aşezarea lor pe postamente, spre a împiedica alunecarea lor. Trebuie evitată aglomerarea materiilor prime, a semifabricatelor, a produselor finite la locul de muncă. Deşeurile trebuie strânse şi evacuate imediat din jurul maşinilor.

  Locurile de trecere ca: drumurile de acces şi de circulaţie, coridoarele, trebuie să fie permanent libere, să nu se permită depozitarea materialelor pe ele. Podeaua atelierelor trebuie să fie netedă, orice deteriorare sau denivelare trebuind reparată astfel încât, la trecerea mijloacelor de transport, să nu se piardă echilibrul obiectelor transportate, care să devină surse de accidente.

  Profilurile lungi trebuie legate cu cabluri de oţel în vederea transportului. La maşinile de debitat: foarfece, ghilotine, prese excentrice, dispozitivele de îngrădire şi protecţie montate în jurul maşinii trebuie corect construite şi montate pentru a nu fi cauza accidentelor.

  Sculele manuale trebuie să fie permanent în perfectă stare. Cozile de ciocan trebuie să fie împănate şi capătul dălţilor să fie fără floare. Metodele de lucru improvizate sau periculoase pot fi sursă de accidente. La lucrări de montaj se impune folosirea centurii de siguranţă.

  Folosirea echipamentelor de protecţie: palmarele, căştile, ochelarii şi genunchierele sudorilor, capacele şi ecranele de protecţie a polizoarelor, intră în obligaţia muncitorilor care nu trebuie să execute o lucrare ce nu le-a fost încredinţată.

  Calificarea insuficientă a muncitorilor poate avea urmări grave, iar instructajul de protecţia muncii făcut formal sporeşte pericolul de accidente.

  Aplicarea tuturor măsurilor tehnico-organizatorice privind protecţia muncii trebuie să fie permanent verificată de către organele de conducere, şefii de echipe, maiştrii şi inginerii. Oboseala poate provoca slăbirea organismului, sporeşte stângăcia şi imprudenţa mişcărilor şi impune intercalarea pauzelor în desfăşurarea procesului de muncă.

  Poziţia corectă a corpului în timpul lucrului este deseori neglijată, înălţimea menghinei trebuind corelată cu înălţimea muncitorului.

  Efectul dăunator al vibraţiilor sculelor care se transmit corpului uman se micşorează prin folosirea tampoanelor şi amortizoarelor(cazul uneltelor pneumatice portabile).

  Pentru micşorarea zgomotului se vor folosi antifoane de cauciuc ce dau rezultate bune în protecţia fonică.

  Aparatele şi instalaţiile electrice, în special aparatele electrice de sudură nu trebuie înghesuite sau amplasate necorespunzător. Nu se sudează în atmosferă cu umiditate ridicată (în aceste condiţii chiar şi curentul de joasă tensiune putând provoca accidente mortale).

  Instalaţiile şi sculele electrice vor fi corect construite şi în perfectă stare de funcţionare, iar legarea acestora la pămant este una din regulile de protecţia muncii şi tehnica securităţii.