INGINERIE ECONOMICĂ ÎN INDUSTRIA CHIMICĂ ŞI DE MATERIALE

Transcript

1 INGINERIE ECONOMICĂ ÎN INDUSTRIA CHIMICĂ ŞI DE MATERIALE 1. LEGI ALE FIZICII CLASICE. ENUNŢURI ŞI FORMULE CONEXE 1. Principiile mecanicii clasice a. Principiul inerţiei Un punct material îşi păstrează starea de repaus sau de mişcare rectilinie şi uniformă atâta timp cât asupra lui nu acţionează nici o forţă. b. Principiul fundamental Dacă asupra unui punct material acţionează o forţă atunci acea forţă îi va imprima o acceleraţie care are aceeaşi direcţie şi acelaşi sens cu forţa iar mărimea acceleraţiei este egală cu raportul dintre mărimea forţei şi masa acestuia: F a m c. Principiul acţiunii şi al reacţiunii Dacă un corp acţionează asupra altui corp cu o forţă F 1 (numită forţă de acţiune), cel de-al doilea corp acţionează şi el asupra primului cu o forţă F 1 (numită forţă de reacţiune) de aceeaşi mărime şi pe aceeaşi direcţie, dar de sens contrar: F 1 F 1 d. Principiul independenţei acţiunii forţelor Dacă asupra unui punct material acţionează simultan mai multe forţe, atunci fiecare forţă va imprima punctului material propria acceleraţie independent de acţiunea celorlalte forţe iar punctul material va avea o acceleraţie egală cu suma vectorială a acceleraţiilor tuturor forţelor. e. Principiul determinismului Starea de mişcare a unui punct material este perfect determinată dacă se cunosc simultan poziţia şi impulsul acestuia. f. Principiul relativităţii din mecanica clasică Toate legile mecanicii sunt aceleaşi în orice sistem de referinţă inerţial (sistem aflat în repaus sau în mişcare rectilinie şi uniformă faţă de sistemul de referinţă considerat).. Legea conservării impulsului mecanic Pentru un punct material: dacă asupra unui punct material nu acţionează nici o forţă sau dacă rezultanta tuturor forţelor care acţionează asupra punctului material este nulă atunci impulsul rămâne constant în timp, adică se conservă. p const Pentru un sistem de puncte materiale: dacă un sistem de puncte materiale este izolat sau dacă rezultanta forţelor exterioare ce acţionează asupra sistemului este nulă în timpul mişcării, atunci impulsul sistemului rămâne constant în timp, adică se conservă. p sistem p i const i 3. Legea conservării energiei mecanice

2 Energia mecanică totală a unui punct material sau a unui sistem de puncte materiale, asupra căruia acţionează numai forţe conservative, rămâne constantă în tot timpul mişcării. E Ec EP const, unde E este energia mecanică totală, E c reprezintă energia cinetică, iar E p reprezintă energia potenţială. O forţă se numeşte conservativă dacă este constantă sau depinde numai de poziţia punctului material şi dacă lucrul mecanic al acestei forţe pe o traiectorie închisă oarecare este egal cu zero. 4. Legea conservării momentului cinetic Dacă un sistem de puncte materiale este izolat sau dacă momentul rezultant în raport cu un punct fix al forţelor exterioare care acţionează asupra sistemului este nul, momentul cinetic total al sistemului faţă de acel punct fix rămâne constant în timp, adică se conservă. Lsistem ri pi ri mivi const. i i unde r i sunt vectorii de poziţie ai punctelor materiale faţă de puctul fix în raport cu care se calculează momentul cinetic al sistemului, mi sunt masele punctelor materiale ale sistemului, p i sunt impulsurile punctelor materiale ale sistemului şi v i sunt vitezele lor. 5. Legea lui Arhimede Un corp scufundat într-un fluid aflat în repaus este acţionat pe verticală, de jos în sus, cu o forţă egală în modul cu greutatea lichidului dizlocuit de cop. FA mdg Vdg, unde F A este mărimea forţei arhimedice, m d este masa de fluid dizlocuit de corp, este densitatea fluidului, V d volumul de fluid dizlocuit de corp şi g este acceleraţia gravitaţională. 6. Legea lui Bernoulli În tot timpul curgerii staţionare a unui fluid ideal şi incompresibil, suma dintre presiunea statică v p, dinamică şi de poziţie gz este constantă de-a lungul unei linii de curent de fluid. v p gz const, unde reprezintă densitatea fluidului şi g acceleraţia gravitaţională. 7. Legea lui Poisseuille Pentru curgerea laminară a unui fluid vâscos (cu coeficientul de viscozitate dinamică ), printr-o conductă de rază R şi lungime L, sub acţiunea unei diferenţe de presiune p=p 1 -p debitul volumic este direct proporţional cu puterea a patra a razei şi cu diferenţa de presiune şi invers proporţional cu lungimea conductei. R 4 p p Q 1 v 8L 8. Legea lui Stokes

3 Forţa de frecare ce se exercită asupra unei sfere din partea unui fluid vâscos (cu coeficient de vâscozitate dinamică ) aflat în repaus este proporţională cu raza sferei r si cu viteza v cu care se deplasează sfera prin fluid, conform relaţiei: F r 6rv Menţionăm că în cazul unor corpuri cu formă diferită de cea sferică forma legii se păstrează cu observaţia că factorul constant 6 se modifică funcţie de forma corpului. 9. Legile transformărilor simple ale gazului ideal a. Legea transformării izobare Într-o transformare izobară (la presiune constantă) raportul dintre volumul gazului şi temperatura V absolută a acestuia este constant: const. T b. Legea transformării izocore Într-o transformare izocoră (la volum constant) raportul dintre presiunea gazului şi temperatura p absolută a acestuia este constant: const. T c. Legea transformării izoterme Într-o transformare izotermă (la temperatură constantă) produsul dintre presiunea şi volumul gazului este constant: pv const. 10. Primul principiu al termodinamicii Formulări echivalente: a. Este imposibil să se construiască un perpetuum mobile de specia I (adică o maşină termică ce ar funcţiona la nesfârşit fără să consume energie). b. Variaţia energiei interne a unui sistem termodinamic, într-o transformare, nu depinde de felul transformării şi de natura stărilor intermediare ci numai de starea iniţială şi finală a sistemului, respectiv de valorile energiei interne în aceste stări U iniţial şi U final. U = U final - U iniţial c. Variaţia energiei interne a unui sistem termodinamic este egală cu suma energiilor schimbate de sistemul termodinamic cu exteriorul. Dacă, prin convenţie, orice energie primită de sistemul termodinamic este pozitivă iar orice energie cedată de sistemul termodinamic este negativă, atunci când sistemul termodinamic schimbă cu exteriorul ca energie doar lucru mecanic şi căldură, expresia primului principiu al termodinamicii se scrie: du L Q 11. Principiul al doilea al termodinamicii Formulări echivalente:

4 a. Este imposibil să se construiască un perpetuum mobile de specia a II-a (adică o maşină termică ce să transforme integral cantitatea de căldură primită în lucru mecanic). b. Este imposibil procesul ce are ca unic rezultat transformarea în lucru mecanic a căldurii absorbite de la o singură sursă care se află la temperatură constantă. c. Este imposibilă trecerea spontană ( de la sine ) a căldurii de la un corp cu o temperatură dată la un corp cu temperatură mai ridicată. 1. Principiul al treilea al termodinamicii Atunci când temperatura tinde spre zero absolut toate mărimile termodinamice tind spre o valoare constantă. Pentru sisteme termodinamice pure aflate în stare cristalină valoarea constantă spre care tind mărimile termodinamice este zero. 13. Legea lui Ohm Forma locală: Într-un mediu conductor liniar şi izotrop, densitatea de curent de conducţie J într-un punct al mediului creşte liniar cu intensitatea câmpului electric E + E i ce se stabileşte în acel punct din mediu, adică: J (E Ei ), unde reprezintă conductivitatea electrică a mediului, E reprezintă intensitatea câmpului electric, iar E F i reprezintă intensitatea câmpului imprimat, definit prin relaţia E i i cu Fi forţă q de natură neelectrică ce influenţează deplasarea purtătorilor mobili de sarcină q. Forma integrală: Pentru o latură de circuit conductor filiform, liniar, izotrop, de rezistenţă R, omogen (fără sursă de câmp imprimat), străbătut de un curent electric de intensitate i, legea lui Ohm se scrie: u ir. Pentru o latură de circuit conductor filiform, liniar, izotrop, de rezistenţă R, neomogen (cu sursă de câmp imprimat de tensiune electromotoare e şi rezistenţă internă r), străbătut de un curent electric de intensitate i, legea lui Ohm se scrie: u e i(r r). Dacă se închide latura (1 ), se obţine legea lui Ohm pentru un circuit închis e i(r r). 14. Teoremele lui Kirchhoff (pentru ochiuri si noduri de retele electrice de cc) Prima teoremă a lui Kirchhoff: suma algebrică a intensităţilor curenţilor care se întâlnesc într-un nod de reţea este egală cu zero. n I k 0 k1 Observaţie: la aplicarea acestei teoreme, prin convenţie, intensităţile curenţilor care intră în nod se consideră pozitive şi intensităţile curenţilor care ies din nod se consideră negative. A doua teoremă a lui Kirchhoff: suma algebrică a tensiunilor electromotoare ale surselor inserate în laturile unui ochi independent de reţea este egală cu suma algebrică a căderilor de tensiune pe ramurile ochiului de reţea..

5 m n m j IkR k I jrj j1 k 1 j1 unde r j reprezintă rezistenţele interioare ale surselor de tensiune inserate în ochiul de reţea. Observaţie: la aplicarea acestei teoreme se presupune un sens arbitrar de parcurgere a ochiului de reţea şi se consideră pozitive căderile de tensiune corespunzătoare intensităţilor curenţilor care au acest sens şi tensiunile electromotoare dacă sensul ales străbate sursa direct de la borna negativă la borna pozitivă. 15. Legile electrolizei Prima lege: masa de substanţă m depusă pe un electrod este direct proporţională cu cantitatea de electricitate q ce a trecut prin electrolitul respectiv. m=kq unde K se numeşte echivalent electrochimic şi este numeric egal cu masa de substanţă depusă la trecerea prin electrolit a unei cantităţi de electricitate egală cu unitatea (1C). A doua lege: Echivalenţii electrochimici ai elementelor sunt proporţionali cu echivalenţii chimici ai acestora. K 1 F A n unde F este numărul lui Faraday (constantă fizică universală), A este masa atomică a elementului, n este valenţa elementului. Observaţie: cele două legi pot fi exprimate printr-o singură relaţie sub forma: 1 A m q. F n. CONCEPTE / TEOREME MATEMATICE. DEFINIŢII / ENUNŢURI ŞI FORMULE CONEXE 1. Definiţia extremelor funcţiilor reale de două variabile reale. Fie f x, y : D R R. Un punct a,b D se numeşte punct de minim local al funcţiei x, y V a lui a,b astfel încât pentru orice x, y V D, are loc x, y f a,b Un punct a,b D se numeşte punct de maxim local al funcţiei x, y V a lui a,b astfel încât pentru orice x, y V D, are loc x, y f a,b. Formula lui Taylor pentru polinoame. Fie P(x) un polinom de gradul n P(x) a n 0 a1x ax anx f dacă există o vecinătate f. f dacă există o vecinătate f. şi x 0 R un punct fixat. Formula lui Taylor pentru polinoame calculează valoarea polinomului în vecinătatea punctului x 0 cu ajutorul valorii polinomului şi ale derivatelor sale în acest punct,

6 în forma 0 ' Px P x P x 3. Formula lui Green. n xx xx0 '' xx0 n 0 0 P x0... P x0 1!! Fie D un domeniu plan închis mărginit de o curbă închisă netedă (C) astfel încât o paralelă la oricare din axe intersectează conturul (C) numai în două puncte. Dacă Px, y şi Q x, y sunt funcţii continue cu derivatele parţiale Green P y şi Q x Q P P x, ydx Q x, y dx dy. x y D dy C 4. Schimbarea de variabilă în integrala dublă. n! continue în D, atunci are loc formula lui Se consideră în planul xoy un domeniu D mărginit de o curbă închisă netedă (C) şi în planul uov un domeniu mărginit de o curbă închisă netedă (C). Fie transformarea punctuală a domeniului în D realizată de funcţiile x x y y u, v u, v u, v, cu x u, v, y u, v funcţii cu derivatele parţiale de ordinul întâi şi derivatele de ordinul doi mixte continue pe astfel încât Dacă funcţia D x, y D u,v D f x u v 0 în Δ. y y u x v f x, y este continuă în domeniul D, atunci rezultă x, ydx dy f x u, v, yu, v D x, y D u, v du dv, care este formula schimbării de variabile în integrala dublă. 5. Ecuaţia diferenţială liniară omogenă de ordinul I. Forma generală a soluţiei. dy dx O ecuaţie diferenţială de forma Pxy 0, unde P(x) este o funcţie continuă pe intervalul I R, se numeşte ecuaţie diferenţială liniară de ordinul întâi omogenă. Soluţia generală a acestei ecuaţii se obţine prin separarea variabilelor dy y P(x) dx, de unde, prin

7 integrare, rezultă soluţia generală P x dx y C e. 6. Ecuaţii diferenţiale de ordinul, liniare, omogene, cu coeficienţi constanţi. Forma generală a soluţiilor în funcţie de natura rădăcinilor. Fie ecuaţia diferenţială y y a y a 0. Vom căuta soluţii de forma y = a 0 a1 0 0 e rx, unde r este o constantă ce se va determina. După înlocuire rezultă ecuaţia a 0 r + a 1 r + a = 0, numită ecuaţie caracteristică ataşată ecuaţiei diferenţiale. Cazul Ecuaţia caracteristică admite rădăcinile reale şi distincte r 1 şi r. Soluţiile particulare y 1 x e r 1, y e r x formează un sistem fundamental de soluţii iar soluţia generală y C 1 e C e r r x este 1 x. y 1 y e Cazul. 0, y r x C x r 0 x 1 C e 0. Ecuaţia caracteristică admite rădăcina dublă r r 0 x x e. 0. Soluţiile particulare formează un sistem fundamental de soluţii iar soluţia generală este Cazul Ecuaţia caracteristică admite rădăcinile complexe r 1 = + i, r = - i, (0). Soluţiile particulare ix ix y 1 e, y e formează un sistem fundamental de soluţii iar soluţia generală este y = e x (C 1 cos x + C sin x). 7. Definiţia transformatei Laplace. Integrarea ecuaţiilor diferenţiale liniare cu coeficienţi constanţi, de ordinul, cu ajutorul transformatei Laplace. Fie f(x) o funcţie original. Definim transformata Laplace a funcţiei f(x), prin F(s) 0 e st f (t)dt Funcţia F(s) se numeşte funcţie imagine. Se consideră ecuaţia diferenţială liniară de ordinul doi cu coeficienţi constanţi d x dx a1 a x b e(t) dt dt a 0 unde x x(t) este funcţia necunoscută (mărimea de ieşire), a 0,a1,a, b R, iar e(t) este mărimea de intrare cunoscută aplicată la Acestei ecuaţii îi ataşăm valorile iniţiale t 0. x(0) 0 x' (0) 0 Prin aplicarea transformatei Laplace, ecuaţia devine de unde ( a s a1 s a 0) X(s) b E(s),

8 E(s) a s a s a b X(s) 0 1 în final rezultând soluţia x(t). 8. Expresiile produsului scalar, produsului vectorial şi produsului mixt. Se consideră vectorii k a j a i a a z y x, k b j b i b b z y x si k c j c i c c z y x. Se numeşte produs scalar al vectorilor a şi b scalarul z z y y x x b a b a b a b a Se numeşte produs vectorial al vectorilor a şi b (în această ordine) vectorul y x y x z x z x z y z y z y x z y x b b a a k b b a a j b b a a i b b b a a a k j i b a Se numeşte produs mixt al vectorilor a, b şi c scalarul z y x z y x z y x c c c b b b a a a c b a c b a ) ( ],, [ 9. Formula gradientului. Fie un domeniu din D 3 R raportat la un sistem cartezian ortogonal. Oxyz Se numeşte gradient al câmpului scalar R D z y x :,,, câmpul vectorial z k y j x i grad, unde z k y j x i este operatorul lui Hamilton (operatorul nabla). 10. Formula divergenţei. Fie un domeniu din D 3 R raportat la un sistem cartezian ortogonal. Oxyz Se numeşte divergenţă a câmpului vectorial k z y x V j z y x V i z y x V z y x V 3 1 ),, ( ),, ( ),, ( ),, (, diferenţiabil în domeniul, câmpul scalar D z V y V x V V V div Formula rotorului. Fie un domeniu din D 3 R raportat la un sistem cartezian ortogonal. Oxyz Se numeşte rotor al câmpului vectorial k z) y, V (x, j z) y, V (x, z)i y, V (x, z) y, (x, V 3 1,

9 câmpul vectorial rot V V i x V 1 j y V k z V 3 i y V z V 3 j x V 1 z V 3 k x V 1 y V 1. Funcţii trigonometrice. Definiţii şi relaţii fundamentale. Se consideră cercul de centru O şi rază OM 1 pe care convenim să fixăm un sens pozitiv de parcurgere invers mişcării acelor de ceas (numit cerc trigonometric). Axele de coordonate xoy determină o împărţire a cercului trigonometric în patru regiuni numite cadrane. Se notează cu OA pr Ox OM şi cu Cercul trigonometric OB pr OM proiecţiile segmentului OM pe axele de coordonate. Dacă se notează cu unghiul format de OM cu axa Ox, atunci în triunghiul dreptunghic AOM avem AM OA sin OB cos OA OM OM sin 1 cos tg ctg cos tg sin Remarcăm că funcţiile sin şi cos sunt periodice şi au perioada principală egală cu. Prin urmare pentru orice număr întreg k avem sin( k) sin cos( k) cos Valorile importante relative la primul cadran ale funcţiilor sin şi cos sunt prezentate în tabelul următor: Oy Grade Radiani

10 sin 0 cos 1 Formule fundamentale 13. Coordonate polare în plan cos sin 1 sin( ) sin cos cos sin cos( ) cos cos sin sin Reprezentarea unui punct din plan în coordonate polare. Fie un punct oarecare P din plan având coordonatele carteziene (x,y). Notăm OP raza vectoare şi cu unghiul format de Ox şi OP. Din triunghiul dreptunghic OPQ rezultă: x cos y sin, se numesc coordonate polare ale punctului P. Domeniile de variaţie ale coordonatelor polare sunt 0, şi 0,. 14. Coordonate cilindrice. Considerăm un sistem cartezian Oxyz şi un punct P din spaţiu de coordonate x, yz., Distanţa PQ h, Q fiind proiecţia punctului P pe planul xoy, o numim cota punctului P. Avem relaţiile: x cos y sin z h,, h se numesc coordonate cilindrice ale punctului P. Domeniile de variaţie ale coordonatelor cilindrice sunt 0,, 0,,, h.

11 15. Coordonate sferice. Reprezentarea unui punct din plan în coordonate cilindrice. Considerăm în spaţiu un sistem cartezian Oxyz şi un punct P de coordonate x, yz., Q fiind proiecţia punctului P pe planul xoy introducem notaţiile: OP, OP, OQ, Ox, OQ Deoarece OQ cos rezultă: x coscos, y cossin, z sin. se numesc coordonate sferice ale punctului P. Domeniile de variaţie ale,, coordonatelor sferice sunt : 0,,,, 0,. Reprezentarea unui punct din plan în coordonate sferice. 3. UNITĂŢILE DE MĂSURĂ ÎN S.I., CU MULTIPLII ŞI SUBMULTIPLII LOR, PENTRU CELE MAI IMPORTANTE 15 MĂRIMI FIZICE.

12 1. Precizaţi unitatea de măsură în Sistem Internaţional, simbolul corespunzător şi dacă este unitate fundamentală sau derivată, pentru masă. Indicaţi unităţi de măsură tolerate pentru masă. Unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru masă este kilogramul cu simbolul kg şi este unitate fundamentală în Sistem Internaţional. Unităţi de măsură tolerate pentru masă: chintal şi tonă.. Precizaţi unitatea de măsură în Sistem Internaţional, simbolul corespunzător şi dacă este unitate fundamentală sau derivată, pentru timp. Indicaţi 3 unităţi de măsură tolerate pentru timp. Unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru timp este secunda cu simbolul s şi este unitate fundamentală în Sistem Internaţional. Trei unităţi de măsură tolerate pentru timp: minut, oră, zi. 3. Definiţi unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru cantitate de substanţă. Precizaţi simbolul corespunzător şi dacă este unitate fundamentală sau derivată în Sistem Internaţional. Unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru cantitate de substanţă este molul, cu simbolul mol şi este unitate fundamentală în Sistem Internaţional. Molul este cantitatea de substanţă a cărei masă exprimată în grame este numeric egală cu masa moleculară relativă a ei. 4. Precizaţi unitatea de măsură în Sistem Internaţional, simbolul corespunzător şi dacă este unitate fundamentală sau derivată, pentru temperatură termodinamică. Precizaţi care este relaţia de legătură între scara Kelvin şi scara Celsius pentru măsurarea temperaturilor. Unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru temperatura termodinamică este kelvin cu simbolul K şi este unitate fundamentală în Sistem Internaţional. Legătura între scara Celsius şi scara Kelvin pentru măsurarea temperaturilor: T(K) t( C) Precizaţi unitatea de măsură în Sistem Internaţional, simbolul corespunzător şi dacă este unitate fundamentală sau derivată, pentru viteză. Un automobil se deplasează pe o km autostradă cu o viteză de v=108. Transformaţi această valoare în unităţi Sistem h Internaţional. Unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru viteză este metrul pe secundă cu simbolul m şi este unitate derivată în Sistem Internaţional. s km 1000m m m v h 3600s 36 s s 6. Precizaţi unitatea de măsură în Sistem Internaţional, simbolul corespunzător şi dacă este unitate fundamentală sau derivată, pentru frecvenţă. Frecvenţa de rotaţie a unui motor este de f=950 rpm (rotaţii pe minut). Transformaţi această valoare în unităţi Sistem Internaţional. Unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru frecvenţă este hertz cu simbolul Hz şi este unitate derivată în Sistem Internaţional.

13 f rpm Hz 49.17Hz Precizaţi unitatea de măsură în Sistem Internaţional, simbolul corespunzător şi dacă este unitate fundamentală sau derivată, pentru acceleraţie. Acceleraţia gravitaţională la km ecuator este g= Transformaţi această valoare în unităţi Sistem min Internaţional. Unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru acceleraţie este metrul pe secundă la pătrat, m cu simbolul şi este unitate derivată în Sistem Internaţional. s km 1000m m m g min (60) s 3600 s s 8. Precizaţi unitatea de măsură în Sistem Internaţional, simbolul corespunzător şi dacă este unitate fundamentală sau derivată, pentru forţă. Indicaţi multiplul cel mai frecvent utilizat în fizică şi tehnică. Unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru forţă este newton cu simbolul N şi este unitate derivată în Sistem Internaţional. Multiplul cel mai frecvent utilizat în fizică şi în tehnică este dan. 9. Precizaţi unitatea de măsură în Sistem Internaţional cu simbolul corespunzător şi dacă este unitate fundamentală sau derivată, pentru lucru mecanic, energie, cantitate de căldură. Transformaţi 0 kwh în unităţi Sistem Internaţional. Unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru lucru mecanic, energie, cantitate de căldură este joule cu simbolul J şi este unitate derivată în Sistem Internaţional. 0kWh J J. 10. Precizaţi unitatea de măsură în Sistem Internaţional cu simbolul corespunzător şi dacă este unitate fundamentală sau derivată, pentru putere. Motorul unei maşini BMW seria 3 este 143 CP. Transformaţi această valoare în unităţi Sistem Internaţional. Unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru putere este watt cu simbolul W şi este unitate derivată în Sistem Internaţional. 143CP= W=10548 W. 11. Precizaţi unitatea de măsură în Sistem Internaţional, simbolul corespunzător şi dacă este unitate fundamentală sau derivată, pentru intensitatea curentului electric. Indicaţi submultiplii cel mai frecvent utilizaţi în fizică şi tehnică. Unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru intensitatea curentului electric este amperul, cu simbolul A şi este unitate fundamentală în Sistemul Internaţional. Submultiplii cel mai frecvent utilizaţi în fizică şi tehnică sunt ma şi µa. 1. Precizaţi unitatea de măsură în Sistem Internaţional cu simbolul corespunzător şi dacă este unitate fundamentală sau derivată, pentru tensiune electrică, tensiune electromotoare,

14 diferenţă de potenţial. Indicaţi un multiplu şi un submultiplu mai frecvent utilizat în fizică şi tehnică. Unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru tensiune electrică, tensiune electromotoare, diferenţă de potenţial este voltul, cu simbolul V şi este unitate derivată în Sistem Internaţional. Un multiplu mai frecvent utilizat este kv, iar un submultiplu mai frecvent utilizat este mv. 13. Precizaţi unitatea de măsură în Sistem Internaţional cu simbolul corespunzător şi dacă este unitate fundamentală sau derivată pentru rezistenţă electrică. Indicaţi un submultiplu mai frecvent utilizat în fizică şi tehnică. Unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru rezistenţă electrică este ohm, cu simbolul Ω şi este unitate derivată în Sistem Internaţional. Un submultiplu mai frecvent utilizat în fizică şi tehnică este mω. 14. Precizaţi unitatea de măsură în Sistem Internaţional cu simbolul corespunzător şi dacă este unitate fundamentală sau derivată, pentru vâscozitate dinamică. Transformaţi în unităţi Sistem Internaţional 10 - P (poise). Unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru vâscozitate dinamică este pascalsecundă, cu simbolul Pas şi este unitate derivată în Sistem Internaţional P= Pas= 10-3 Pas. 15. Precizaţi unitatea de măsură în Sistem Internaţional cu simbolul corespunzător şi dacă este unitate fundamentală sau derivată, pentru vâscozitate cinematică. Transformaţi în unităţi Sistem Internaţional 0.1 St (stokes). Unitatea de măsură în Sistem Internaţional pentru vâscozitate cinematică este metru pătrat pe m secundă, cu simbolul şi este unitate derivată în Sistem Internaţional. s 0.1 St= m =10-5 m. s s 4. DEFINIŢII / ENUNŢURI / PAŞI SI FORMULELE CONEXE, PENTRU CONCEPTE / TEOREME / METODE / ALGORITMI DE UZ PRACTIC ÎN EXERCITAREA PROFESIEI DE INGINER ÎN DOMENIUL INGINERIE SI MANAGEMENT/ INGINERIE ECONOMICA IN INDUSTRIA CHIMICĂ ŞI DE MATERIALE Disciplina Ştiinţa materialelor 1. Structura fazelor stării metalice (definiţi şi exemplificaţi soluţia solidă de substituţie şi de inserţie, compusul chimic şi intermetalic, amestecul mecanic eutectic şi eutectoid). Faza este o parte constitutivă a unui sistem, luată separat, omogenă şi cu aceeaşi structură şi compoziţie chimică în oricare parte a ei. Se admite ca există posibilitatea ca în masa solidă a unui metal să se introducă atomii unui alt metal sau metaloid. Cele două tipuri de atomi se vor aranja în aşa fel încât energia totală a sistemului să fie minimă sau aproape minimă. Elementele care concură la formarea aliajului poartă denumirea de componenţi, iar tipurile preferate de grupare a atomilor vecini formează faze sau constituenţi structurali. Luând în considerare proprietăţile atomilor componenţi şi tipurile lor de grupare preferată, se pot stabili câteva reguli generale.

15 Dacă atomii diferiţi ai aliajului se atrag unii pe alţii de aceeaşi manieră ca şi cei asemănători, fiecare atom al elementului va fi relativ indiferent faţă de speţa vecinului sau. Cele două tipuri de atomi se comportă ca şi când ar fi identici şi ei formează un aranjament ce se numeşte soluţie solidă. Dacă atomii sunt diferiţi între ei din punct de vedere electrochimic atunci se pot forma compuşi chimici sau intermetalici de forma AxBy. Daca x şi y nu respecta legea valenţei, se formează compuşi intermetalici. Dacă atomii diferiţi sunt atraşi mai puţin decât cei de acelaşi fel, cele două tipuri tind să se separe şi atomii de acelaşi fel tind să se aglomereze zonal. Aranjamentul va fi format dintr-o alternanţă de grupări de compoziţie chimică diferită şi poartă denumirea de amestec mecanic. Soluţii solide Soluţia solidă este o structură formată din doi sau mai mulţi componenţi care prezintă solubilitate în stare solidă, concentraţia şi temperatura lor poate varia într-un anumit interval fără ca tipul reţelei cristaline să se schimbe. Cristalele de soluţii solide din aliaje pot fi clasificate din punct de vedere al amplasării componenţilor în reţeaua cristalină: în soluţii solide de substituţie şi soluţii solide de pătrundere sau interstiţiale. Soluţii solide de substituţie În soluţiile solide de substituţie atomii elementului de aliere înlocuiesc în nodurile reţelei cristaline o parte din atomii metalului de bază şi prezintă structura cristalină a metalului de bază (solventului). Având doi componenţi A şi B, se formează o soluţie solidă de substituţie dacă o parte din atomii A sunt înlocuiţi de atomii B (sau invers) şi cele două tipuri de atomi sunt dispuşi pe o reţea comună. După felul cum atomii B înlocuiesc, în mod ordonat sau întâmplător, atomii A, se obţin soluţii de substituţie ordonate (fig 1.1.a) şi dezordonate (1.1.b). Condiţiile formării soluţiilor solide de substituţie sunt destul de restrânse. Ele au fost studiate de Rothery şi cunoscute sub denumirea de: factor dimensional, afinitate chimică, factor de valenţă şi izomorfism al reţelei cristaline. Pentru a avea o solubilitate largă în stare solidă, trebuie ca razele atomice ale elementelor A şi B (Ra şi Rb) sa fie cat mai apropiate. Mai precis, solubilitatea lui B în A se va reduce dacă Rb diferă de Ra cu mai mult de 14%; din contră, dacă este îndeplinită condiţia 0,86 Ra < Rb < 1,14 Ra factorul dimensional va fi favorabil. Cu alte cuvinte, dacă diametrul solubilului diferă cu mai mult de 14 15% de cel al solventului, domeniul de solubilitate este mai mic, se spune că factorul dimensional este nefavorabil. Dacă cei doi componenţi ai aliajului, A şi B, sunt foarte îndepărtaţi în seria electrochimică, au o solubilitate reciprocă scăzută. În acest caz, exist, tendinţa de a se forma compuşii chimici sau intermetalici stabili cu caracter metalic puţin marcant. Dacă afinitatea chimică este apropiată, există posibilitatea formării soluţiei solide de substituţie. Factorul de valenţă este foarte favorabil dacă elementele A şi B au aceeaşi valenţă. Dacă valenţa lui B (solubilul) este mai mare decât al lui A, solubilitatea scade, iar dacă valenţa lui B este mai mică decât al lui A, solubilitatea scade şi mai mult.

16 Pentru ca doi componenţi să formeze soluţie solidă cu solubilitate nelimitată, este necesar să aibă aceeaşi reţea cristalina. În cazul elementelor cu transformare alotropică, solubilitatea se va menţine numai pentru intervale în care este îndeplinită condiţia izomorfismului reţelei cristaline. Dintre factorii condiţionali ai formării soluţiei de substituţie, cel mai important este afinitatea chimică. Pe măsură ce afinitatea chimică şi factorul dimensional sunt favorabili, factorul de valenţă intră în joc şi limitează solubilitatea. Acţiunea acestui factor este totuşi mai puţin distinctă decât a celorlalţi; el nu împarte metalele în foarte solubile sau mai puţin solubile, dar el este mai progresiv şi cantitativ. De exemplu, printre metalele care pot să se dizolve în argint, datorită factorului dimensional favorabil, sunt bivalentele: Zn, Cd, Mg, cu solubilitate de 40%, trivalentele: Al, In cu solubilitate de 0% şi Sn tetravalent cu solubilitate 13%. Acest exemplu subliniază importanţa factorului de valenţă. Soluţii solide de interstiţie sau de pătrundere Aceste soluţii se formează prin dizolvarea într-un solvent metalic a unor elemente de aliere cu diametru atomic mic, adică, atunci când atomii dizolvaţi (B) ocupă poziţii interstiţiale între atomii solventului (A) figura 1.4. Ca solvent pentru soluţiile solide de interstiţie servesc metalele de tranziţie, la care factorul electrochimic este favorabil în raport cu elementele de aliere hidrogen, carbon, azot şi bor. Aceste elemente au atomii destul de mici (hidrogen cu d = 0,9 Å; azot cu d = 1,4 Å; carbon cu d = 1,54 Å; bor cu d = 1,94 Å.) pentru a se insera în reţelele diferitelor metale şi în acelaşi timp nu sunt prea electronegative şi pot forma veritabile aliaje cu proprietăţi metalice. Metalele de tranziţie formează cu aceste elemente faze intermediare cu structură cristalină simplă dacă Rb < 0,59 Ra sau complexe daca Rb/Ra > 0,59. Structurile cristaline formate sunt în general axate pe compuşi reprezentaţi prin formulele de tip M 4 X, M X, MX unde X reprezintă fie atomi metalici, fie nemetalici. Ele sunt de obicei de tip C.F.C. sau H.C., atomii metalici ocupând nodurile reţelei normale, iar atomii nemetalici golurile. Dacă Rb/Ra > 0,59, golurile nu sunt suficient de mari pentru a găzdui atomi inseraţi şi atunci se produce distorsionarea reţelei cristaline şi se formează structuri complexe. De exemplu, la oţelurile carbon, la care R C /R Fe = 0,63, se produce o distorsiune a reţelei pentru ca atomul de carbon să se insereze în reţeaua fierului. Compuşi intermetalici Compuşii intermetalici reprezintă o categorie de faze din aliaje care se formează la compoziţii determinate, corespunzătoare unor anumite rapoarte între elementele chimice componente exprimate prin formule de tipul AxBy, AxByCz etc. (compus binar) unde x, y, z, sunt numere întregi a căror valoare este dată de valenţa elementelor. Compuşii intermetalici nu respectă regulile valenţei chimice decât foarte rar, rapoartele între componenţi fiind adeseori complexe (exemple compuşii: FeZn 7 ; Na 3 Si 136 ; Mo 31 Cr 18 Co 51 ) şi variabile (de exemplu seria: Cu 5 Sn, Cu 31 Sn 8, Cu 3 Sn sau seria Ni 3 Al, NiAl, Ni Al 3, NiAl 3 ). Compuşii intermetalici sunt cristalizaţi în reţele cristaline diferite de cele ale componenţilor, posedând o individualitate proprie şi caracteristici fizice, chimice, mecanice, imprevizibile din proprietăţile metalelor componente. Interesul practic al compuşilor intermetalici rezidă în proprietăţile lor mecanice, în special duritate mult mai mare decât a metalelor componente. Ca urmare, compuşii intermetalici participă ca faze durificatoare în majoritatea aliajelor de construcţie. În stare pură, unii compuşi sunt utilizaţi pentru proprietăţile lor fizice deosebite (compuşi magnetici, compuşi semiconductori).

17 Tipul structurii cristaline şi tipul legăturii interatomice adoptate de un anumit compus intermetalic depind de interacţiunile complexe între factorii determinanţi ai energiei libere a aliajului (factorul electrochimic, factorul geometric şi concentraţia electronică). Prin urmare, după cum predomină unul sau celalalt dintre aceşti trei factori, marea diversitate de faze intermediare din aliaje poate fi grupată în trei clase principale: - compuşi electrochimici; - compuşi de tip geometri; - compuşi electronici.. Noţiuni asupra rezistenţei, deformării plastice şi tenacităţii aliajelor metalice Deformarea plastică Deformarea plastică are loc în mod normal prin: - alunecare sau deformare de-a lungul unui plan cristalografic; - maclare sau deplasare a unei regiuni din cristal. Deformarea prin alunecare constă din deplasarea unor părţi ale monocristalului în raport cu altele, de-a lungul planelor cristalografice. Alunecarea are loc pe anumite plane cristalografice Fig. 1 Mecanismul alunecării. specifice fiecărui sistem cristalin. Această deplasare se produce atunci când pe planele cristalografice apar tensiuni tangenţiale care ating o anumită valoare critică: G, unde G este modulul de elasticitate transversală. Atomii se deplasează pe o distanţă egală cu un număr întreg de distanţe atomice, în lungul planului de alunecare A (fig. 1,a) şi pe suprafaţa lustruită apare un prag sau linii de alunecare (fig. 1,b). Deplasarea se produce simultan pe mai multe plane, formându-se benzi de alunecare. S-a constatat că între două benzi de alunecare poate rămâne o zonă nedeformată (fig.,a). Fig.. Mecanismul deformării unui microcristal. Fig. 3. Schema deformării prin maclare. Dacă un monocristal este supus tracţiunii şi planele lui cu densitate maximă de atomi formează cu direcţia forţei unghiuri de 45 o, atunci apar pe suprafaţă linii sau benzi de alunecare şi secţiunea circulară devine eliptică (fig.,b). Deformarea prin maclare constantă dintr-o rotire a unei porţiuni a monocristalului în raport cu alta. Planul de simetrie dintre porţiunea deformată, faţă de porţiunea nedeformată se numeşte plan de maclare (fig. 3.).

18 Maclele se produc fie în cursul deformării cristalului, sub acţiunea unor forţe exterioare, fie sub acţiunea tensiunilor interne ce iau naştere datorită transformărilor structurale rezultate în urma tratamentelor termice. În consecinţă, maclele poartă denumirea de macle de deformare sau macle termice de creştere. Fenomenul de maclare nu poate să apară dacă metalul este supus întinderii sau compresiunii monoaxiale, adică dacă are loc lungirea sau contracţia după direcţia forţei exterioare. Rezistenţa la rupere Cunoaşterea valorii rezistenţei la rupere permite aprecierea comportării metalului în timpul exploatării. Determinarea rezistenţei la rupere şi a altor proprietăţi mecanice se realizează prin încercării mecanice. La încercarea de tracţiune se obţine curba tensiune-deformaţie, care furnizează o serie de date interesante. Valoarea tensiunii se determina raportând valoarea forţei de tracţiune la secţiunea epruvetei Fig. 4. Curba caracteristică tensiune-deformaţie. F, [dan/mm ], iar pentru a aprecia S deformaţia relativă se face raportul între deformaţiile suferite şi lungimea iniţială a probei (porţiuni calibrate): L L L0 A , %. L0 L0 Fr Rezistenţa la rupere se determină cu relaţia: Rm, [dan/mm ]. S S S0 S Gâtuirea specifică se determină cu relaţia: Z , %. S0 S0 Cunoaşterea caracteristicilor mecanice Rm, Rp 0,, A 5, Z permite o apreciere a comportării metalului; se pot da indicaţii privind domeniul corespunzător de utilizare şi se pot dimensiona corect produsele. Tenacitatea Tenacitatea este definită ca proprietatea metalelor şi aliajelor de a înmagazina o energie mare înainte de a se produce ruperea. Un material care se rupe după ce a suferit o deformare plastică de valori marii va avea o buna tenacitate. Determinarea tenacităţii metalului se face prin încercării de rezilienţă. Epruvetele folosite au dimensiuni 10x55 mm şi prezintă crestătura în forma de U sau V. Fig. 5. Curbe de tranziţie a rezilienţei. Încercările de rezilienţă sunt mai semnificative atunci când se fac într-un interval larg de temperaturi de încercare, care permit evidenţierea tranziţiei de la rupere ductilă la rupere fragilă. Pe baza acestor încercări se obţin curbe de tranziţie, ce permit determinarea temperaturii de tranziţie respectiv domeniul de temperaturi în care comportarea materialului este tenace sau

19 fragilă (fig. 5). Din analiza acestor curbe se observă că oţelul A are o comportare mai bună decât oţelul B şi poate fi utilizat pentru fabricarea pieselor ce lucrează la temperaturi joase. Pentru ca un oţel obişnuit să aibă o tenacitate bună, trebuie ca energia corespunzătoare temperaturii de tranziţie pentru încercări pe epruvete Charpy V să fie de daj. Conform standardelor, rezilienţa se va nota prin KCU sau KCV, însoţite de valoarea în daj/cm. 3. Definiţi şi numiţi tipurile de difuziune, mecanismele difuziei şi autofifuziei, legile lui Fick Prin difuzie se înţelege modificarea poziţiilor atomilor (ionilor) din corpurile solide, lichide şi gazoase. Deplasarea prin difuzie a atomilor se face pe distanţe foarte mari în raport cu distanţele interatomice. Difuzia este determinată de agitaţia termică a atomilor, la creşterea temperaturii mărindu-se viteza de difuzie. Considerând un aliaj oarecare, difuzia se produce deci ca rezultat al mişcării atomilor individuali, excitarea termică constituind sursa de activare a procesului. Considerând un atom, când energia de excitare termică este suficient de mare, el sare din poziţia sa de echilibru într-o poziţie atomica vecină. Direcţiile de mişcare sunt absolut întâmplătoare, astfel încât atomul în mişcarea sa descrie un drum în zig-zag. Dacă există însă un gradient de concentraţie numărul atomilor dizolvaţi fiind mai mare într-o parte a corpului decât în alta, chiar dacă fiecare deplasare în parte a atomilor este întâmplătoare, se formează un flux stabil care tinde să egaleze compoziţia chimică adică să anuleze gradientul de concentraţie. Este necesar să se precizeze că prin difuzie se înţelege nu deplasarea atomilor individuali ci fluxul macroscopic de atomi determinat de aceste deplasări. Considerând difuzia unui element chimic în altul, este posibil ca difuzia să producă numai modificarea compoziţiei chimice, sau să ducă la formarea unor noi faze. Primul tip de difuzie se numeşte atomică, iar cel de-al doilea de reacţie. Difuzia se poate produce şi în lipsa unei diferenţe de concentraţie chimică. Procesul de difuzie nelegat de variaţia de concentraţie se numeşte autodifuzie. Difuzia atomică în metale şi aliaje se poate realiza prin diferite mecanisme şi anume: - schimbarea reciprocă de locuri între doi atomi vecini (fig. 3.3,a); - difuzia prin internoduri (fig. 3.3,b); - difuzia prin deplasarea ciclică a unor grupări de trei-patru atomi (fig. 3.3,c); - difuzia prin intermediul vacanţelor (fig. 3.3,d). Fig Mecanisme de difuzie posibile în soluţiile solide de substituţie la autodifuzie: a - schimb reciproc de locuri între doi atomi vecini; b - difuzia prin internoduri; c - difuzia ciclică; d - difuzia prin vacanţe. Difuzia în metalele solide este descrisă matematic cu ajutorul a două ecuaţii diferenţiale numite prima şi a doua lege a lui Fick. Prima lege a difuziei descrie viteza cu care se produce difuzia. A doua lege a difuziei derivă din prima lege şi exprimă dependenţa difuziei de timp. Relaţiile matematice care exprimă cele două legi pentru cazul monodimensional sunt: dc c c dm D ds d ; D dx x Pentru cazul tridimensional relaţiile devin: dm D c

20 c dc dc dc c Dx Dy Dz sau Dc x dx y dy z dz unde: dm - cantitatea de material care difuzează în unitatea de timp d, prin unitatea de suprafaţă ds; - operatorul lui Hamilton; - operatorul lui Laplace; D - coeficientul de difuzie. Cele două legi prin integrare, duc la o relaţie de forma: c = f (x, ), care exprimă dependenţa concentraţiei funcţie de timp şi distanţa de la sursa cu concentraţia constantă a elementelor care difuzează. Coeficientul de difuzie se calculează cu relaţia: în care D 0 este factor preexponenţial. Q RT D D 0 e /cm /s/ 4. Clasificarea şi reprezentarea diagramelor de echilibru ale sistemelor binare Diagramele de echilibru ale sistemelor binare se clasifică după solubilitate reciprocă a componenţilor în stare lichidă şi solidă, după capacitatea acestora de a forma compuşi şi după influenţa manifestată de transformările polimorfice ale componenţilor. Componentele sunt total insolubile în stare lichidă Componentele sunt parţial solubile în stare lichidă DIAGRAME DE ECHILIBRU Componentele sunt total solubile în stare lichidă Nu se formează aliaje, nu apar diagrame de echilibru Diagrame de echilibru simple Componentele sunt total insolubile în stare Diagramă clasa A solidă Componentele sunt total solubile în stare Diagramă clasa B solidă Componentele sunt parţial solubile în stare Diagramă clasa C solidă Diagramă clasa D Diagramă clasa E Compuşii chimici nu se dizolvă înainte de Diagramă clasa F topirea aliajului Compuşii chimici se dizolvă înainte de Diagramă clasa G topirea aliajului Din punct de vedere termodinamic şi al solubilităţii reciproce a componenţilor sunt deci şase tipuri de diagrame binare, iar dacă se consideră şi capacitatea componenţilor de a forma compuşi şi influenţa pe care o manifestă transformările polimorfice ale componenţilor, numărul tipurilor de digrame binare creşte foarte mult. Componenţii sunt total insolubili în stare solidă (Diagrama clasa A)

21 Componenţii sunt total solubili în stare solidă (Diagrama clasa B) Componenţii sunt parţial solubili în stare solidă, cu transformare eutectică (Diagrama clasa C) Componenţii sunt parţial solubili în stare solidă, cu transformare peritectică (Diagrama clasa D)

22 Componenţii sunt parţial solubili în stare solidă, cu transformare eutectoidă (Diagrama clasa E) 5. Solidificarea metalelor şi aliajelor. Cristalizarea primară. Metalele solide se obţin din topitură prin solidificare. Deoarece la solidificare se formează întotdeauna grăunţi cristalini, procesul de solidificare se numeşte obişnuit cristalizare primară sau simplu cristalizare. Cristalizarea primară a metalelor se studiază cu ajutorul curbelor de răcire (fig. 4.). Fig. 4.. Analiza termică a unui metal: a) curba de răcire; b) curbă de încălzire; c) subrăcire Temperatura T S care corespunde palierului curbei de răcire se numeşte temperatură de solidificare. Deoarece topirea este un fenomen invers solidificării, un palier de transformare asemănător celui din fig. 4.,a, se obţine la încălzire (fig. 4.,b), reprezentat prin temperatura de topire T t a metalului. Palierele de transformare (punctele critice de transformare), corespund la încălzire şi răcire numai în cazul când acestea s-au făcut ideal cu viteze foarte mici, astfel încât să se stabilească pentru fiecare temperatură în echilibru complet. În general, această condiţie nu este îndeplinită, vitezele de răcire sau încălzire fiind relativ mari, obţinându-se o diferenţă între temperatura de solidificare şi temperatura de topire. Cu alte cuvinte la solidificarea metalelor au loc fenomene de hysterezis termic care produc o abatere a curbei de răcire de la cazul ideal, solidificarea producându-se la o temperatură mai mică T r (fig. 4.,c). Acest fenomen se numeşte subrăcire şi depinde de puritatea metalului şi de viteza de răcire; cu cât metalul este mai pur şi cu cât viteza de răcire este mai mare cu atât este mai mare şi subrăcirea. Diferenţa dintre temperatura ideală de solidificare T S şi temperatura reală de solidificare, se numeşte grad de subrăcire T T S T, şi se măsoară în K. Tr r

23 Fenomenul de subrăcire se produce la toate transformările care au loc la răcirea metalelor şi aliajelor, de exemplu la solidificare, transformările alotropice. La încălzirea metalelor şi aliajelor se produce fenomenul invers subrăcirii, adică ridicarea temperaturii de transformare, fenomen ce poartă denumirea de supraîncălzire. Spre deosebire de subrăcire, care are loc la răcire atât la transformările în stare solidă (transformări alotropice) cât şi la transformările lichid-solid (solidificare), supraîncălzirea are loc numai la transformările în stare solidă (solid-solid), neproducându-se la topire. 6. Diagrame de echilibru fier-carbon. Structuri de echilibru ale oţelurilor şi fontelor. În aliajele sale cu fierul, carbonul se poate găsi sub forma de carbura de fier Fe x C y sub formă de soluţie solidă (ferita, austenita sau ferita ) sau sub formă de grafit. Apariţia carbonului sub formă de grafit sau obişnuit sub formă de carbura Fe 3 C (cementita) este determinată de viteza de răcire, adevărata formă de echilibru fiind grafitul, care apare la răciri foarte lente. Practic, se foloseşte analiza echilibrului numai cu grafit şi a echilibrului numai cu cementită care reprezintă stările limită ale sistemului; de aceea, diagrama de echilibru a sistemului fier-carbon se reprezintă în două variante (fig. 1.), liniile întrerupte corespunzătoare echilibrului stabil fier-grafit fiind trasate deasupra liniilor continue corespunzătoare echilibrului metastabil Fe- Fe 3 C. Linia ABCD este lichidus, AHJECFD solidus, GS punctele A 3, linia SE punctele A cem, linia GPQ linia domeniului solubilităţii soluţiei solide Fe (C), linia PS punctele A 1, linia SK punctele A 1-3,linia MO punctele A şi linia N N punctele A 0. Se precizează că deasupra liniei MO (punctele A ), oţelul nu este feromagnetic, iar deasupra liniei N N (punctele A 0 ), cementita îşi pierde proprietăţile magnetice. Aceste linii, MO şi N N, nu reprezintă linii de echilibru. Punctele proporţionale ale diagramei de echilibru sunt caracterizate prin concentraţie şi temperatură. Fig Diagrame de echilibru Fier - carbon Structura de echilibru a oţelurilor Oţelurile sunt aliaje fier-carbon al căror conţinut de carbon este cuprins între 0,0% C (punct P) şi,11% C (punct E). În aceste aliaje, carbonul apare sub formă de cementită (Fe 3 C),

24 deci ele corespund echilibrului metastabil. La temperatura ambiantă, constituentul structural nelipsit al oţelurilor este eutectoidul - perlita, corespunzător unei concentraţii de 0,77% C şi care este un agregat format din lamele alternante de ferită şi cementită; în oţelurile cu mai puţin de 0,77% C (oţeluri hipoeutectoide), perlita este asociata cu ferita, iar în oţelurile cu mai mult decât 0,77% C (oţeluri hipereutectoide) perlita este asociată cu cementita. Austenita este soluţia solidă de inserţie a carbonului în fier γ şi domeniul ei de stabilitate este GOSEJN. Formarea austenitei se face după mecanisme diferite, în funcţie de conţinutul de carbon şi anume: direct de la solidificare, austenita se separă numai în oţelurile cu mai mult de 0,50% C (punctul B); în aliajele mai sărace în carbon se separă mai întâi cristalele de ferită δ, care la răcirea ulterioară se transformă în austenită. Aliajele cu până la 0,1% C (punctual H) sunt formate şi după solidificarea completă numai din ferita δ; la răcire sub punctual A 4 (curbura NH), ferita δ începe să se transforme în austenită prin modificarea reţelei cristaline, sub curba NJ transformarea fiind completă. În aliajele cu 0,10-0,50% C, cristalele δ, separate la solidificare şi răcire până la 1494 ºC, se găsesc într-un lichid de compoziţie B; la trecerea sub aceasta temperatură se formează, de asemenea, austenita printr-o reacţie peritectică de forma: ferita δ (H) + lichid (B) austenita γ (J). Reacţia este completă numai în oţelul corespunzător punctului J (0,16% C); la stânga lui rămân cristale δ, care apoi se transformă în austenită după linia NJ, iar la dreapta lui rămâne lichid, care, la răcirea în continuare, va separa cristalele de austenită după curba BC. Dacă oţelul are compoziţie eutectoidă, fiecare grăunte de austenită se transformă într-un grăunte de perlită, transformarea producându-se la o oarecare subrăcire faţă de temperatura eutectoidă de echilibru PSK. Structura perlitei este foarte mult influenţată de creşterea vitezei de răcire, care are drept scop scăderea temperaturii de transformare, respectiv mărimea subrăcirii. La viteze mici de răcire, perlita care se formează este lamelară, perfect vizibilă la măriri obişnuite. Dacă viteza de răcire creşte, structura ei devine din ce în ce mai fină, aspectul lamelar putând fi observat numai la măriri foarte mari. În oţelurile hipoeutectoide, sub linia GOS, este stabilă structura bifazică de austenită şi ferită, austenita transformându-se parţial, polimorfic, în ferită, prin reordonarea atomilor de fier şi redistribuirea prin difuziune a atomilor de carbon. Până la un conţinut de 0,0% C, transformarea este totală în ferită. La răcire în continuare, sub linia PQ, ferita micşorându-si solubilitatea pentru carbon, se produce separarea cementitei terţiare, de obicei la marginile grăunţilor de ferită. La un conţinut de carbon mai mare de 0,0%, separarea feritei duce la îmbogăţirea în carbon a austenitei restante pe măsură ce temperatura scade, la temperatura eutectoidă PSK, austenita având 0,77%, când se transformă în perlită. În oţelurile hipereutectoide, răcite sub linia E S, austenita devine suprasaturată în carbon şi la temperaturi cuprinse între E S şi ES poate separa grafit, iar sub ES, din punct de vedere termodinamic este posibilă separarea atât a grafitului cât şi a cementitei. Germinarea cristalelor de grafit necesitând o fluctuaţie mai mare de concentraţie, difuziunea se realizează cu probabilitate foarte mică, fiind redusă din cauza subrăcirii, de aceea, faza care se formează este cea metastabilă, cementita. Austenita rămasă sărăceşte în carbon pe măsură ce temperatura scade, ajungând ca la temperatura eutectoidă (PSK) să conţină 0,77% C, sub această temperatură transformându-se integral în perlită. Structurile oţelurilor, aşa cum se formează în condiţiile practice obişnuite de turnare şi răcire (în lingouri sau piese) sau după prelucrare plastică la cald, sunt alcătuite din faze şi constituenţi (ferita, perlita, cementita) a căror omogenitate, formă, dimensiuni şi distribuţie sunt rezultatul desfăşurării incomplete a proceselor de difuziune. Chiar dacă aceşti constituenţi sunt similari celor din diagrama de echilibru, din cauza vitezei relativ mari de răcire a compoziţiei lor chimice şi a raportului cantitativ al fazelor, ei nu corespund stării de echilibru. De aceea, se consideră că structura de echilibru a oţelurilor este cea obişnuită după reîncălzire în domeniul austenitic şi răcire lentă, în care procesele de difuziune în timpul răcirii şi al cristalizării

25 secundare în stare solidă sau desfăşurat mai complet, compoziţia chimică şi raportul cantitativ a fazelor fiind cât mai aproape de cel de echilibru. Numai în aceste condiţii perlita conţine 0,77% C şi numai în aceasta stare, după raportul cantitativ al celor doi constituenţi ferita şi perlita din structura de recoacere (considerate în echilibru), se poate aprecia, cu aproximaţie, conţinutul de carbon al oţelurilor hipoeutectoide. Structura de echilibru a fontelor Fontele sunt aliaje fier-carbon cu un conţinut de carbon mai mare de,11%. Solidificarea lor, aşa cum arată dubla diagrama din figura 7.9, are loc cu formarea unui eutectic în punctual C(C ), asociat fie cu cristale primare de austenită în aliajele hipoeutectice, fie cu cristale de cementita sau grafit în cele hipereutectice, funcţie de echilibrul realizat. La răcirea în continuare cementita, respective grafitul, nu suferă modificări, austenita însă îşi schimbă concentraţia în funcţie de temperatura separând carbon secundar după curba SE (cementita) sau S E (grafit) întocmai ca oţelurile hipereutectoide, iar la temperatura corespunzătoare liniei PSK, respective P S K suferă transformarea eutectoidă, în final fazele stabile la temperatura ordinară fiind ferita şi cementita sau ferita şi grafitul, funcţie de echilibrul considerat. Aliajele solidificate după un echilibru sau celălalt au proprietăţi diferite şi se deosebesc foarte uşor unele de altele după aspectul secţiunii de rupere: aliajele solidificate după sistemul metastabil au un aspect alb-argintiu, cementita având aspect metalic şi se numesc fonte albe, iar cele solidificate după sistemul stabil prezintă un aspect cenuşiu din cauza prezenţei grafitului care-i dă aceasta coloraţie şi produsele se numesc fonte cenuşii. În cazul fontelor albe (echilibrul metastabil), structurile formate în procesul de solidificare şi răcire sunt în acord cu transformările indicate de diagramele de echilibru şi uşor de interpretat. Astfel, fontele hipereutectice încep solidificare cu separarea cristalelor primare de austenită şi o termină cu solidificarea eutectoidului format din austenită şi cementită numit ledeburită. La răcirea ulterioară, austenita devine suprasaturată în carbon şi în funcţie de temperatură separă cementita secundară, conform curbei ES, ajungând ca la temperatura corespunzătoare liniei P.S.K. să conţină 0,77 %C; la răcirea sub această temperatură, austenita se transformă integral în perlită, structura finală a fontelor albe hipoeutectice fiind formată din cementita secundară, perlită şi ledeburită. Fontele hipereutectice încep solidificarea cu separarea cristalinelor primare de cementită şi se termină cu solidificarea eutecticului ledeburita. La răcirea ulterioară structura fontei îşi păstrează acelaşi aspect până la temperatura ambiantă (cementita primară şi ledeburita), singura transformare care se produce fiind aceea a austenitei din ledeburită, care se face după mecanismul indicat la fontele hipereutectice. În cazul fontelor cenuşii (echilibrul stabil), carbonul separându-se sub formă de grafit, element cu caracter nemetalic, prezenţa lor influenţează simţitor structurile aliajelor şi mecanismul lor de formare, la solidificare şi răcire. În primul rând, grafitul, având o structura hexagonală complet diferita de cea a fierului, prezenţa lui va influenţa formarea eutectoidului compus din austenită şi grafit. În aceste condiţii, solidificarea şi răcirea după echilibrul stabil se face în felul următor: o fontă hipoeutectică, sub linia E C F, este formată din austenită primară şi agregatul austenită şi grafit; în timpul răcirii care urmează, austenita va separa mai întâi grafit secundar după S E şi apoi grafit eutectoid la răcirea sub P S K ; la temperatura ordinară, structura aliajelor va fi deci formată dintr-o masă metalică de ferită în care lamelele de grafit mai mari sau mai mici sunt orientate la întâmplare sau sunt grupate în rozete. În fontele hipereutectice grafitul primar germinează cu uşurinţă datorită conţinutului ridicat de carbon, se dezvoltă în faza lichidă şi de aceea se va putea prezenta sub forma unor lamele drepte bine dezvoltate. În aceste fonte, rolul de nuclee de cristalizare pentru grafitul eutectic îl joacă, în parte chiar grafitul primar, urmat de germinarea proprie a grafitului eutectic şi separarea la răcirea în continuare a grafitului secundar, ca la fontele hipoeutectice. La temperatura ordinară a acestor fonte, structura va fi formată din aceleaşi faze ca la cele hipoeutectice, grafitul primar putând fi identificat după forma dreaptă a lamelelor, iar grafitul

26 eutectic după forma de lamele îndoite. Fontele cu asemenea structură sunt foarte interesante din punct de vedere practic, atât pentru faptul că posedă proprietăţi mecanice mai mari (masa metalică de bază din perlită fiind mai rezistentă decât cea din ferită), cât şi pentru că se pretează mai bine la aplicarea tratamentelor termice. Obţinerea acestei structuri se realizează începând cu solidificarea după echilibrul stabil şi terminând răcirea după echilibrul metastabil. 7. Transformări principale în oţeluri În stare de echilibru, oţelurile vor prezenta structuri corespunzătoare diagramei Fe Fe3C (zona în stare solidă, fig. 8.1), adică peste linia GSE structura austenitică şi linia PSK structuri perlito-feritice, perlitice şi perlito-cementitice. Dacă din domeniul austenitic se va face răcirea unui oţel cu 0,77% C cu viteză mică ( vr 4 K /min), se transformă A P, iar dacă viteza de răcire este foarte mare se obţine transformarea austenitei în martensită M. Martensita este o soluţie solidă de inserţie a C în Fe în stare suprasaturată. Se admite în primă aproximaţie că oţelurile prezintă trei structuri principale: austenita, perlita şi martensita. Aplicând teoria termodinamică se pot aprecia transformările principale din oţeluri. Pe baza încercărilor de laborator, energiile libere ale austenitei, perlitei şi martensitei scad pe măsura ridicării temperaturii oţelului şi este posibil, conform principiului energiei libere minime, să apară fie stabilităţi, fie transformări ale acestor constituenţi structurali (fig.8.). În figura 8. s-a notat prin FA - energia liberă a austenitei, FM - energia liberă a martensitei, FP - energia liberă a perlitei, A1 - temperatura de echilibru a sistemului austenităperlită, M S - temperatura de echilibru a sistemului austenită-martensită. Din studiul acestei scheme (fig. 8.) rezultă că au loc următoarele transformări principale: I. Transformarea perlitei în austenită ( P A), care are loc la temperaturi superioare punctului A1, când energia liberă a perlitei este mai mare decât a austenitei ( FP FA ). II. Transformarea austenitei în perlită ( A P ), care are loc la temperaturi inferioare punctului A1, când energia liberă a austenitei este mai mare decât a perlitei ( FP FA ). III. Transformarea austenitei în martensită ( A M ). Această transformare are loc la grade de subrăciri mari, sub temperatura punctului M S, când FM FA. IV. Transformarea martensitei în perlită ( M P ) care poate avea loc la orice temperatură, dat fiind faptul că FM F P în tot domeniul. Se va vedea însă mai târziu că această transformare va avea loc după ce s-a depăşit o anumită valoare a temperaturii, când energia de activare este suficient de mare pentru a depăşi bariera energetică.

27 Fig. 8.1 Diagrama de echilibru Fe Fe3C zona oţelurilor Fig. 8. Schema variaţiei energiei libere a principalilor constituenţi structurali din oţeluri V. Transformarea martensitei în austenită care ar avea loc la temperaturi superioare punctului. Această transformare nu a fost dovedită experimental, emiţându-se ipoteza că are M S loc mai întâi transformarea martensită-perlită şi apoi perlită-austenită. Acest lucru poate fi deplin valabil deoarece lucrul mecanic consumat pentru transformarea martensită-perlită este mult mai mic, decât lucrul mecanic consumat pentru transformarea martensitei în austenită. S-a emis părerea că ar avea loc şi o transformare a perlitei în martensită, acest lucru însă nu este posibil (în ipoteza energiilor libere) deoarece energia liberă a perlitei este la orice temperatură mai mică decât energia liberă a martensitei. 8. Transformarea perlitei în austenită (termodinamica, mecanismul şi cinetica transformării) În tehnologia tratamentelor termice s-a generalizat practica încălzirii pentru austenitizare la temperaturi cu C peste punctele critice de transformare ale unei menţineri suficiente pentru a se asigura uniformizarea temperaturii în toată masa pieselor. În aceste condiţii, procesele de formare şi omogenizare a austenitei se desfăşoară în măsură suficientă, limitarea vitezei de încălzire bazându-se pe condiţia că tensiunile termice şi structurale care apar la încălzire să nu creeze pericole de deformare şi fisurare. Necesitatea şi posibilitatea aplicării unor viteze de ordinul a zeci, sute şi chiar mii de grade pe secundă, la încălzirea pentru călire superficială, face ca factorul limitator al vitezei de încălzire să nu mai fie tensiunile interne, ci vitezele de transformare de fază şi durata desfăşurării acestor procese. Cunoaşterea cineticii transformărilor la austenitizare a devenit deci o condiţie importantă la stabilirea unor tehnologii raţionale de tratament termic. Termodinamica transformării austenitice Austenita se formează la încălzire conform reacţiei Fe ( C) Fe3( C) Fe ( C). Potrivit diagrame i de echilibru termodinamic fier-carbon, temperatura cea mai joasă la care cele trei faze Fe (C), Fe (C) şi Fe3( C) sunt în echilibru este 1000 K ( 77 C ). La această temperatură, se poate duce o tangentă comună la curbele de variaţie cu conţinutul de carbon a energiei libere a celor trei faze sau, cu alte df cuvinte, la această temperatură Fig. 1. Curbele de variaţie cu conţinutul de carbon a are aceeaşi dc energiilor libere ale feritei, austenitei şi cementitei în valoare pentru toate cele trei faze, cum se jurul temperaturii de echilibru A 1 observă în figura 1. La temperaturi superioare celei de echilibru trifazic ( t A1 ), echilibrul se strică, curbele de variaţie a energiei libere a celor trei faze nu vor mai avea o tangentă comună, energia liberă a amestecului Fe ( C) Fe3C fiind mai mare decât a fazei Fe ( C) ( C) şi a amestecurilor Fe ( C) Fe (C) şi Fe ( C) Fe 3 C. De aceea, la temperaturi mai mari decât A 1, procesul de transformare se des făşoară în direcţia în care energia liberă este mai mică, adică Fe ( C) Fe3C Fe ( C), cu formarea austenitei din

28 amestecul de ferită şi cemen tită. Cu cât temperatura de încălzire este mai mare decât A 1, cu atât este mai mare instabilitatea sistemului Fe ( C) Fe3C faţă de faza Fe (C), iar condiţiile energetice sunt mai favorabile austenitizării. Mecanismul formării au stenitei Formarea austenitei la încălzire prezintă particularitatea că din două faze cu concentraţii diferite între ele Fe (C) cu 0,0% C şi Fe 3 C cu 6,67% C, se formează o fază nouă Fe (C) cu 0,77% C, concentraţie diferită de a celorlalte. Transformarea este deci condiţionată de deplasări ale atomilor de fier şi carbon în stare solidă, adică de procese de difuziune, în desfăşurarea cărora Fig. 3. Diagrama transformării izoterme a perlitei în parametrii temperatură-timp au importanţă austenită primordială. Ca orice fază nouă, formarea austenitei are loc prin procesul de germinare şi creştere, de preferinţă la marginile de separaţie a lamelelor de ferită şi cementită din perlită. La temperaturi cu puţini mai mari de 1000 K(77 C) nucleul de austenită trebuie să aibă un conţinut de 0,80% C, deci trebuie să se producă o fluctuaţie de concentraţie corespunzătoare acestei valori. Această fluctuaţie se realizează cu probabilitate maximă la marginea de separaţie dintre cementită şi ferită, probabilitatea fiind mai mică la limita de separaţie dintre oricare alţi grăunţi. Creşterea germenilor de austenită este un caz particular de deplasare prin difuziune a marginilor de separaţie dintre faze. În acest caz în locul unei suprafeţe de contact ferită-cementită apar două: ferită-austenită şi cementită-austenită cum se arată în figura. Pe fiecare suprafaţă se stabilesc concentraţii ( C 1 respectiv C ) determinate de natura fazelor care vin în contact şi de gradul de curbură a feţelor. Datorită distribuţiei carbonului la suprafeţele de separaţie dintre cele trei faze, în austenită trebuie să se producă procese de difuziune care tind să egaleze compoziţia chimică a austenitei, micşorând concentraţie de carbon de pe suprafeţele de separaţie austenităcementită şi mărind-o pe cea de pe suprafaţa de separaţie austenită-ferită. Considerând că procesul se desfăşoară la temperatură constantă pentru a se menţine compoziţiile limită de echilibru, marginile de separaţie austenită-cementită se deplasează în direcţia cementitei, iar marginile de separaţie austenită-ferită în direcţia feritei, ceea ce înseamnă că cristalele de austenită se dezvoltă atât în direcţia feritei cât şi în direcţia cementitei. Cinetica transformării perlitei în austenită la menţinere izotermă Diagramele de transformare izotermă a perlitei în austenită reflectă influenţa temperaturii asupra ambilor parametrii ai cristalizării (N şi G), precum şi influenţa conţinutului de carbon şi a gradului de dispersie a structurii. Astfel într-un oţel cu 0,83 %C cu o structură de perlită lamelară cu grad de dispersie 0,3m la C, transformarea începe după 65 Fig.. Distribuţia carbonului în fazele participante la procesul de formare a austenitei 780 C s şi se termi nă după 90 minute; la 740 C 10 s şi se termină după 1000 s; la, începe după 760 C, începe după s şi se termină după 30 s; la sfârşit la 800 C transformarea începe, începe după 0,8 s şi se termină după 6 s, în spontan şi se termină după 1 s. La temperaturi mai înalte transformarea începe chiar în momentul atingerii temperaturii şi se termină după zecimi de secundă. Explicaţia, constă în faptul că la creşterea temperaturii la care are loc transformarea cresc atât viteza liniară de creştere a

29 cristalelor de austenită cât şi probabilitatea de formare a granulelor, fiind favorizate fluctuaţiile de energie şi de concentraţie. La sfârşitul procesului de formare a austenitei faza ferită a dispărut în timp ce faza cementită rămâne încă în structură. La creşterea temperaturii, datorită faptului că o parte a cementitei rămâne nedizolvată, austenita rezultată are un conţinut de carbon mai mic decât cel eutectoid, cu atât mai mic cu cât temperatura de încălzire a fost mai mare (0,77% C la 735 ºC; 0,61% C la 780 ºC; 0,46% C la 800 ºC). Pe diagrama din figura 3 momentele de timp corespunzătoare terminării procesului de dizolvare a cementitei sunt marcate prin curba punctată τ f. Etapa următoare a procesului este omogenizarea compoziţiei chimice a austenitei, pe diagramă terminarea acestui proces este marcată prin curba τ 0. Alura curbei arată că la creşterea temperaturii, durata necesară pentru omogenizarea chimică a austenitei este mai mică. Cinetica transformării perlitei în austenită la încălzire continuă În practica tratamentelor termice, încălzirea produselor se face continuu, cu viteze care depind de procedeul folosit, de utilaj, de mărimea încărcăturii etc. În ceea ce priveşte cinetica transformării, încălzirea cu diferite viteze comportă unele modificări care constau în principal în deplasarea, către temperaturi mai înalte de transformare, în acest fel duratele transformării vor fi mai mici, iar cantitatea de carburi rămase nedizolvate la sfârşitul încetării existenţei feritei va fi mai mare. Cinetica transformării la încălzire continuă cu diferite viteze este descrisă de curba cinetică din figura 4 din care rezultă că temperatura începutului transformării nu depinde de viteza de încălzire, pe când temperatura sfârşitului transformării depinde de această viteză. Fig. 4. Curbele cinetice ale transformării perlitei în austenită la încălzire continuă într-un oţel eutectoid 9. Teoria generală a transformării austentei la răcire (termodinamica, mecanismul şi cinetica transformării). Procesele care au loc la răcirea austenitei prezintă o mare importanţă teoretică şi practică deoarece mecanismul şi cinetica acestor procese influenţează natura, forma, mărimea şi distribuţia fazelor în structura oţelului, determinând astfel proprietăţi corespunzătoare după tratamentul termic. De aceea, cunoaşterea condiţiilor termodinamice, a mecanismului şi cineticii transformării austenitei la răcire, constituie problema fundamentală a teoriei şi practicii tratamentului termic al oţelurilor şi fontelor. Condiţiile termodinamice ale transformării Particularitatea cea mai importantă a transformării austenitei la răcire constă în aceea că, în funcţie de o serie de factori structurali, de temperatură, de timp, etc., ea se produce în moduri diferite atât în privinţa condiţiilor termodinamice cât şi, mai ales, a mecanismului şi a cineticii. La temperaturi inferioare punctului A 1 austenita posedă o energie liberă mai mare decât perlita, fiind, din punct de vedere termodinamic, mai puţin stabilă decât acesta. Ca urmare, austenita Fe (C) tinde să se transforme în perlită (amestec Fe ( C) Fe3C ), tendinţa de transforma re fiind cu atât mai mare cu cât gradul de subrăcire este mai accentuat, adică cu cât diferenţa între energia liberă a austenitei şi energia liberă a perlitei este mai mare. Produsele descompunerii, ferita şi cementita sunt foarte diferite între ele din punct de vedere al conţinutului în carbon şi se poate considera că schimbarea austenitei corespunde

30 schimbării reţelei fierului din c.f.c. în c.v.c., însoţită de expulzarea atomului de carbon din reţeaua c.f.c. la răcire este un proces de difuziune, care necesită timp pentru a se desăvârşii şi de aceea, la subrăciri mari, este de presupus că transformarea să se producă înainte ca atomul de carbon să fi fost expulzat şi deci el să rămână în reţeaua fierului nou formată. În aceste condiţii, transformarea austenitei se realizează după reacţia Fe ( C) Fe ( C), cu, formarea soluţiei solide suprasaturate în carbon Fe ( C), după un mecanism propriu fără difuziunea atomilor componenţi, fază care nu corespunde stării de echilibru, reprezentând o stare de tranziţie metastabilă, martensita. Mobilitatea atomilor de carbon şi de fier în stare solidă este diferită pentru fiecare element şi ea este influenţată de scăderea temperaturii. Astfel, în partea superioară a intervalului la care transformarea se face cu difuziune până la 450 ºC, atât atomii de fier cât şi cei de carbon prezintă mobilitate suficientă, în timp ce la temperaturi de subrăcire cuprinse între ºC, atomii de carbon cu dimensiuni mai mici îşi păstrează mobilitatea, pe când atomii de fier difuzează din ce în ce mai greu. Acest fapt are o influenţă asupra caracterului transformării prin difuziune, ducând la formarea unor structuri cu particularităţi distincte, cele din primul interval fiind structuri de tip perlitic, iar cele din al doilea interval, structuri de tip bainitic. Mecanismul transformării În funcţie de o serie de factori şi în primul rând de compoziţia chimică şi de temperatura de transformare, austenita se descompune după trei mecanisme: Mecanismul cu difuzie explică diferenţa dintre compoziţia chimică a austenitei şi a fazelor care rezultă din transformare: ferită, carburi, grafit. La baza mecanismului stau fluctuaţiile energetice şi de concentraţie care trebuie să se producă în austenită în volume de ordinul dimensiunilor critice a germenilor de cristalizare la temperatura de transformare. Mecanismul fără difuzie indică faptul că transformarea se produce fără modificare de compoziţie chimică. Soluţia solidă suprasaturată de carbon în fierul (martensita) are aceeaşi compoziţie chimică cu austenita din care provine. În acest caz, pentru desfăşurarea procesului nu sunt necesare fluctuaţii de concentraţie, pentru că atomii execută numai deplasări colective orientate. Mecanismul intermediar se bazează pe ipoteza că n-a fost complet confirmată experimental şi este considerată azi ca o variantă de mecanism fără difuzie peste care se suprapune mecanismul cu difuzie, obţinându-se astfel o redistribuire a elementelor în stare solidă. Atât prin modul de formare, cât şi prin aspectele structurale, amestecul ferită cementită, obţinut prin acest mecanism, diferă de cel perlitic format prin mecanismul cu difuzie. În concluzie, după valoarea coeficienţilor de difuzie ai fierului şi carbonului, la diferite temperaturi situate sub A 1, se disting trei intervale de temperaturi sau trepte de transformare şi an ume: - intervalul transformării perlitice (interval superior), caracterizat prin posibilitatea desfăşurării atât a proceselor de autodifuzie a fierului cât şi de difuzie a carbonului (D Fe 0 şi D C 0), acestui interval corespunzând-ui mecanismul cu difuzie al transformării; - intervalul transformării bainitice (intervalul intermediar), caracterizat prin posibilitatea desfăşurării proceselor de difuzie a carbonului (D C 0) şi insuficienta desfăşurarea a autodifuziei fierului, acestui interval corespunzând-ui mecanismul intermediar al transformării; - intervalul transformării martensitice (intervalul inferior), caracterizat prin imposibilitatea desfăşurării atât a proceselor de autodifuzie a fierului cât şi a celor de difuzie a carbonului (D Fe = 0 şi D C = 0), acestui interval corespunzând-ui mecanismul fără difuzie al transformării. Cinetica transformării austenitei subrăcite, la menţinere izotermă

31 Cu creşterea gradului de subrăcire, cinetica transformării austenitei este influenţată de doi factori: pe de-o parte de creşterea diferenţei (ΔF) dintre energiile libere ale austenitei si perlitei care accelerează transformarea, iar pe de altă parte de scăderea mobilităţii atomilor (D), care încetineşte transformarea. Considerând viteza de transformare ca o rezultantă a acţiunii celor doi factori, se poate trasa curba care să arate variaţia acestei viteze în funcţie de gradul de subrăcire, pe care se pot delimita, după mecanismul transformării, cele trei intervale sau trepte de transformare (fig. 1). Vitezele cu care se desfăşoară, în diferite intervale de temperatură, procesele de transformare după mecanismul cu difuziune perlitic şi după mecanismul intermediar variază în limite foarte largi în funcţie de o serie de factori dintre care cea mai mare importanţă o au: compoziţia chimică, granulaţia şi gradul de omogenitate al austenitei, temperatura de încălzire pentru austenitizare, prezenţa incluziunilor nemetalice, ereditatea oţelului, modul de dezoxidare şi prelucrare anterioară. Ca urmare a influenţei acestor factori, Fig. 1. Variaţia vitezei de transformare a austenitei cu temperatura forma, numărul şi poziţia familiilor de curbe izoaustenitice de pe diagrama T.T.T. sunt variabile, multiplele variante putând să fie încadrate în câteva grupe tipice. Astfel, în cazul oţelurilor carbon, transformarea austenitei după ambele mecanisme (perlitic şi bainitic) se produce în acelaşi interval de temperaturi, dar cu viteze diferite (fig. ), la o temperatură superioară punctului martensitic, care prezintă un singur maxim cinetic. La temperaturi superioare acestui maxim, cea mai mare viteză de desfăşurare o au procesele de formare a amestecului de ferită şi cementită, iar la temperaturi inferioare, cel de formare a bainitelor. Datorită vitezelor mari de transformare la prima treaptă, descompunerea oţelurilor nealiate se produce fără apariţia trăsăturilor caracteristice ale cineticii transformării intermediare, astfel încât, practic, la orice temperatură superioară punctului martensitic se produce transformarea completă a austenitei în constituenţi de tip perlitic. La oţelurile aliate vitezele de Fig.. Schema diagramei izoaustenitice cu un singur maxim cinetic la temperaturi superioare punctului descompunere a austenitei aliate la prima şi martensitic, rezultat al vitezelor aproape egale de a doua treaptă de transformare sunt mai transformare la treapta perlitică şi la treapta bainitică, mici decât vitezele de descompunere a începutul şi sfârşitul transformării; austenitei nealiate, cu acelaşi conţinut de a) în coordonate temperatură viteză de carbon; în mod corespunzător, familiile de transformare; b) în coordonate temperatură timp de curbe izoaustenitice sunt deplasate spre transformare dreapta. în funcţie de conţinutul de carbon din austenită, viteza relativă de transformare la prima şi a doua treaptă se modifică sensibil aşa cum se vede şi în figura 3. În oţelurile cu conţinuturi ridicate în carbon şi elemente de aliere, cea de a treia transformare (martensita) se deplasează la temperaturi inferioare celei ambiante, aceste oţeluri purtând denumirea de oţeluri austenitice. Aceste oţeluri au o mare stabilitate în intervalul perlitic şi bainitic, austenita rămânând netransformată. în anumite condiţii, din austenită acestor oţeluri

32 se pot separa carburi dacă ele sunt menţinute la temperaturi situate în partea superioară a intervalului subcritic sau deasupra punctului A 1. Fig.3 Fig. 4. Reprezentarea schematică în coordonate temperatură de transformare viteză de răcire a cineticii descompunerii austenitei la răcire continuă Transformarea austenitei la răcire continuă Cu excepţia recoacerii şi călirii izoterme, toate celelalte tratamente termice aplicate oţelurilor comportă răciri continue cu diferite viteze. Cinetica descompunerii austenitei la răcire continuă se reprezintă cu ajutorul diagramelor în coordonate temperatură de transformare viteza de răcire (fig. 4). Această diagramă se bazează pe ipoteza că viteză de răcire este constantă în intervalul de temperaturi dintre A 1 şi temperatura ambiantă, putând fi reprezentată printr-o verticală ridicată la o anumită valoare pe abscisă. Valoarea respectivă se calculează ca valoare medie pentru întreg intervalul în care se face răcirea sau se consideră egală cu valoarea vitezei de răcire înregistrată la temperatura punctului A 1. Diagramele de acest tip permit să se reprezinte grafic influenţa vitezei de răcire asupra poziţiei punctelor la care se produc transformările şi să se aprecieze vitezele la care încetează separarea feritei sau cementitei proeuctectoide, precum şi valoarea vitezei critice (inferioară şi superioară) de călire. 10. Transformări la încălzirea structurilor în afară de echilibrul (transformări la revenire) Cercetarea transformărilor care au loc la încălzirea oţelului călit, adică la revenire, trebuie să pornească de la principiul că structura obţinută prin călire este nestabilă şi va tinde spre transformarea într-o stare de echilibru mai stabilă. Încălzirea uşurează această trecere, deoarece prin ridicarea temperaturii se măreşte mobilitatea atomilor. Călirea fixează un amestec de martensită tetragonală şi de austenită reziduală. Martensita tetragonală are o structură cu un volum maxim, iar austenita are o structură cu un volum minim, comprimarea reprezentând numai transformarea martensitei, iar dilatarea transformarea austenitei. Studiul transformărilor la revenire cu ajutorul variaţiilor de volum (dilatometria) reprezintă una dintre metodele cele mai comode de analiză. Curba dilatometrică din figura 1 arată transformarea la revenire. Fig. 1. Curba dilatometrică a revenirii oţelurilor carbon

33 În timpul încălzirii în dilatometru a unei epruvete recoapte, aparatul va înregistra, în absenţa transformărilor de fază o linie orizontală (dilatometrul diferenţial nu înregistrează dilatările cauzate de ridicarea temperaturii). Abaterile de la linia orizontală indică anumite transformări, după alura curbei dilatometrice se vede că până la 353 K (80 o C) nu au loc nici un fel de transformări volumetrice. Începând de la 353 K (80 o C) până la 473 K (00 o C) are loc o comprimare, care corespunde aşa numitei prime transformări. Raportul c/a al parametrilor reţelei cristaline tinde spre unitate. O astfel de martensită, uşor revenită, cu ace de culoare închisă în structură şi cu raportul c/a al parametrilor apropiat de unitate, se numeşte martensită de revenire. Prin urmare, prima transformare constă din transformarea martensitei tetragonale în martensită de revenire. Fe (C) Fe (C) + Fe x C În urma acestei transformări, martensita nu se eliberează complet de carbon. Încălzirea în continuare peste 473 K (00 o C) duce la o altă transformare în oţelul carbon, care provoacă dilatarea oţelului, transformarea cuprinzând intervalul de temperaturi K (00-70 o C). În acest interval se transformă austenita reziduală (transformare de dilatare). Ca produs al transformării prin descompunerea austenitei reziduale se formează un amestec de carbură de fier şi de soluţie solidă suprasaturată: Feγ(C) Fe (C)+ Fe x C Prin urmare, la a doua transformare se produce descompunerea austenitei. La temperatura de 543 K (70 o C) începe din nou contracţia. Analiza transformărilor care au loc în această zonă de temperaturi arată că aici se produce precipitarea completă a carbonului din soluţia. La sfârşitul celei de a treia transformări, constituţia de fază a oţelului este formată dintr-un amestec de fier şi cementită. Totuşi, fenomenul principal care caracterizează a treia transformare nu este constituit de modificările de faze, ci de variaţiile stării de tensionare. Prin a treia transformare se micşorează sensibil tensiunile, care apar în oţel în urma transformărilor precedente. Prin urmare, înlăturarea tensiunilor şi a deformaţiilor reţelei cristaline reprezintă conţinutul principal al modificărilor care au loc la a treia transformare. Analiza directă a microstructurii arată că, la temperaturi peste 673 K (400 o C), se produce o creştere a particulelor de cementită. Cu cât temperatura de revenire este mai înaltă, cu atât particulele de cementită sunt mai mari, în momentul deformării lor la temperaturi joase ele fiind, fireşte, foarte diverse. Aceste procese de coalescenţă a particulelor de carburi reprezintă principala modificare a structurii în oţelul carbon şi au loc la temperaturi începând de la aproximativ 673 K (400 o C). Aceste modificări sunt numite a patra transformare, care constă deci în principiu, din coalescenţa particulelor de carburi. Aşadar, prima transformare, care este mai intensă în zona de temperaturi K (80 00 o C), dar care începe efectiv la o temperatură mai joasă şi se termină la temperaturi înalte, constă din descompunerea martensitei tetragonale şi precipitarea carburilor; micşorarea conţinutului de carbon în soluţia şi formarea unei structuri numită martensită de revenire (fig., a). A doua transformare în oţelul carbon, care are loc de obicei în intervalul K ( o C) constă din descompunerea unei structuri analoage martensitei de revenire şi bainitei (fig., b). A treia transformare constă mai ales din eliminarea tensiunilor (fig., c). Fig.. Schema care arată modificările la cele patru transformări ce au loc la revenire

34 A patra transformare constă din coagularea particulelor de carburi (fig., d). Transformările descrise au loc cu difuziune, adică pentru realizarea lor este necesară deplasarea atomilor de carbon (la temperaturile înalte de revenire, a atomilor de fier şi de elemente de aliere) şi se dezvoltă, prin urmare, în timp. Disciplina - Bazele managementului 1. Ierarhia managerială. Niveluri manageriale. Tipuri de funcţii manageriale şi de manageri. În ierarhia managerială sunt recunoscute trei trepte: - manageri de nivel operaţional (conducătorii formaţiilor de lucru) fac legătura dintre personalul de execuţie şi managerii operaţionali. Adoptă de regulă decizii tactice; - manageri de nivel mediu fac legătura dintre lucrătorii şi specialiştii tehnici şi manageri. Pot implementa modificări care să asigure creşterea şi dezvoltarea departamentelor subordonate; - manageri de nivel superior (executivi) adopta de regulă decizii strategice. Fac legătura dintre firmă şi mediul exterior. În funcţie de răspunderea pe care o au la nivel de firmă, managerii pot fi: manageri generală, manageri specializaţi, manageri ai liniilor ierarhice, administratori. Din punct de vedere al dezvoltării psihice, managerul se poate înscrie la una din următoarele categorii posesiv, narcisist, seducător şi inteligent. În practica modernă s-au conturat o serie de tipuri de management, cărora le corespund anumite stiluri de management: tipul negativ; tipul birocrat; tipul altruist; tipul promotor; tipul autocrat; tipul autocrat cu bunăvoinţă; tipul ezitant (oscilant); tipul de manager adevărat (realizator).. Dimensiunea firmei. Modalităţi de creştere a dimensiunii firmei. Dimensiunea firmei reprezintă un concept care reuneşte un ansamblu de elemente microeconomice şi organizatorice. Dimensiunea optimă a întreprinderii presupune cunoaşterea şi aprecierea cât mai exactă a capacităţii pieţei, ţinând seama în primul rând de mărimea cererii şi de mărimea şi volumul vânzărilor. Creşterea (dezvoltarea) firmei şi a capacităţii sale productive şi competitive se poate realiza prin: * Creştere internă, prin extinderea propriei structuri a firmei, respectiv: - prin autofinanţare din resurse interne proprii (profitul nedistribuit); - prin finanţare externă: împrumuturi, atragerea de noi acţionari. * Creştere externă, prin asocierea firmei cu alte firme, utilizând diferite strategii: - fuziunea prin care sau mai multe firme se regrupează într-o firmă cu o nouă structură; - absorbţia tehnică, prin care o firmă preia integral capitalul uneia sau mai multor firme, care dispar ca persoane juridice independente; - luarea în participaţie, prin care se achiziţionează o parte din capitalul uneia sau a mai multor firme;

35 Prin concentrare rezultă anumite dimensiuni a firmei, care să-i permită o poziţie competitivă pe piaţă, în lupta de concurenţă şi în utilizarea eficientă a factorilor de producţie atraşi. Pentru realizarea acestui obiectiv, firma poate alege: - strategia concentrării pe orizontală, care grupează mai multe firme aflate în acelaşi stadiu, care produce sau comercializează acelaşi tip de produse. - strategia concentrării pe verticală (integrare) prin care are loc reunirea mai multor firme care furnizează imputuri (integrarea în amonte) sau asigură comercializarea, instalarea, service-ul (integrarea în aval). 3. Enumeraţi componentele micromediului şi macromediului ce influenţează activitatea unei organizaţii. Micromediul firmei cuprinde ansamblul componentelor cu care aceasta intră în relaţii directe, pe termen scurt. Din acestea fac parte: - Furnizorii de mărfuri diverşi agenţi economici care, în baza relaţiilor de vânzare-cumpărare, asigură firmei resursele necesare de materii prime, materiale, echipamente, maşini, etc. - Prestatorii de servicii, respectiv firmele sau persoanele particulare care oferă o gamă largă de servicii utile realizării obiectivelor firmei (firma de comerţ, de transport, agenţii de publicitate, prestatori de servicii bancare, etc). - Furnizorii forţei de muncă, respectiv unităţile de învăţământ, oficiile de forţă de muncă, etc. - Clienţii, respectiv consumatorii, utilizatorii industriali, întreprinderile comerciale, agenţiile guvernamentale, etc, care alcătuiesc cercul firmelor, instituţiilor şi al persoanelor individuale, cărora le sunt oferite pentru consum, bunurile produse de firmă. - Concurenţii, reprezentaţi de firme sau persoane particulare, care îşi dispută aceleaşi categorii de clienţi, iar în situaţii frecvente, acelaşi furnizor sau prestator de servicii. - Organismele publice, reprezentate de asociaţii profesionale, asociaţiile consumatorilor, mediile de informare în masă, publicul consumator. Macromediul (megamediul) cuprinde ansamblul factorilor de ordin general, cu acţiune indirectă şi pe termen lung asupra activităţii firmei. Componentele principale ale macromediului sunt: - Mediul demografic, definit printr-o serie de indicatori specifici: numărul populaţiei, structura pe vârste şi sexe, dimensiunea medie a unei familii, repartizarea teritorială şi pe medii (urban/rural). - Mediul economic, format din ansamblul elementelor care compun spaţiul economic în care acţionează întreprinderea, cum sunt: structura pe ramuri a economiei, nivelul de dezvoltare pe ansamblu şi pe fiecare ramură economică, gradul de ocupare a forţei de muncă, situaţia financiar-valutară, etc. - Mediul tehnologic, implică firma atât ca beneficiar cât şi ca furnizor, prin intermediul pieţei. ( investiţiile şi inovaţiile, mărimea şi orientarea fondurilor destinate cercetării-dezvoltării, asimilarea de noi produse şi modernizarea produselor tradiţionale, etc). - Mediul cultural, format din elemente referitoare la sistemul de valori, obiceiuri, tradiţii. - Mediul politic influenţează activitatea firmei prin componente ca structura societăţii, forţele politice şi raporturile dintre ele, gradul de implicare a statului în economie, gradul de stabilitate în climatul politic intern, zonal, internaţional. - Mediul juridic, este format din ansamblul reglementărilor de natură juridică, prin care este vizată (direct sau indirect) activitatea firmei. - Mediul natural (relief, climă), influenţează într-o măsură diferită proiectarea, organizarea şi conducerea activităţilor economice. - Mediul internaţional are o influenţă semnificativă asupra capacităţii firmelor de a conduce business-ul în afara graniţelor ţării-mamă. De ex. Fluctuaţiile dolarului în raport cu alte monede poate influenţa capacitatea unei firme americane de a concura pe pieţele internaţionale.

36 4. Subsistemul decizional. Etapele procesului decizional. Modelul general al procesului decizional. Decizia managerială este un produs al managementului firmei şi reprezintă o linie de acţiune, aleasă în mod conştient, dintr-un număr de alternative posibile, în scopul realizării anumitor obiective în condiţii de eficienţă maximă. Aceasta influenţează acţiunile şi comportamentul a cel puţin unei alte persoane decât decidentul. Principalele etape ale procesului decizional sunt: - etapa pregătitoare (când are loc identificarea problemei şi aprecierea situaţiei care impune declanşarea procesului decizional, formularea scopului urmărit de decident şi culegerea informaţiilor necesare elaborării variantelor decizionale); - etapa stabilirii variantelor decizionale (se stabileşte un sistem de indicatori sau parametrii, cu ajutorul cărora să se poată evalua consecinţele fiecărei variante urmat de analiza comparativă a variantelor şi în final alegerea variantei care oferă avantajele maxime şi poate fi materializată în practică); - etapa aplicării deciziei; - etapa controlului şi a evaluării rezultatelor obţinute. Modelul general al procesului decizional (mecanismul) este prezentat în figură: Mecanismul general al procesului decizional 5. Subsistemul informaţional. Comunicarea organizaţională: tipuri de comunicare. Subsistemul informaţional reprezintă un ansamblu de fluxuri şi circuite informaţionale organizate într-o concepţie unitară, utilizând metode, proceduri, resurse materiale şi umane pentru selectarea, înregistrarea, prelucrarea, stocarea şi/sau transmiterea datelor şi informaţiilor. Comunicarea reprezintă schimbul de mesaje între oameni, în scopul de a ajunge la acelaşi mod de a percepe lucrurile. În activitatea practică, se folosesc două tipuri importante de comunicare: * Comunicarea verbală se realizează pe cale orală sau scrisă şi este cel mai frecvent utilizată în firmă: - comunicarea în scris se realizează sub diverse forme cum ar fi: scrisori de afaceri, rapoarte, mesaje prin fax, corespondenţă, etc. De regulă asigură înregistrarea mesajului putând fi

37 difuzată cu minim de efort şi permiţând emiţătorului să elaboreze cu atenţie mesajul. Are însă un caracter impersonal, existând posibilitatea neînţelegerii mesajului de către receptor şi a întârzierii răspunsului. - comunicarea orală ia forma conversaţiilor directe dintre indivizi, a discuţiilor cu mai multe persoane şi a conversaţiilor telefonice. Este mai rapidă, mai personală însă necesită un efort suplimentar şi un consum de timp dacă necesită pregătirea unor documente ulterioare. * Comunicarea nonverbală se realizează prin intermediul elementelor şi comportamentelor care nu sunt exprimate în cuvinte. Cele mai uzuale forme ale comunicării nonverbale sunt: - comportamentul cinetic se referă la mişcări ale corpului cum ar fi: gesturi, expresii ale feţei, mişcări ale ochilor şi poziţia corpului. - proximitatea se referă la influenţa apropierii şi a spaţiului asupra comunicării. - paralimbajul se referă la aspecte vocale ale comunicării, mai precis modul în care se comunică ceva şi nu la conţinutul mesajului. - comunicarea prin obiecte reprezintă utilizarea obiectelor materiale (îmbrăcăminte, cosmetice, arhitectură) în scopul comunicării. 6. Metode generale de management. Prezentaţi două din acestea. Metode generale de management se referă la întregul proces de conducere sau la un grup din funcţiile de conducere. 1. Managementul prin obiective (M.P.O.) pleacă de la premisa că eficacitatea unei firme depinde de legătura strânsă care există între obiective şi rezultate, recompense sau sancţiuni. Caracteristicile esenţiale ale MPO: - existenţa unui sistem de obiective pentru întreprindere care să ajungă până la nivelul executanţilor; - participarea tuturor salariaţilor la stabilirea obiectivelor în a căror realizare sunt nemijlocit implicaţi; - stabilirea bugetelor de cheltuieli pe centre de producţie, descentralizând astfel sistemul financiar; - instituirea unui sistem continuu, bazat pe abateri semnificative; - corelarea strânsă a recompenselor şi sancţiunilor materiale şi morale cu rezultatele efectiv obţinute; - mutaţii în mentalitatea salariaţilor firmei, a atitudinii lor faţă de obiectivele acesteia.. Managementul prin proiecte (M.P.P.) consideră că proiectul reprezintă un ansamblu de procese de muncă, cu caracter de inovaţie şi realizarea căruia urmăreşte îndeplinirea cu succes a unei sarcini complexe. 3. Managementul pe produs (M.P.Pr.) conform căruia, un conducător pe produs trebuie să asigure gestiunea completă a unui produs sau grupe de produse, de la fabricare la comercializare. 4. Managementul prin bugete (M.P.B.) reprezintă o modalitate de exercitare a funcţiilor managementului şi evaluare a rezultatelor sub formă financiar-contabilă, utilizând unităţi monetare de măsură. 5. Managementul prin excepţii (M.P.E.) necesită intervenţia conducătorilor de la niveluri ierarhice diferite, managerii primind informaţii care reprezintă abateri peste limitele admise a unor indicatori stabiliţi, deci abateri. 6. Managementul participativ se bazează pe atragerea personalului la procesul de conducere în scopul creşterii eficienţei economice. Acesta poate fi: - consultativ când se bazează pe consultarea personalului pentru soluţionarea unor probleme decizionale; - deliberativ când se bazează pe adoptarea deciziilor în grup. Avantajele managementului participativ sunt următoarele: creşte nivelul general de informare; creşte gradul de fundamentare a deciziilor ca urmare a implicării unui număr mare de salariaţi la derularea proceselor decizionale;

38 se amplifică antrenarea personalului la stabilirea şi realizarea obiectivelor întreprinderii; se foloseşte la un nivel superior potenţialului profesional şi managerial personalul întreprinderii. 7. Managementul prin rezultate este metoda prin care fiecare manager, indiferent de nivelul ierarhic pe care se situează, are responsabilitatea obţinerii rezultatelor fixate compartimentului pe care-l conduce. Rezultatele ce revin unui compartiment pot fi atinse făcându-se apel atât la totalitatea resursele atribuite, cât şi la pregătirea, experienţa şi capacitatea managerului. Această metodă se poate defini drept un mod organizat de obţinere a unor rezultate, ca urmare a desfăşurării şi evaluării activităţii conducătorilor, în procesul de realizare a unor obiective. 7. Metode şi tehnici specifice de management. Metode şi tehnici specifice de management se referă la rezolvarea eficientă a unor probleme specifice, pe funcţii ale managementului. 1. Extrapolarea se referă la managementul previzional şi porneşte de la ideea că legea creşterii din trecut va determina creşterea viitoare, cel puţin pentru o perioadă scurtă sau medie de timp.. Brainstormingul (asaltul de idei) se referă la stimularea creativităţii personalului. Astfel, pe calea discuţiei, se urmăreşte obţinerea a cât mai multor idei privind modul de rezolvare a unor probleme, sperând să se găsească soluţia cea mai bună. Tehnica constă în organizarea de reuniuni în urma cărora se realizează selecţia ideilor emise. 3. Delegarea constă în atribuirea temporară de către un conducător, a uneia din sarcinile sale de serviciu unui subordonat, însoţită şi de competenţa şi responsabilitatea corespunzătoare şi are caracter temporal. 4. Şedinţa constă în reunirea mai multor persoane pe un scurt interval de timp de către manager, pentru soluţionarea în comun a unor sarcini de natură informaţională sau decizională. Şedinţa constituie modalitatea principală de transmitere a informaţilor şi de culegere a feedback-ului concomitent la un număr mare de componenţi ai întreprinderii. 5. Tabloul de bord este un ansamblu de informaţii curente, referitoare la principalele rezultate ale activităţii considerate şi la factorii principali ce condiţionează derularea ei. 6. Diagnosticarea constă în constituirea unei echipe multidisciplinare care include conducători şi executanţi şi al cărei scop constă în identificarea punctelor forte şi slabe ale domeniului studiat, evidenţierea cauzelor şi stabilirea de recomandări cu caracter corectiv sau de dezvoltare. 8. Strategia firmei. Stadiile ciclului de viaţă al unei firme. Etape în elaborarea strategiei. Strategia firmei exprimă ansamblul obiectivelor majore proiectate pe orizonturi mari de timp, coroborate cu resursele care urmează a fi utilizate, modalităţile şi termenele de realizare, astfel încât misiunea firmei să se finalizeze în condiţiile unui avantaj economic competitiv. Eficacitatea activităţii unei firme, inclusiv strategia acesteia depind în mare măsură de stadiul (faza) ciclului de viaţă în care se află firma: Faza I. Debutul firmei implică: conceperea unui prototip sau punerea în aplicare a unei licenţe, patent, concepţie precum şi cercetări de piaţă preliminare, identificarea surselor de aprovizionare, etc. Faza II. Dezvoltarea firmei, caracterizată prin: începerea fabricaţiei sau furnizării serviciilor; testarea produselor pe piaţă şi declanşarea unei puternice activităţi de marketing; consolidarea relaţiilor cu clienţii şi furnizorii. Faza III. Creştere şi expansiune, se caracterizează prin: continuarea amplificării rapide a vânzărilor şi profiturilor; apariţia oportunităţilor majore de penetrare a pieţei; se simte nevoia de manageri talentaţi; costurile fixe şi cheltuielile de marketing devansează vânzările.

39 Faza IV. Stagnare sau declin, caracterizată prin: firma este confruntată cu probleme serioase, fiind necesare corecţii; nivelul vânzărilor şi/sau al profiturilor stagnează sau chiar se diminuează; trebuie obligatoriu depistate cauzele generatoare de dificultăţi; frecvent apare necesitatea unui capital suplimentar. Faza V. Stare de confort, ce prezintă următoarele caracteristici: se realizează numai expansiuni minore pe pieţe relativ stabile; se pune accent pe loialitatea faţă de salariaţii proprii sau clienţi; se evită riscurile majore; se obţin profituri apreciabile, uneori chiar o tendinţă de creştere. Faza VI. Schimbare a proprietarului şi/sau a formei juridice a firmei, caracterizată prin: vânzarea firmei sau combinarea ei cu o altă organizaţie; probleme de evaluare majore; este necesară redefinirea rolului managementului şi a specialiştilor; se modifică mărimea şi structura resurselor; Etape în elaborarea strategiei I. Formularea misiunii firmei, respectiv explicarea detaliată a raporturilor dintre management, salariaţi şi mediu. II. Precizarea obiectivelor fundamentale (strategice), respectiv exprimările cantitative sau calitative ale scopului pentru care firma a fost înfiinţată şi funcţionează. Obiectivele strategice pot fi: de redresare; de dezvoltare; în funcţie de tipul şi natura abordărilor, obiectivele pot fi de: privatizare; restructurare; manageriale; joint-venture (societate mixtă) inovaţionale; ofensive; specializare; diversificare; organizatorice; informaţionale. III. Modalităţi de realizare a obiectivelor, indică direcţia în care acesta evoluează. Cele mai uzuale modalităţi strategice sunt: privatizarea, retehnologizarea, reproiectarea sistemului de management, diversificarea producţiei, asimilarea în fabricaţie a noi produse, pătrunderea pe noi pieţe, modernizarea producţiei, informatizarea activităţilor, etc. IV. Resurse, prevăzute în strategii în mod global, sub forma fondurilor de investiţii (eventual cu precizarea părţii ce revine resurselor materiale şi umane). V. Termene, respectiv data declanşării aplicării strategiei, termenele intermediare şi termenul final, când se prevede încheierea implementării strategiei. 9. Funcţiunile firmei componente ale sistemului organizării procesuale Funcţiunea poate fi definită prin ansamblul activităţilor orientate spre realizarea unor obiective derivate, rezultate din obiectivele generale ale întreprinderii. O anumită funcţiune se prezintă în practică ca o grupare concretă de activităţi omogene, specializate. 1. Funcţiunea de cercetare-dezvoltare - cuprinde activităţile prin care se studiază, se concepe, se elaborează şi se realizează viitorul cadru tehnic, tehnologic şi organizatoric al firmei. Pentru realizarea acestei funcţiuni, firma efectuează studii, elaborează documentaţii şi proiecte de dezvoltare a produselor, pentru dezvoltarea şi modernizarea capacităţilor de producţie, introducerea unor noi tehnologii de fabricaţie, etc.. Funcţiunea comercială - cuprinde ansamblul de activităţi vizând aprovizionarea tehnico-materială, desfacerea produselor, comerţul exterior şi cooperarea economică internaţională, ele fiind grupate în 3 componente: - activitatea de marketing cuprinde ansamblul acţiunilor de studiere a pieţei interne şi externe, a necesităţilor şi comportamentului consumatorilor, cu scopul de a stabili cele mai adecvate modalităţi de orientare a producţiei şi de creştere a vânzărilor. - activitatea de aprovizionare-depozitare reprezintă asigurarea şi gestionarea resurselor materiale. - activitatea de desfacere şi al comerţului exterior reuneşte o serie de activităţi dintre care: prospectarea pieţei interne şi externe pentru stabilirea potenţialilor clienţi; încheierea contractelor de vânzare pentru produsele fabricate; rezolvarea reclamaţiilor clienţilor; participarea la licitaţii;

40 3. Funcţiunea de producţie - cuprinde totalitatea activităţilor legate nemijlocit de realizarea bunurilor (produse, lucrări, servicii) în care este specializată firma. Din punct de vedere al etapelor necesare fabricării produselor, activităţile incluse în funcţiunea de producţie se împart în: activitatea de pregătire a producţiei, influenţată de gradul de noutate al produsului care urmează a se fabrica: produs nou asimilat, produs modernizat sau a cărui fabricaţie se repetă; executarea propriu-zisă totalitatea activităţilor întreprinse în scopul îndeplinirii sarcinilor de fabricare a produselor finite. 4. Funcţiunea financiar-contabilă - cuprinde activităţi privind folosirea mijloacelor financiare necesare în procesul economic şi de urmărire a rezultatelor obţinute de firmă. 5. Funcţiunea de personal - cuprinde un ansamblu de activităţi specifice cum sunt: determinarea necesarului forţei de muncă; recrutarea, selecţia, angajarea, evaluarea performanţelor în muncă şi promovarea personalului; organizarea perfecţionării pregătirii profesionale a salariaţilor; stabilirea sistemului de salarizare, aplicarea acestuia şi calculul drepturilor băneşti ale salariaţilor; 10. Managementul proiectelor. Etape ale managementului proiectelor. Mediul economic şi multiplele solicitări apărute au dus la necesitatea apariţiei unui nou tip de organizaţie organizaţia centrată pe proiecte (nu este compusă din departamente care lucrează fiecare pe diferite segmente ale unui proiect). Etape ale managementului proiectelor care trebuie parcurse : 1. Conceperea, formularea ideii de proiect (formularea unei idei, conştientizarea unei nevoi practice, a unei probleme importante).. Planificarea (redactarea propunerii de proiect) include, în mod obligatoriu, informaţii cu privire la: obiectivele generale şi specifice ale proiectului; metodele şi activităţile proiectate pentru a atinge aceste obiective; raţiunile pentru care este propus respectivul proiect; rezultatele aşteptate; bugetul proiectului; eşalonarea în timp a activităţilor, datele de început şi de sfârşit ale activităţilor, relaţiile de interdependenţă dintre acestea; alocarea resurselor, modul în care resursele sunt alocate fiecărei activităţi; riscurile pe care le presupune proiectul şi modalităţile de contracarare a lor; etc. 3. Declanşarea proiectului (formarea echipei). Managerul de proiect identifică persoanele din organizaţie cărora le pot fi atribuite roluri şi responsabilităţi în proiect precum şi modul în care acestea se vor coordona şi armoniza la nivelul de ansamblu al echipei sunt explicate fiecărui membru în cel mai clar mod posibil, pentru a evita neînţelegerile sau neclarităţile, proiectarea unor aşteptări exagerate; 4. Derularea proiectului (faza de execuţie). Fazele de execuţie se desfăşoară conform planului întocmit anterior. Cu toate acestea, nici un proiect nu se derulează 100% conform planului. 5. Monitorizarea/ controlul proiectului, fiind urmărite variaţiile faţă de planul iniţial în ceea ce priveşte cele patru dimensiuni ale oricărui proiect: costurile/resursele; termenele de îndeplinire a sarcinilor şi de finalizare a activităţilor; aria de cuprindere a proiectului; calitatea produselor. 6. Închiderea proiectului şi acceptarea oficială a rezultatelor acestuia, când se derulează activităţi de tipul: obţine aprobările pentru acceptarea rezultatelor finale; întocmeşte şi înaintează rapoartele finale; informează partenerii în legătură cu închiderea proiectului şi cu rezultatele obţinute; se asigură că se închid conturile proiectului (în cazul în care au fost deschise conturi speciale pentru proiect); realizează o evaluare a proiectului pentru uz intern; evidenţiază performanţele; etc.

41 Disciplina - Mecanisme şi organe de maşini 1.Mişcarea plan-paralelă. Schema geometrică şi mecanică a mişcării. Grade de libertate. Formulele distribuţiei de viteze şi de acceleraţii, cu indicarea mărimilor care intervin şi a unităţilor de măsură aferente. a. Schema geometrică şi mecanică a mişcării. Grade de libertate. Un rigid efectuează o mişcare plan-paralelă dacă trei puncte necoliniare ale sale (deci un plan P al său), rămân tot timpul mişcării, conţinute în acelaşi plan P 1, fix în spaţiu, ca în Fig.. Oxyz sistem de referinţă mobil ; O 1 x 1 y 1 z 1 sistem de referinţă fix. Fig.. Schema geometrică şi mecanică a mişcării. Grade de libertate Rigidul are trei grade de libertate, deoarece pentru definirea mişcării plan-paralele sunt necesare trei funcţii scalare independente : x x ( t ) ; y y ( t ) ; θ θ(t) o o o o b. Distribuţia de viteze : v vo x r, în care vectorul viteză v al unui punct oarecare aparţinând rigidului este situat într-un plan paralel cu planul P al mişcării, are proiecţiile pe axele sistemului mobil: v x v Ox m - y ; v v x ; v 0 ; unitatea de măsură. s y Oy z m v o este viteza originii sistemului mobil; mărimea are unitatea de măsură. s rad ω este vectorul viteza unghiulară; mărimea are unitatea de măsură. s r este vectorul de poziţie al unui punct oarecare aparţinând rigidului; mărimea are unitatea de măsură m. x, y, z sunt coordonatele carteziene ale unui punct oarecare aparţinând rigidului; vectorii v 0 şi ω, respectiv a 0 şi sunt ortogonali. Distribuţia de acceleraţii : a ao x r x ( x r ) în care vectorul acceleraţie a al unui punct oarecare aparţinând rigidului este situat într-un plan paralel cu planul P al mişcării, are proiecţiile pe axele m sistemului mobil: ax aox y x ; ay aoy x y ; az 0 unitatea de măsură. s ε x r, reprezintă componenta tangenţială a acceleraţiei, cu acceleraţia unghiulară, mărime rad cu unitatea de măsură. s x ( x r ), reprezintă componenta normală (axipetă) a acceleraţiei, mărime cu unitatea de rad măsură. s. Eforturi. Eforturi unitare (tensiuni normale şi tangenţiale). Sub acţiunea încărcărilor exterioare, în interiorul elementelor de rezistenţă se pun în evidenţă forţe şi momente interioare, numite eforturi, astfel: N (forţă axială), T (forţă tăietoare), M i (moment încovoietor) şi M r (moment de răsucire). Fiecare dintre eforturi luat separat produce asupra elementului de rezistenţă o solicitare simplă. Dacă în secţiunea unui element de

42 rezistenţă se pun în evidenţă simultan două sau mai multe eforturi se spune că este supus la solicitări compuse (întindere cu încovoiere, încovoiere cu răsucire, încovoiere cu forfecare şi răsucire etc.) Studiul repartiţiei eforturilor într-o secţiune a unui element de rezistenţă, necesită introducerea unei mărimi care să caracterizate, în fiecare punct al secţiunii, intensitatea acestor eforturi. Mărimea utilizată poartă denumirea de tensiune sau de efort unitar. Valoarea raportului: Fn pn, se numeşte tensiune (efort unitar) medie. med A n Trecând la limită relaţia de mai sus, se obţine: Fn dfn pn lim An 0 A n da n Vectorul pn se numeşte tensiune (efort unitar) totală şi se exprimă dimensional în N/m sau dan/cm etc. În calculele de rezistenţă sunt utilizate componentele tensiunii totale pe normala n σ n - tensiune normală; şi pe planul elementului de suprafaţă da n τ n - tensiune tangenţială (fig.1.11,b). Fig.1.11 Tensiuni normale şi tangenţiale pe secţiunea barei În cazul particular al unei secţiuni A x, pentru care normala coincide cu direcţia axei barei (fig.1.11,c), vectorul tensiune totală şi componenetele sale se notează: p x, x şi τ ; ( τ şi τ ) şi între aceste mărimi există relaţia: p x, x x în care τ şi τ sunt componentele tensiunii tangenţiale τ, după axele care determină planul xy secţiunii Ax. xz 3. Solicitări simple. Calculul din condiţiile de rezistenţă şi de rigiditate. 1. Întinderea şi compresiunea Tabelul 1. Relaţiile de calcul la întindere compresiune Calculul efortului Relaţia de bază Dimensionare Verificare capabil N N N A nec ef a N cap aa ef A a A ef Nl ' Nl Nl l A nec lef l ' la EA E a N cap EA ef l EA l a În tabelul.1, mărimile utilizate au următoarele semnificaţii: A, A nec şi A ef reprezintă aria secţiunii, aria secţiunii necesară şi respectiv aria secţiunii efective; σ a şiσ ef sunt tensiunea normală admisibilă respectiv tensiunea efectivă; N cap este forţa maximă ce poate fi preluată de către bară fără a se rupe (sau să nu producă deformaţii permanente. x xy x ef xz x xy xz

43 . Forfecarea Dimensionare A nec T Verificare T ef af af af A ef Tabelul. Relaţiile de calcul la solicitarea de forfecare Calculul efortului capabil Deformaţii Ta Tcap A ef s a GA 3. Încovoierea pură Tabelul 3. Relaţii de calcul la încovoierea pură Calculul efortului Relaţia de bază Dimensionare Verificare capabil M i M i max M max Wz i nec ef ai M i Wz cap ef ai W (W ) z ai 4. Răsucirea Tabelul 4. Relaţiile de calcul la răsucire Relaţia de bază Dimensionare Verificare Calculul efortului capabil M r M M r r Wp nec ef M r Wp cap ef a W W M p r I p nec GIp a M r G a z ef a p M ef r ef a GI ' M r G I cap p ef a 4. Calculul arborilor. Având în vedere importanţa arborilor în structura unei maşini, se impune un calcul complex al acestora. Succesiunea calculelor este următoarea: predimensionarea, pe baza unui calcul la răsucire, fie din condiţia de rezistenţă, fie din condiţia de rigiditate (deformaţii); 3 Mr 16 Mr d 16 Mr Din condiţia de rezistenţă : r 3 a, Wp, rezultă d 3 nec1 W d 16 M 3 M Din condiţia de rigiditate: a, I G p r r 4 Ip G d dnec1 d nec p p ef 4 d, rezultă dnec 4 3 a 3 Mr G În final se adoptă una din valorile sau care satisfac condiţiile de rezistenţă şi/sau deformaţie cerute. stabilirea formei constructive a arborilor se efectuează în conformitate cu cerinţele impuse de îndeplinirea rolului lor funcţional, de organele susţinute şi de modul de fixare ale acestora. calculul la solicitarea compusă de încovoiere cu răsucire; - se calculează reacţiunile din reazeme, momentele încovoietoare de-a lungul arborelui M i, atât în plan orizontal MiH cât şi în plan vertical M iv ; - se calculează momentul încovoietor rezultant, M î conform relaţiei: Mi MiH MiV - se trasează diagrama momentului încovoietor rezultant şi de răsucire; - se calculează momentul echivalent,, utilizând teoria efortului unitar tangenţial maxim, rezultând pentru o secţiune oarecare i: M ech M ech,i i,i r i M M unde: este un coeficient ce ţine seama de modul de variaţie diferit pentru eforturile de încovoiere şi de răsucire. a

44 - se determină diametrele tronsoanelor i, ale arborelui în secţiunile cu valori maxime ale 3 Mech,i momentului echivalent: d 3 i ai verificarea la oboseală; Această verificare constă în determinarea coeficientului de siguranţă la oboseală, atât pentru tensiunile normale, c, cât şi pentru cele tangenţiale, c, respectiv a coeficient de siguranţă global, c, în secţiunile în care există concentratori de tensiuni, ţinându-se seama şi de alţi factori c c ca: dimensiuni, tehnologia de prelucrare etc. c a c c c verificarea la deformaţii de încovoiere şi de răsucire; - deformaţii la încovoiere: f f H fv Mr - deformaţii unghiulare specifice (raportată la unitatea de lungime) la răsucire: a G I verificarea la vibraţii. 5. Calculul asamblărilor sudate. a.) Tensiunile admisibile ale îmbinărilor sudate sunt determinate de cele ale pieselor de asamblat şi de cele ale materialului de adaos, de procesul tehnologic, de tratamentele termice şi mecanice ulterioare, fiind în general mai reduse decât rezistenţa pieselor de asamblat. Astfel, tensiunile admisibile ale sudurilor se determină cu relaţia: sa a unde: - a - este efortul unitar admisibil minim al materialelor pieselor sudate; - - coeficient de reducere ce depinde de metoda de sudare şi de natura solicitării, 1; b.) Dimensiunile secţiunii de calcul ( A s a l ), ale sudurii se stabilesc astfel: - grosimea de calcul, a: - în cazul sudurilor cap la cap, (figura 1), a s min, este grosimea minimă (s min s ) a tablelor sudate, neglijând supraînălţarea cusăturii a; p Fig.1. Fig. - în cazul sudurilor de colţ, (figura ), a reprezintă înălţimea triunghiului isoscel care se poate înscrie în secţiunea cusăturii, (pentru suduri convexe şi drepte a 0,7s, iar pentru suduri concave a 0,5s) - lungimea de calcul, l, definit prin relaţia: l l s -a; unde - l s este lungimea efectivă a cusăturii; c.) Calculul sudurilor: Suduri cap la cap solicitate la întindere de forţe axiale F s a A s

45 Suduri cap la cap solicitate la întindere şi forfecare de forţe axiale Fn F sin s A s a l Ft F sin s A a l s s s s,ech a Suduri cap la cap solicitate la încovoiere Mî l a s a ; Wzs sau W 6 zs a l Wzs 6 Calculul sudurilor de colţ: In cazul sudurilor de colţ, în secţiunile solicitate ale cusăturilor, apar tensiuni normale (de întindere sau de compresiune), şi tangenţiale perpendiculare pe direcţia cusăturii, respectiv paralele. Aceste tensiuni se calculează utilizând formulele cunoscute. Dacă aceste eforturi sunt prezente simultan, (solicitări compuse) se determină tensiunea echivalentă cu relaţia: ( s,ech // ) 6. Calculul asamblărilor prin pene paralele şi caneluri. Calculul asamblărilor prin pene paralele Aceste asamblări fac parte din categoria asamblărilor prin formă şi sunt realizate cu pene de formă paralelipipedică, în trei forme constructive conform STAS (figura 1), de secţiune dreptunghiulară constantă, lipsite de înclinări ale feţelor (pene paralele), care se sunt ajustate în locaş, fără strângere radială. ele fiind solicitate la forfecare şi la strivire. Schema de solicitare se prezintă în figura. Fig. 1 Fig. Din figura se observă forţa tangenţială F, ce acţionează asupra penei ca urmare a transmiterii de către arbore a momentului de răsucire M r. Forţa F se determină din relaţia: Mr F d

46 F F - Calculul penelor la strivire: s as (1) A h s l unde: A s este aria de strivire; - h, l înălţimea respectiv lungimea penei F F - Calculul penelor la forfecare: f af () Af b l unde: A f este aria de forfecare, iar b lăţimea penei. Penele fiind standardizate, dimensiunile b şi h se aleg din STAS în funcţie de diametrul d al arborelui, iar în cazul calculelor de dimensionare lungimea necesară l nec se determină cu relaţiile (1) şi (), alegându-se valoarea cea mai mare rezultată. Dacă este dată lăţimea butucului B, sau porţiunea de arbore unde se montează pana, se alege o lungime l =B - (5...10) mm. Dacă lungimea de pană rezultată din calcul este mai mare ca B, se vor monta două pene dispuse la Se pot monta maxim 3 pene dispuse echidistant (10 0 ) pe periferia arborelui, a căror lungime totală să fie mai mare decât necesară rezultată din calcul. 7. Proiectarea angrenajelor cilindrice. Etape. Mărimile geometrice ale roţilor dinţate cilindrice relaţii de calcul Etapele proiectării angrenajelor cilindrice sunt: - calculul de predimensionare al angrenajului din condiţia de rezistenţă la oboseală datorată solicitării de contact pe flancurile dinţilor, respectiv din condiţia de rezistenţă la oboseală datorată solicitării de încovoiere la baza dinţilor - calculul dimensiunilor geometrice şi a celor de control ale roţilor dinţate - calculul forţelor din angrenaj - calculul de verificare (rezistenţă) al angrenajului Principalele mărimi geometrice ale roţilor dinţate sunt următoarele: Mărime Relaţii de calcul. Recomandări Distanţa dintre axe a w Obţinută prin calculul de predimensionare Raportul de transmitere Impusă prin tema de proiectare Numărul de dinţi la pinion z 1 = min 17 Numărul de dinţi la roata dinţată condusă z inti z 1 a w Modulul m z1 z Distanţa de referinţă dintre axe mstas z1 z a (recalculată) a Unghiul de angrenare a w arccos cos0 a w Suma coeficienţilor de deplasare de invw inv0 x1 x z1 z profil tg 0 1, mz1, Diametrul de divizare d Diametrul de rostogolire d w 1, m z 1, cos cos * Diametrul de picior d d mh c x f 1, * * Înălţimea de referinţă a dintelui h h a c m 1, * a 0 w 1,

47 Diametrul de cap d d mh x a 1, Diametrul de bază db1, d1, cos0 Lăţimea danturii Pasul de divizare 0 = 0 0, c * =0,5, h * a 1 - elementele cremalierei de referinţă 8. Proiectarea lagărelor cu rulmenţi , * a 1, b a aw ; b1 b 0,1...1,5 m a 0,5...0,33 - coef. de lăţime p m În cazul cel mai general, un lagăr cu rulmenţi, se compune din următoarele elemente: rulmenţii (1), carcasa în care se montează aceştia (), sistemul de fixare axială a rulmenţilor (3), sistemul de etanşare (4), sistemul şi dispozitivele de ungere (5), capace de închidere (6). Proiectarea corectă a unui lagăr cu rulmenţi presupune următoarele: alegerea tipului rulmenţilor a variantei de rezemare, calculul mărimii acestora, fixarea axială şi etanşarea rulmenţilor. Alegerea tipului rulmenţilor. Alegerea tipului rulmenţilor se face ţinând seama de mai mulţi factori, dintre care cei mai importanţi sunt: mărimea şi direcţia de acţiune a forţelor care solicită lagărul, respectiv turaţia; Alegerea variantei de rezemare a rulmenţilor. O rezemare corectă a rulmenţilor trebuie să asigure fixarea lor radială şi axială, pe de altă parte trebuie să permită dilatarea termică şi deformaţiile de încovoiere ale acestora ca urmare a solicitărilor la care sunt supuşi. Calculul mărimii rulmenţilor constă în determinarea duratei de funcţionare a acestora p 6 C L10 L sau a durabilităţii acestora Lh : P 60n Unde: P sarcina dinamică echivalentă, iar C capacitatea dinamică echivalentă Fixarea axială a rulmenţilor. Inelele rulmenţilor care preiau încărcări axiale trebuie să se fixeze atât pe arbore cât şi în carcasă, pentru evitarea deplasării lor axiale într-un sigur sens sau în ambele sensuri. Se utilizează soluţii cu umăr de fixare pe arbore, inele elastice, piuliţe de rulmenţi, şaibe de fixare. Etanşarea lagărelor cu rulmenţi. Etanşarea lagărelor se face cu două scopuri şi anume: evitarea pătrunderii impurităţilor (praf, umiditate, vapori agresivi, particule solide metalice sau nemetalice) aflate în mediul de lucru al maşinii, respectiv evitarea scurgerii lubrifiantului din interiorul lagărului. Se utilizează soluţii ca, inele O, inele de pâslă, manşete de rotaţie, sau sisteme de etanşare fără contact. Disciplina: Echipamente mecanice industriale 1. Transportoare cu banda constructie, functionare, elemente de calcul. Destinaţie- pentru deplasarea sarcinilor în bucăţi sau vrac, pe direcţie orizontală sau înclinată sub un anumit unghi, care trebuie să fie mai mare decât unghiul de taluz al materialului. Unghiul de taluz() caracterizează mobilitatea materialelor granulare şi reprezintă unghiul maxim format între suprafaţa liberă a masei granulare a materialelor şi planul orizontal de aşezare al acestora. Elementele constructive ale unui transportor cu bandă sunt prezentate în fig.1.1: 1-buncăr de alimentare; -bandă de cauciuc; 3 role de sprijin; 4-plug pentru încărcare; 5-tambur de acţionare; 6-tambur de ghidare; 7-strucură metalică.

48 Fig.1.1 Elemente constructive ale unui transportor cu bandă Funcţionare : Materialul de transportat, depozitat în buncărul 1 cade pe suprafaţa benzii transportorului a cărui acţionare se realizează printr-un mecanism motor-reductor cuplat cu tamburul de antrenare 5 care transmite forţa de tracţiune datorită frecării dintre tobă şi bandă. Unghiul de înfăşurare al tobei pe bandă este de sau mai mare. În scopul asigurării aderenţei benzii pe tambur se utilizează dispozitive de întindere care pot fi de diferite tipuri constructive. Organul de tracţiune al transportorului este banda, care este sprijinită pe role inferioare şi superioare; ea poate avea în secţiune formă plată sau jgheab. Elementele de calcul ale transportoarelor cu bandă sunt: a) Constructive: - înclinarea transportorului; numărul de inserţii; lăţimea benzii; b) Funcţionale: - viteza de deplasare a benzii; productivitatea; puterea motorului electric de acţionare.. Concasoare cu fălci articulate - constructie, funcţionare, caracteristici tehnice Destinaţie: Concasoarele se folosesc în cazul în care trebuie să se obţină un amestec bine dispersat de particule mărunţite, fiind folosite în special la mărunţirea grosieră, dar în anumite cazuri şi la cea mijlocie. Caracteristica concasoarelor cu fălci - prinderea bucăţilor de material între două piese robuste de masă mare, ale căror suprafeţe prin apropiere exercită o forţă de compresiune asupra materialului. După modul de construcţie există mai multe tipuri de concasoare cu fălci dar cel mai frecvent utilizate sunt: concasorul cu mişcare simplă, oscilantă a fălcii (fig..1), concasorul cu mişcare complexă a fălcii (fig..). Fig..1 Concasor cu fălci cu articulaţie dublă şi mişcare oscilantă a fălcii Fig.. Concasor cu fălci cu articulaţie simplă şi mişcare complexă a fălcii Elementele constructive ale concasorul din fig..1 sunt: 1- falca fixă, - falca mobilă, 3- excentric, 4- bielă, 5- placa de presiune faţă, 6- placa de presiune spate, 7- suspensia fălcii mobile, A- alimentare, B- evacuare. Acest concasor este acţionat cu ajutorul unei articulaţii duble, astfel încât fiecare punct al fălcii mobile descrie o traiectorie circulară, cu centrul pe axa geometrică a suspensiei. Elementele constructive ale concasorului din fig.. sunt: 1- falca fixă, - falca mobilă, 3- excentric şi suspensie, 4- placa de presiune, n-sensul rotaţiei excentricului, A- alimentare, B- evacuare, < 90 o la concasare grosieră şi 90 o la concasare fină.

49 Funcţionare: La rotirea excentricului, falca execută o mişcare oscilantă şi în acelaşi timp, o mişcare plană complexă, plan-paralelă. Acest concasor este acţionat de o articulaţie simplă astfel încât fiecare punct de pe suprafaţa activă a fălcii mobile descrie câte o curbă închisă. La fiecare rotaţie, sensul forţelor care încarcă lagărele maşinii cu articulaţie simplă se schimbă. Pe măsură ce uzura lagărelor creşte, scade debitul concasorului şi fenomenele de uzură se accentuează. Cracteristicile tehnice ale unui concasor cu fălci sunt:unghiul dintre falca fixă şi cea mobilă (unghiul de atac), ;turaţia arborelui cotit, n ;debitul, Q. 3.Ciururi rotative cu tambur- construcţie, funcţionare Prepararea materiei prime destinată diverselor procese tehnologice (prepararea amestecurilor de formare, a amestecurilor de miez, etc.) impune folosirea acestora cu o anumită granulaţie, acest lucru presupunând realizarea unei clasări prin cernere. Cernerea este operaţia tehnologică prin care se separă una sau mai multe fracţiuni dintr-un amestec de particule de dimensiuni diferite. Cernerea mecanică se realizează cu ajutorul unor echipamente mecanice numite ciururi care sunt prevăzute cu un organ activ numit sită. Procesul de ciuruire cuprinde trei faze: stratificarea particulele fine de material străbat stratul de material până la sită; clasareacompararea statistică a mărimii particulelor cu mărimea ochiurilor sitei; trecerea reprezintă operaţia prin care particulele trec prin ochiurile sitei. În urma operaţiei de ciuruire se obţin două clase sau sorturi: refuzul- care nu trece prin suprafaţa de clasare; cernutul material cu dimensiuni mai mici decât ochiuile sitei. Ciururile rotative cu tambur - au suprafaţa de cernere sub formă de cilindru sau con; la cele de formă cilindrică există posibilitatea înclinării axei pentru asigurarea avansului materialului; la cele tronconice axa este orizontală şi mişcarea se transmite la aceasta cu ajutorul unui lanţ de la un grup motor reductor. Tamburul ciurului este realizată în construcţie sudată din oţel laminat, iar arborele tamburului se sprijină pe două lagăre prin intermediul unor rulmenţi axiali, oscilanţi, cu bile pe două rânduri. Schema cinematică a ciurului se prezintă în fig.3.1. Acest tip de ciur prezintă avantajul unor productivitaţi mari şi diminuarea posibilităţii de adunare a materialului pe suprafaţa de cernere. Fig. 3.1 Schema constructivă a ciurului rotativ 1- tambur; -jgheab de alimentare; 3 motor electric; 4 reductor; 5- roată dinţată; 6- lanţ. Funcţionare: Mişcarea se transmite de la notorul electric de acţionare 3 la reductorul 4, iar de aici printr-o transmisie cu lanţ şi roţi dinţate axului ciurului 1. Ciurul este alimentat cu material, din buncărul, iar în interiorul lui prin intermediul sitelor se realizează cernerea. 4. Echipamente mecanice pentru dozare - tipuri constructive Operaţia de dozare reprezintă procedeul de fracţionare după o anumită regulă a unei cantităţi de material, în cantităţi mai mici (doze, porţii) în condiţii specificate de domeniul concret de aplicaţie. Principalele tipuri constructive de dozatoare sunt: cu sertar cilindric, la care volumul dozat se determină prin volumul cutiei, fig.4.1; cu sector cilindric se prezintă în fig.4.; dozator cu buncăr cu cântar, fig.4.3; dozator vibrator, fig.4.4.

50 Fig.4.1 Dozator cu sertar 1- buncăr; - sertar; 3 cilindru pneumatic; 4- registru, 5- orificiul alimentatorul Fig.4. Dozator cu sector cilindric 1- buncăr; - sector circular; 3- obturator; 4- cilindru hidraulic Fig.4.3 Dozator cu buncăr 1- siloz de depozitare; - siloz de dozare; 3, 4- închizătoare cu fălci; 5,6 cilindrii pneumatici Fig.4.4 Tipuri de bază de transportoare vibratoare : a-cu mecanism bielă- manivelă; b-cu masă excentrică 1-mecanism de generare a vibraţiilor; - masa vibratoare cu jgheab de transportaror 5. Amestecătorul centrifug - construcţie, funcţionare Operaţia de preparare a amestecurilor de formare constă în învelirea granulelor refractare de nisip cu o peliculă cât mai omogena de liant, fenomen posibil, pe de o parte datorita mişcărilor complexe ale particulelor în amestecătoare, iar pe de alta parte datorită fenomenelor de absorbţie a liantului pe suprafaţa granulelor. Amestecătorul centrifug este un amestecător cu acţiune discontinuă, schema constructivă a acestuia se prezintă în fig.5.1. Funcţionare: Elementele componente ale amestecului sunt introduse într-o cuvă cilindrică, amestecarea acestora având loc ca urmare a acţiunii rolelor şi a plugurilor fixate pe un disc rotor care se deplasează într-o mişcare de rotaţie în jurul unui ax vertical. Mişcarea este transmisă axului vertical de la un grup motor-reductor prin intermediul unui angrenaj cu roţi dinţate conice. Rolele amestecătorului sunt în număr de două sau trei. Punctul de prindere al rolei de discul rotor are o poziţie excentrică, iar obada acestora este liberă şi poate executa o mişcare de rotaţie în jurul axului vertical al rolei, deplasându-se într-o mişcare de rostogolire pe amestec. În momentul acţionării în mişcare de rotaţie a discului rotor, rolele prinse de acesta, datorită forţelor centrifuge şi a montării excentrice apasă pe peretele vertical al cuvei, rostogolindu-se peste amestecul proiectat în această zonă de plugurile dispuse corespunzător. Amestecul proiectat de pluguri pe peretele vertical al cuvei este supus unei mişcări de rotaţie, luând naştere o forţă centrifugă de inerţie, care comprimă amestecul pe peretele cuvei.

51 Fig.5.1 Amestecător centrifug 1- cuvă; - disc rotor; 3- ax vertical; 4- pluguri; 5- rolă 6- căptuşeală de cauciuc; 7- orificii de evacuare a amestecului; 8- reductor; 9- motor electric de acţionare Dacă considerăm dispunerea amestecului pe peretele cuvei sub forma unor straturi, se observă că stratul exterior este puternic frânat în comparaţie cu următoarele. Astfel, viteza straturilor din exterior este mai mică decât viteza straturilor interioare. Aceasta se explică prin faptul că în procesul de amestecare are loc o alunecare a straturilor unul faţă de celălalt, deci frecare permanentă a amestecului, lucru care favorizează peliculizarea componentei cuarţoase cu liant. Acest tip de amestecător prezintă avantajul realizării unui amestec fără bulgări, de o calitate deosebită. 6. Schimbul de căldură în agregatele termice. Noţiuni de bază, mărimi caracteristice ale transferului de căldură. Noţiuni de bază Transmiterea căldurii reprezintă procesul de transfer al energiei interne în interiorul aceluiaşi sistem termodinamic, din zonele cu temperaturi mai mari spre zonele cu temperaturi mai mici, sau între sisteme diferite, aflate la temperaturi diferite, de la sistemul cu temperatură mai mare spre cel cu temperatură mai mică. În consecinţă, căldura poate fi identificată numai la graniţa dintre sistemele care interacţionează şi există numai atâta timp cât există o diferenţă de temperatură între acestea. Fiind o mărime de proces şi nu de stare nu este o diferenţială exactă. Transmiterea căldurii este un fenomen prin excelenţă ireversibil şi dependent de timp, fenomen care respectă principiile termodinamicii. Principiul I este respectat prin faptul că energia internă cedată de către sistemul mai cald este egală cu energia internă primită de către sistemul mai rece. Principiul al II-lea este de asemenea respectat având în vedere formularea lui Clausius referitoare la sensul spontan de trecere a căldurii: căldura trece spontan (de la sine) numai de la temperaturi ridicate spre temperaturi coborâte. Cercetările teoretice şi experimentale au pus în evidenţă caracterul deosebit de complex al acestui fenomen. Din această cauză, studiul transferului de căldură a fost împărţit în trei mari capitole, capitole corespunzătoare celor trei fenomene simple, principial diferite, de transmitere a căldurii şi anume: conducţia termică; convecţia termică; radiaţia termică. Conducţia termică - energia termică este transportată de la un punct al mediului spre altul prin intermediul interacţiunii dintre atomii şi moleculele materiei fără a fi implicată o mişcare în ansamblu a acesteia. Convecţia termică - reprezintă modul de transfer prin care energia termică este transportată de un fluid în mişcare, particulele fluidului acţionând ca nişte transportori de energie termică.

52 Radiaţia termică - energia termică se transmite datorită undelor electromagnetice şi nu necesită un suport material, dimpotrivă, cu cât mediul în care are loc transferul prin radiaţie este mai apropiat de vidul absolut, cu atât radiaţia termică este mai pregnantă. În majoritatea cazurilor reale, la transferul de căldură participă toate cele trei fenomene simple. Pentru a complica şi mai mult lucrurile constatăm că există situaţii în care apar transformări de fază (vaporizare, condensare, sublimare, etc.), fenomene ce se suprapun peste transmiterea căldurii. Acestea modifică foarte mult transferul de căldură, de aceea pentru a înţelege în profunzime aceste procese, se apelează deseori la cercetări experimentale. Mărimi caracteristice ale transferului de căldură Procesul de transfer de căldură este strâns legat de distribuţia temperaturii în mediul respectiv. Totalitatea valorilor de temperatură prin care se caracterizează punctele unui corp se numeşte câmp termic. Temperatura este o mărime termică de stare, scalară, care caracterizează gradul de încălzire al unui corp. La cazul general, temperabtura este o funcţie de timp şi de coordonatele punctului la care ne referim. Dacă temperatura variază în timp, câmpul termic se numeşte nestaţionar t 0. Dacă t temperatura nu variază în timp câmpul se numeşte staţionar (sau permanent 0 ). Locul geometric al punctelor care au aceiaşi temperatură se numeşte suprafaţă izotermă. Din definiţia acesteia rezultă că suprafeţele izoterme nu se intersectează. Fluxul de căldură (flux termic), notat Q, reprezintă energia termică ce se transferă printr-un corp sau prin suprafaţa unui corp (sistem) altui corp (sistem), în unitatea de timp. Densitate fluxului de căldură, notată căldură ce traversează unitatea de suprafaţă: Q E, [W] q, este o mărime vectorială şi reprezintă fluxul de Q q, [W/m ]. s 7. Transformarea energiei chimice în energie calorică. Clasificarea combustibililor. Clasificarea combustibililor Clasificarea combustibililor se face în principal după originea lor şi după starea lor de agregare. Ca atare, combustibilii de tot felul se împart în combustibili naturali şi artificiali, fiecare categorie, la rândul ei subîmpărţindu-se în combustibili solizi, lichizi şi gazoşi. 7.1.Combustibili solizi Combustibilii solizi pot fi împărţiţi în două mari categorii: a) naturali lemn, turbă, cărbune brun, huilă, antracit, etc.; b) artificiali cărbune de lemn, cocs, praf de cărbune, etc. Aceşti combustibili se obţin din combustibilii naturali prin diferite metode fizico-mecanice (îmbogăţire, clasare, brichetare, etc.) şi fizico-chimice (carbonizare, cocsificare, etc.). Combustibilii solizi naturali sunt de origine vegetală şi sunt caracterizaţi, în afară de datele analizei chimice elementare şi prin datele aşa numitei analize tehnice. Prin analiză tehnică se determină: - umiditatea; - materiile volatile;

53 - conţinutul de cenuşă; - conţinutul de sulf; - puterea calorifică. 7.. Combustibili lichizi a) Combustibil lichid natural este doar ţiţeiul, care în stare brută nu se foloseşte ca şi combustibil deoarece distilarea lui este mult mai economică. b) Ca şi combustibili lichizi artificiali avem produsele care rezultă în urma procesului de distilare a ţiţeiului. Dintre acestea putem amintii: motorina, combustibili lichizi uşori (c.l.u.), combustibili lichizi grei (c.l.g.) păcura. Câteva din proprietăţile fizice ale combustibililor lichizi sunt: - viscozitatea este importantă pentru transportul combustibililor lichizi prin conducte şi pulverizarea lor; - tensiunea superficială importantă în procesul de pulverizare a combustibililor lichizi pentru ardere; - densitatea cuprinsă între 0,86 1,06 kg/dm 3 ; - temperatura de inflamabilitate este temperatura cea mai joasă la care combustibilul emite o cantitate suficientă de vapori, pentru a forma un amestec inflamabil; - conţinutul de impurităţi mecanice trebuie să fie < 1 %, pentru a nu obtura conductele şi duzele arzătorului; - indicele de cocsare o măsură a depunerii de cocs pe capul arzătorului; - conţinutul de sulf trebuie să fie cât mai scăzut deoarece sulful este un element nociv pentru instalaţiile de ardere şi pentru procesele tehnologice, datorită faptului că prin ardere formează bioxid de sulf (SO ), care se combină cu apa şi formează acizi; - puterea calorifică - este mare ( kj/kg). Puterea calorifică reprezintă cantitatea de căldură care se degajă când arde o cantitate de combustibil egală cu unitatea. Se măsoară în [kcal/kg, kj/kg, kj/kmol, kj/m 3 N, etc.). puterea calorifică superioară reprezintă cantitatea de căldură degajată prin arderea completă a unei unităţi din acel combustibil, produsele de ardere fiind aduse a o temperatură mai mică de temperatura de condensare a vaporilor de apă (10 0 C); puterea calorifică inferioară reprezintă cantitatea de căldură degajată prin arderea completă a unei unităţi din acel combustibil, produsele de ardere fiind aduse a o temperatură superioară temperaturii de condensare a vaporilor de apă Combustibili gazoşi. La fel ca şi la combustibilii lichizi şi în cazul acestor combustibili avem: a) Combustibil gazos natural gazul metan; b) Combustibili gazoşi artificiali gazul de furnal, gazul de cocserie, gazul de generator, gazul de cubilou, etc. Aceşti combustibili prezintă unele avantaje faţă de ceilalţi combustibili prezentaţi până acum: - posibilitate mai bună de amestecare cu aerul necesar arderii; - arderea complectă, se poate realiza cu exces minim de aer; - transportul combustibilului la consumator se poare realiza mai uşor; - exploatarea instalaţiilor de ardere este mai uşoară şi mai sigură; - nu se produc reziduuri de ardere. Pe lângă aceste avantaje utilizarea combustibililor gazoşi prezintă şi unele dezavantaje: - prezintă pericol mai mare de explozie; - puterea calorifică este mai mică.

54 8. Transformarea energiei electrice în energie calorică. Încălzirea cu rezistori electrici şi prin inducţie. 8.1.Încălzirea cu rezistori electrici Acest procedeu are la bază transformarea energiei electrice în căldură conform legii lui Joule-Lennz. Astfel, la nivelul unui rezistor străbătut de curent electric se dezvoltă o cantitate de căldură Q r, care se poate calcula cu ajutorul relaţiei: U Q r R I, [W] (1) R unde: R rezistenţa rezistorului electric, []; I intensitatea curentului electric care circulă prin rezistor, [A]; U tensiunea aplicată rezistorului, [V]. Rezistenţa electrică a unui rezistor se poate determina cu ajutorul relaţiei: l R () S relaţie în care: - rezistivitatea materialului din care este executat rezistorul, [m]; 0 1 t r (3) 0 rezistivitatea materialului în condiţii standard, [m]; - coeficientul de dilatare a rezistorului, [grd -1 ]; t r temperatura la care se află rezistorul; l lungimea rezistorului, [m]; S aria secţiunii rezistorului, [m ]. În practica metalurgică se deosebesc două tipuri de încălzire cu ajutorul rezistorilor electrici: a) încălzire directă transformarea energiei electrice în căldură se face chiar la nivelul încărcăturii agregatului termic, aceasta constituind ea însăşi rezistorul electric al circuitului; b) încălzire indirectă transformarea energiei electrice în căldură se face la nivelul unor rezistori situaţi în afara încărcăturii, amplasaţi pe zidăria cuptorului. În primul caz, rezistorul fiind însăşi încărcătura, temperatura necesară procesului se asigură prin reglarea curentului care circulă prin încărcătură, astfel încât să se obţină temperatura finală de încălzire la suprafaţa încărcăturii. Pentru al doilea caz temperatura necesară procesului se asigură prin reglarea curentului prin rezistorii, dimensionaţi anterior, astfel încât aceştia să dezvolte cantitatea de căldură cerută de proces. 8.. Încălzirea prin inducţie Metoda constă în transformarea în căldură a energiei electromagnetice care ia naştere într-un conductor masiv, situat în câmpul magnetic variabil în timp, produs de o bobină (inductor). Conductorul masiv este însăşi încărcătura, iar încălzirea sau topirea are loc tot prin efectul Joule-Lenz, al curenţilor turbionari care apar în interiorul încărcăturii. Cantitatea de căldură dezvoltată prin inducţie electromagnetică se poate determina cu ajutorul relaţiei: Q i = P, [W] (4) şi conform literaturii de specialitate, în cazul în care încărcătura are formă cilindrică puterea P este dată de relaţia: 4 P 10 h unde: r raza încărcăturii cilindrice, [m]; h înălţimea încărcăturii cilindrice, [m]; r I s f, [W] (5)

55 I s curentul electric care circulă prin indus, [A]; f frecvenţa curentului electric care circulă prin inductor, [Hz]; - permeabilitatea magnetică a încărcăturii, [H/m]; - rezistivitatea electrică a încărcăturii, [m]. În cuptoarele şi instalaţiile de încălzire prin inducţie transformarea energiei electromagnetice în căldură se face în însăşi masa încărcăturii sau a pieselor de încălzit, ceea ce conferă acestui procedeu o viteză de încălzire superioară metodelor de încălzire indirectă. Faţă de încălzirea directă, prin rezistor, încălzirea prin inducţie prezintă marele avantaj că nu necesită contacte electrice, ceea ce simplifică mult construcţia instalaţiei şi permite utilizarea acestei metode în condiţiile producţiei automatizate în flux tehnologic, în vid sau în medii protectoare. Ca urmare a pătrunderii limitate a câmpului electromagnetic în straturile superficiale a pieselor, la frecvenţe ridicate se poate realiza o încălzire rapidă a suprafeţelor pieselor cu scopul călirii superficiale. Încălzirea prin inducţie se utilizează din ce în mai mult la topirea metalelor şi aliajelor sau la menţinerea lor în stare topită. Sub acţiunea forţelor electrodinamice sau de natură termică, metalul lichid este în continuă mişcare, ceea ce favorizează obţinerea unor compoziţii chimice omogene şi a unei încălziri uniforme. 9. Construcţia sistemelor de încălzire. Arzătoare şi injectoare. Clasificare Arzătoare Denumirea de arzător se foloseşte aproape în exclusivitate pentru instalaţiile de ardere a combustibililor gazoşi. Arzătoarele se aleg în funcţie de necesităţile impuse instalaţiei de ardere, pentru a se realiza următoarele deziderate: - menţinerea constantă a raportului cantităţilor de combustibil şi aer necesar arderii şi realizarea amestecării lor corespunzătoare; - realizarea în spaţiul de lucru a unei atmosfere oxidante, neutre sau reducătoare în funcţie de necesităţile procesului tehnologic; - realizarea unei arderi stabile în limitele necesare de reglaj ale sarcinii termice; - realizarea unei flăcări de o anumită lungime, rigiditate şi câmp de temperaturi, corespunzătoare dimensiunii spaţiului de ardere şi procesului tehnologic; - realizarea procesului de ardere cu randament ridicat (pierderi minime, prin ardere chimică incomplectă). Nu se poate vorbi de arzătoare universale care pot fi folosite în orice instalaţii de ardere. Rezultă astfel o varietate foarte mare de soluţii constructive de arzătoare în practica industrială. Clasificarea arzătoarelor pentru combustibili gazoşi Un prim criteriu de clasificare al arzătoarelor este după modul de realizare a amestecului dintre gaz şi aer: - arzătoare cu amestecare interioară (cu pre-amestecare) care pot fi: - cu pre-amestecare complectă amestecul aer-gaz se realizează în interiorul arzătorului, la ieşirea din arzător se obţine un amestec combustibil cu 1; - cu pre-amestecare parţială numai o parte din aerul necesar arderii este amestecat cu combustibilul în interiorul arzătorului ( <1), restul fiind introdus separat în spaţiul de ardere; - arzătoare cu amestecare exterioară la care aerul şi combustibilul se introduc în fluxuri separate în spaţiul de ardere, amestecarea realizându-se în spaţiul focarului. După modul de introducere a aerului în instalaţia de ardere, arzătoarele pot fi: - arzătoare cu aer inspirat datorită tirajului din focar; - arzătoare cu autoaspiraţie, în care aerul este parţial sau total aspirat prin ejecţie datorită energiei cinetice a gazului; - arzătoare cu aer insuflat cu ajutorul ventilatoarelor.

56 După modul cum se realizează arderea: - arzătoare cu flacără, la care arderea are loc cu flacără vizibilă în spaţiul focarului; - arzătoare fără flacără, la care arderea are loc în tunele din material refractar, amplasate înainte de spaţiul de lucru al focarului. După valoarea suprapresiunii gazelor combustibile înainte de arzător: - arzătoare de joasă presiune p g < N/m ; - arzătoare de presiune redusă N/m < p g < 10 5 N/m ; - arzătoare de presiune medie 10 5 N/m < p g < N/m ; - arzătoare de presiune înaltă p g > N/m ; După puterea calorifică a gazelor combustibile: - arzătoare pentru gaze sărace (gaz de furnal, de generator etc.); - arzătoare pentru gaze bogate (gaze naturale, lichefiate). 9.. Injectoare Injectoarele sau arzătoarele de combustibil lichid au o funcţie suplimentară, şi anume, transformarea jetului continuu de lichid în particule foarte fine, fenomen cunoscut sub numele de pulverizare. De gradul de pulverizare depinde, în cea mai mare măsură, randamentul arderii deoarece cu cât gradul de pulverizare este mai ridicat cu atât se realizează o ardere mai bună. În funcţie de modul cum se realizează pulverizarea injectoarele se clasifică astfel: - injectoare cu pulverizare mecanică caracterizate prin faptul că pulverizarea combustibilului lichid se efectuează pe baza energiei cinetice a vânei de lichid sub presiune care ţâşneşte cu viteză mare printr-un orificiu de diametru mic, numit duză; - injectoare cu agent de pulverizare care pot fi: - injectoare pneumatice cu aer sau abur la care pulverizarea combustibilului se realizează pe seama energiei cinetice a fluidului auxiliar destins într-un ajutaj; - injectoare pneumo-mecanice care realizează pulverizarea combustibilului folosind atât energia cinetică a vânei de lichid sub presiune, cât şi energia cinetică a lichidului auxiliar; - injectoare cu gazeificare concepute astfel încât combustibilul lichid încălzit la temperaturi ridicate, să se vaporizeze şi să se gazeifice într-o cameră specială; - injectoare cu pulverizare ultrasonică caracterizate prin faptul că efectul de pulverizare se obţine pe seama energiei undelor ultrasonice. 10.Recuperarea căldurii produselor de ardere. Efectele preîncălzirii aerului de combustie. Prin preîncălzirea aerului de combustie se economiseşte combustibil, întrucât creşte ponderea capitolului de bilanţ termic căldura iniţială a aerului de combustie şi scade cea a capitolului căldura de ardere a combustibilului. Calculul economiei de combustibil B ce se realizează prin trecerea funcţionării unui cuptor de la arderea debitului de combustibil B cu aer rece (a cărui entalpie iniţială o neglijăm) la arderea cu aer preîncălzit la temperatura t a respectiv având entalpia iniţială i a, se face scriind că aportul de căldură al combustibilului economisit este acoperit de cel al aerului preîncălzit, adică : B H i = L(B - B)i a () unde: H i - puterea calorifică a combustibilului ; L - aerul necesar arderii; B economia de combustibil; Relaţia (6.1) mai poate fi scrisă sub forma : B(H i + L i a ) =L B i a (3) de unde rezultă expresia de calcul a economiei de combustibil :

57 B B (4) Hi 1 1 L ia Întrucât raportul H i /L este o caracteristică a fiecărui combustibil, rezultă că economia de combustibil este cu atât mai mare cu cât are o valoare mai mare entalpia i a a aerului preîncălzit, adică cu cât aerul este preîncălzit la temperatură mai ridicată. Economia relativă de combustibil se determină cu relaţia : B 1 100, [%] (5) B Hi 1 1 L ia Creşterea temperaturii de ardere a combustibilului. Temperatura de ardere, cu aer preîncălzit, a unui combustibil de putere calorifică H i [kj/kg)] se exprimă cu relaţia : Hi Qa Tard, [K] (6) c V unde : Q a - cantitatea de căldură adusă de aerul preîncălzit necesar arderii cantităţii unitare de combustibil, [kj/kg]; V g - volumul produselor arderii cantităţii unitare de combustibil, [m 3 N /kg]; c g - căldura specifică a acestor produse de ardere (gaze arse), [kj/(m 3 N K)]. La arderea combustibilului cu aer rece Q a 0, deci temperatura de ardere creşte prin preîncălzirea aerului de combustie. Acest efect este mai pregnant la combustibilii săraci (cu putere calorifică mică). Creşterea temperaturii de ardere atrage după sine şi creşterea temperaturii cuptorului. Dacă acest lucru nu este dorit atunci el poate fi contracarat prin mărirea coeficientului de exces de aer sau chiar prin aspirare de aer fals în cuptor. Această măsură poate fi aplicată şi din considerentul că, prin reducerea debitului de combustibil scade şi debitul gazelor de ardere, fapt ce ar putea înrăutăţi circulaţia gazelor în incinta de lucru a cuptorului (acest efect poate fi compensat şi prin reducerea volumului incintei). Creşterea vitezei de ardere a combustibilului. Prin folosirea aerului de combustie preîncălzit, crescând temperatura de ardere se măreşte şi reactivitatea chimică a componenţilor participanţi la ardere, deci creşte viteza de ardere. Aceasta are efecte favorabile, deoarece asigură arderea mai completă a combustibilului (excesul de aer poate fi redus la minim) şi scade lungimea flăcării. Disciplina: MANAGEMENTUL APROVIZIONĂRII ŞI DESFACERII 1. La ce serveşte exprimarea în unităţi fizice sau valorice a stocului de producţie? Stocurile de producţie se exprimă în diferite mărimi şi unităţi de evaluare fizică şi valorică, în funcţie de necesitatea corelării lor cu alţi indicatori; o primă formă de exprimare este în unităţi naturale (tone, kg, buc., m.p., m.c. etc.) şi serveşte la estimarea fizică a potenţialului de producţie, de lucrări sau servicii, care se poate realiza din cantitatea stocată la o resursă definită. Pe aceeaşi bază, se asigură determinarea necesarului de spaţii pentru depozitare, a necesarului de mobilier sau de alte utilaje, dispozitive, instalaţii pentru dotare, a necesarului de forţă de muncă din depozite. Stocurile fizice stau la baza comensurării valorice a resurselor materiale stocate şi evidenţierii astfel a fondurilor financiare şi valutare care au servit la cumpărarea lor. A doua formă de exprimare este cea valorică (în lei, mii lei, mil.lei) prin care se asigură evaluarea resurselor financiare şi valutare antrenate de formarea stocurilor de producţie şi, prin aceasta, stabilirea impozitelor, taxelor de asigurare, ca şi a dobânzilor care trebuie plătite. Exprimarea valorică permite, totodată, stabilirea, prin însumare, a stocurilor totale, indiferent de tipul resursei materiale, determinarea capitalului circulant aferent materiilor prime g g

58 şi materialelor, a vitezei de rotaţie, a volumului de credite necesar, a cheltuielilor de stocare al căror nivel se calculează în raport cu valoarea medie a stocului de producţie. Expresia valorică este rezultatul produsului dintre stocul de producţie fizic, pentru fiecare tip de resursă materială, şi preţul de aprovizionare aferent (calculat prin însumarea preţului de cumpărare cu cheltuielile necesare aducerii materialelor în unitatea economică şi pe care aceasta le suportă direct).. Care sunt obiectivele de urmărit în conducerea proceselor de stocare. Obiectivele de urmărit în conducerea proceselor de stocare sunt următoarele: formarea unor stocuri minim necesare, asortate, care, prin dimensiune, să asigure desfăşurarea normală, la parametrii proiectaţi, a activităţii de ansamblu a unităţilor economice prin alimentarea continuă a subunităţilor şi punctelor de consum în condiţiile unui efort (cost) de stocare cât mai mic; menţinerea stocurilor efective în limitele estimate; prevenirea fenomenelor de lipsă de resurse materiale în stoc şi de suprastocare, de formare a stocurilor cu mişcare lentă sau fără mişcare; păstrarea integrităţii calitative, a caracteristicilor fizico-chimice a resurselor pe timpul stocării; satisfacerea pe seama stocurilor constituite a cererilor pentru consum, cele ale clienţilor în strictă corelaţie cu politica adoptată de conducerea firmei (admiterea sau nu pe anumite perioade de timp a lipsei de stoc sau a suprastocării). 3. Ce decizii trebuie luate în cazul manifestării fenomenului de lipsă de resurse în stoc? Lipsa de resurse în stoc implică, după caz, stabilirea unor decizii de genul: impulsionarea furnizorilor, parteneri iniţiali de relaţii de vânzare-cumpărare, pentru livrarea la termenul prestabilit sau cu anticipaţie a loturilor de resurse materiale comandate, contractate sau solicitate; reconstituirea urgentă a stocului, indiferent de efortul necesar şi sursa de provenienţă; aprobarea consumului din stocul de siguranţă, dacă este format; apelarea unor resurse substituente (înlocuitoare); acceptarea lipsei de stoc prin renunţarea sau reprogramarea fabricaţiei produselor aflate sub incidenţa acţiunii ş.a.; 4. Nominalizaţi căile de acţiune pentru folosirea economică a resurselor materiale şi energetice. Căile de acţiune pentru folosirea economică a resurselor materiale şi energetice sunt: fundamentarea tehnico-economică a indicatorilor de consum şi valorificare a resurselor materiale şi energetice; ridicarea nivelului tehnic şi calitativ al produselor, lucrărilor şi prestaţiilor; modernizarea structurii producţiei din profilul de fabricaţie; folosirea înlocuitorilor (de calitate şi mai economici) pentru resursele materiale clasice; extinderea tipizării şi standardizării pieselor, reperelor, subansamblelor, tehnologiilor şi construcţiilor; recuperarea, recondiţionarea şi valorificarea internă sau prin vânzare la terţi utilizatori a resurselor materiale refolosibile ş.a. 5. Care sunt funcţiile pe care le îndeplinesc indicatorii de consum şi valorificare? Principalele funcţii specifice indicatorilor de consum şi valorificare sunt, în general, următoarele: Indicatorii de consum reprezintă instrumente tehnico-economice justificative de bază folosite în dimensionarea volumului şi structurii necesităţilor de materiale, pentru

59 fundamentarea planului şi programelor de aprovizionare materială, a planului costurilor de producţie, a altor secţiuni de plan. Indicatorii de consum reprezintă instrumente determinante, stimulatoare şi de cointeresare, pentru folosirea economică a resurselor materiale şi energetice; fiind limite maxime de consum stabilite pe bază de documentaţie tehnico-economică justificativă, aceşti indicatori impun lucrătorilor de la toate punctele de prelucrare-consum să acţioneze responsabil şi să aplice toate măsurile care asigură încadrarea în niveluri prestabilite sau care permit reducerea consumurilor şi, deci, folosirea mai economică a resurselor materiale şi energetice. Indicatorii de consum reprezintă instrumente utile de mare eficacitate practică pentru urmărirea, controlul, analiza şi evaluarea modului de folosire a resurselor materiale şi energetice la nivelul fiecărui punct de prelucrare-consum din structura organizatorică a unităţilor economice (nivelurile acestora, fundamentate prin documentaţie tehnicoeconomică, reprezentând baza de raportare a consumurilor specifice efective înregistrate pe fiecare loc de muncă); Indicatorii de valorificare reprezintă instrumente utile pentru evidenţierea, într-o formă sintetică, concentrată şi expresivă, a modului de valorificare a resurselor materiale şi energetice la nivelul unităţii economice şi al structurilor sale interne. Indicatorii de consum şi valorificare servesc ca instrumente esenţiale în analiza comparativă a condiţiilor materiale în care sunt realizate produsele, lucrările şi serviciile de către o unitate economică (interesată în efectuarea unei asemenea acţiuni) în raport cu unităţi similare din ţară sau de pe plan internaţional. 6. Definiţi obiectivul de bază al strategiei de aprovizionare. Obiectivul de bază al strategiei în aprovizionare este: acoperirea (asigurarea) completă şi complexă a cererilor de consum ale întreprinderii, cu resurse materiale de calitate, ritmic şi la timp, în condiţiile unei stricte corelaţii a momentelor calendaristice de aducere a acestora cu cele la care se manifestă consumul lor, asigurate de la furnizori care practică preţuri de vânzare avantajoase, prezintă grad ridicat de certitudine în livrări, care antrenează pentru achiziţie, transport şi stocare un cost minim. 7. Care sunt criteriile obiective de apreciere a furnizorilor reali? Criterii obiective de apreciere a furnizorilor reali (curenţi, existenţi) se consideră: modul de derulare a livrărilor anterioare; se analizează, de fapt, dacă s-au înregistrat abateri faţă de termenele de livrare precizate în contractul comercial sau stabilite de comun acord cu furnizorul. modul de respectare a condiţiilor referitoare la cantitatea comandată, sortimentaţia prevăzută, calitatea solicitată. În funcţie de aceste elemente se stabileşte potenţialul de livrare al furnizorului. evoluţia în timp a preţurilor de vânzare, un furnizor ale căror preţuri au o evoluţie neregulată, poate să aibă realizări inconstante şi din alte puncte de vedere. 8. Ce reprezintă managementul desfacerii? Managementul desfacerii produselor reprezintă activitatea prin care se asigură vânzarea rezultatelor producţiei. Acţiunea implică stabilirea căilor, formelor şi modalităţilor prin care urmează a fi vândute produsele fabricate, ca şi a pieţelor care pot constitui sfera de desfacere. Prin desfacerea produselor (vânzarea lor) se încheie practic circuitul economic al întreprinderii (Figura 1).

60 Circuitul economic al întreprinderii industriale Faze Figura 1 9. Definiţi volumul desfacerilor. Volumul desfacerilor exprimă cantitatea de produse care se prevede pentru livrarevânzare diferiţilor clienţi într-o perioadă de gestiune definită (an, semestru, trimestru, lună). Acest indicator se determină pe fiecare tip, sortiment sau variantă constructivă de produs şi pe total producţie, fizic şi valoric, pornind de la raportul dintre cerere şi ofertă. Pentru unităţile de producţie industrială, volumul desfacerilor (vânzărilor) reprezintă indicatorul de bază care defineşte nivelul cifrei de afaceri al acestora; fiind element de calcul, prin el se estimează partea determinantă a nivelului veniturilor (se are în vedere că unitatea de producţie industrială mai poate realiza venituri şi din alte activităţi - unele fiind cu caracter excepţional). Modul de estimare a volumului de desfacere se realizează diferit pentru produsele unicat, de serie mică sau mijlocie faţă de cele cu fabricaţia în serie mare sau în masă, pentru produsele specifice unor anumite categorii de consumuri faţă de cele cu utilitate generală, pentru cele cu ciclul lung de fabricaţie faţă de cele cu ciclul scurt de producţie, pentru produsele destinate unei pieţe. În consecinţă, pentru produsele comandate în cantităţi mici sau unicat, fără repetabilitate a fabricaţiei, sau a căror producţie în cantităţi mai mari decât cele comandate nu se justifică economic, volumul de desfacere sau al vânzărilor (V d ) se va dimensiona prin simpla însumare a cantităţilor comandate de clienţi pe tipuri, sortimente şi variante constructive de produse (Q ci ) cu ajutorul relaţiei: V d = ΣQ ci 10. Precizaţi factorii care determină necesitatea testării agenţilor economici. Factorii care determină necesitatea testării partenerilor înaintea pornirii unei afaceri sunt: În primul rând, numărul mare de agenţi economici care acţionează pe piaţă, apariţia, transformarea sau dispariţia frecventă a unor firme (ceea ce determină măsuri obligatorii de protecţie, în general, faţă de partenerii necunoscuţi în special, cu privire la condiţiile perfectării unor afaceri). În al doilea rând, necesitatea testării credibilităţii partenerilor este dictată de fluctuaţia situaţiei economico-financiare a firmelor, chiar şi a celor mai mari şi mai solide, care constituie un fenomen frecvent. Agenţii comerciali cu o situaţie foarte solidă, solvabili, platnici la termen, pot evolua rapid spre o stare de insolvanţă, după cum şi fluxul invers este deseori întâlnit. Ca urmare, chiar şi în cazul unor relaţii tradiţionale (de durată) cu parteneri cunoscuţi, apare necesitatea verificării credibilităţii lor înaintea încheierii unor afaceri. În al treilea rând, insolvabilitatea se propagă foarte uşor în lanţ, întocmai ca un lichid în vasele comunicante. În economia de piaţă, insolvabilitatea este reală, aceasta nu poate fi deblocată prin măsuri decise de administraţie, ducând astfel la lichidare sau faliment. Acest pericol, al propagării în lanţ a insolvabilităţii, accentuează foarte mult importanţa testării credibilităţii partenerilor de afaceri.

61 Disciplina - Managementul producţiei si serviciilor 1. PROCESUL DE PRODUCŢIE: NOŢIUNE, TIPOLOGIE, FACTORI DE INFLUENŢĂ. Producţia este activitatea socială în care oamenii cu ajutorul mijloacelor de producţie, exploatează şi modifică elemente din natură în vederea realizării de bunuri materiale destinate necesităţilor de consum. Orice unitate de producţie are ca obiectiv principal producerea de bunuri materiale şi servicii care se realizează prin desfăşurarea unor procese de producţie. Conţinutul activităţii de producţie are un caracter complex şi cuprinde atât activităţi de fabricaţie propriu-zise cât şi activităţi de laborator, de cercetare şi asimilare în fabricaţie a noilor produse etc. Fabricaţia este o activitate de producţie care transformă materiile prime în produse finite de un nivel calitativ cât mai ridicat şi cu costuri cât mai reduse. Procesul de producţie este format din: procesul tehnologic ; procesul de muncă. Procesul tehnologic este format din ansamblul operaţiilor tehnologice prin care se realizează un produs sau repere componente ale acestuia. Procesul tehnologic modifică atât forma şi structura cât şi compoziţia chimică a diverselor materii prime pe care le prelucrează. Procesele de muncă sunt acele procese prin care factorul uman acţionează asupra obiectelor muncii cu ajutorul unor mijloace de muncă. Pe lângă procesele de muncă şi tehnologice în unele ramuri industriale există şi procese naturale în cadrul cărora obiectele muncii suferă transformări fizice şi chimice sub acţiunea unor factori naturali. Procesele de producţie sunt: elementare; complexe. Procesele de producţie elementare sunt acele procese prin care produsul finit se obţine printr-o singură operaţie tehnologică. Procesele de producţie complexe există atunci când asupra obiectelor muncii se execută mai multe operaţii tehnologice. Cele mai utilizate criterii de grupare a proceselor de producţie sunt: 1. după modul de participare la obţinerea produsului finit;. după gradul de continuitate; 3. după modul de obţinere a produsului finit; 4. după gradul de periodicitate; 5. după natura tehnologică. 1. În funcţie de modul cum participă la realizarea produsului finit procesele de producţie sunt: 1.a. procese de producţie de bază: transformă materiile prime şi materiale în produse finite care constituie obiectul activităţii de bază al întreprinderii, pot fi la rândul lor: procese de bază pregătitoare; procese de bază prelucrătoare; procese de montaj-finisaj. 1.b. procese de producţie auxiliare: asigură obţinere unor produse sau lucrări care nu constituie obiectul activităţii de bază al întreprinderii, dar care asigura buna funcţionare a proceselor de producţie de bază - procesele de reparare a utilajelor şi echipamentelor, de obţinere a SDV-urilor necesare în procesele de producţie de bază, de obţinere a diferitelor feluri de energie etc 1.c.procese de producţie de servire: asigură obţinerea unor servicii care nu constituie obiectul activităţii de bază al întreprinderii, dar ajută la buna desfăşurare a proceselor de producţie de bază şi auxiliare-procesele de transport intern, de depozitare sau de transport a diferitelor feluri de energie pe cabluri sau conducte. 1.d. procese de producţie anexă.

62 . După gradul de continuitate procesele de producţie sunt:.a. procese de producţie continue: se caracterizează prin aceea că asigură o transformare continuă a materiilor prime în produse finite în instalaţii de aparatură, pe tot parcursul fluxului de producţie parametrii tehnologici având aceleaşi valori..b. procese de producţie periodice: se caracterizează prin aceea că produsele sunt elaborate sub formă de şarje la distanţe de timp egale cu timpul necesar pentru elaborarea unei şarje. 3. După modul de obţinere a produselor finite din materia primă procesele de producţie sunt: 3.a. procese de producţie directe: se caracterizează prin aceea că produsul finit se obţine ca urmare a executării unor operaţii succesive asupra aceleiaşi materii prime - procese de obţinere a produselor lactate, de obţinere a zahărului etc. 3.b. procese de producţie sintetice: conduc la obţinerea produsului finit după prelucrarea succesivă a mai multor materii prime - procese de producţie din construcţii de maşini, confecţii, industria alimentară etc.; 3.c. procese de producţie analitice: conduc la obţinerea a mai multor produse finite în urma unor prelucrări succesive a unei singure materii prime - procesele de producţie din petrochimie, rafinării etc. 4. După gradul de periodicitate procesele de producţie sunt: 4.a. ciclice: au caracter repetitiv şi sunt specifice tipului de producţie de serie mare sau de masă. În cadrul acestor procese prelucrarea produselor se face pe loturi de fabricaţie sau sub formă de şarje. 4.b. neciclice: se repetă la perioade mari de timp şi sunt specifice pentru tipul de producţie de serie mica sau unicate. 5. În funcţie de natura tehnologică a operaţiilor, procesele de producţie sunt: 5.a. procese chimice: se efectuează în instalaţii capsulate în cadrul cărora materiile prime se transformă în urma unor reacţii chimice sau termochimice-procese din industria aluminiului, a maselor plastice, a petrolului etc. 5.b. procese de schimbare a configuraţiei: au la bază operaţii de prelucrare mecanică a materiilor prime cu ajutorul unor maşini sau agregate tehnologice -procese de strunjire, rectificare, frezare etc. 5.c. procese de asamblare: asigură sudura, lipirea sau montajul unor subansamble în vederea obţinerii produsului finit. 5.d. procese de transport: asigură deplasarea materiilor şi materialelor de la un loc de muncă la altul în interiorul întreprinderii Modul de organizare a procesului de producţie este influenţat de o serie de factori, dintre care cei mai importanţi sunt: 1. felul materiilor prime folosite;. caracterul produsului finit; 3. felul procesului tehnologic utilizat; 4. volumul producţiei fabricate etc. 1. Felul materiilor prime folosite determină gruparea proceselor de şi grupa proceselor de producţie prelucrătoare.. Felul produsului finit prin particularităţile de ordin constructiv sau prin forma şi proprietăţile sale determină o anumită organizare a procesului de producţie. Produsele finite pot fi grupate în două mari grupe: produse omogene, care au caracteristici identice în toată masa produsului şi produse eterogene, cu proprietăţi diferite în masa produsului. 3.Felul procesului tehnologic utilizat determină un anumit fel de operaţii tehnologice, executate într-o anumită succesiune, anumite utilaje şi forţa de muncă de un anumit nivel de calificare. Deoarece un anumit produs poate fi realizat prin două sau mai multe variante de proces tehnologic, se pune problema alegerii acelei variante de proces tehnologic, care să conducă la obţinerea unor produse de calitate superioară şi cu cheltuieli cât mai reduse.

63 . METODE DE DIMENSIONARE A SUPRAFEŢELOR DE PRODUCŢIE. În urma analizei modului de organizare a procesului de producţie poate rezulta necesitatea unor modificări de fluxuri tehnologice sau de amplasări sau reamplasări de utilaje. În acest caz este nevoie să se facă o dimensionare judicioasă a suprafeţelor de producţie. Pentru aceasta se folosesc mai multe metode dintre care mai utilizate sunt următoarele: 1.metoda pe bază de calcul;. metoda prin elaborarea unui proiect sumar; 3. metoda pe baza tendinţei coeficienţilor şi a extrapolării. 1. Metoda pe bază de calcul constă în stabilirea necesarului de maşini, utilaje şi instalaţii şi a necesarului de suprafaţă pentru fiecare tip de utilaj sau instalaţie în parte. În final se calculează suprafaţa pe total grupă de utilaje prin înmulţirea normativului de suprafaţă şi numărul de utilaje de acelaşi tip. Determinarea necesarului de maşini, utilaje sau instalaţii se poate face prin utilizarea unor relaţii de calcul specifice. Acestea sunt diferenţiate după cum utilajele sunt de prelucrare mecanică, elaborează şarje sau sunt folosite în turnătorii. Pentru utilajele din prelucrări mecanice numărul acestora se determină cu ajutorul relaţiei: n Qi tni i1 Nu (1) K T ni d Q i - cantitatea de produse de tipul i; tni - norma de timp pe unitatea de produs i; K - coeficientul de îndeplinire a normelor pentru produsul i; ni Td - timpul disponibil al utilajului. Pentru utilajele care elaborează şarje, necesarul acestora se stabileşte cu ajutorul relaţiei: Q Nu () Td Gmp K p ds Q - cantitatea de produse care trebuie fabricată; Gmp - greutatea materiei prime care intră o singură dată în instalaţie; K p - coeficientul de transformare din materie primă în produs finit; ds - durata de elaborare a unei şarje. În turnatorii necesarul de instalaţii de turnare se determină cu ajutorul relaţiei: Q Nu (3) N p Nrama Td rama ora Q - cantitatea de produse care va fi turnată în rame; N p - numărul produselor care se formează pe o ramă de turnare; rama N rama - numărul de rame realizate într-o oră. ora Calculul necesarului de suprafaţă se face pornind de la fiecare utilaj în parte pentru care se calculează suprafaţa totala de producţie după relaţia: St Ss Sg Se (4) Ss- suprafaţa statică reprezintă suprafaţa pe care se aşează efectiv utilajul, putându-se determina în funcţie de dimensiunile acestuia;

64 Sg- suprafaţa de gravitaţie este necesară pentru servirea de către muncitor a locurilor de muncă, sau pentru depozitarea materialelor. Această suprafaţă se determină după relaţia: S S N (5) g s N - numărul laturilor din care poate fi servit utilajul de către muncitor; Se- suprafaţa de evoluţie - este necesară pentru deplasarea personalului din secţie şi pentru efectuarea diferitelor transporturi şi se determină cu ajutorul următoarei relaţii: Se S s Sg K (6) K - este un coeficient de suprafaţă, ale cărui valori sunt cuprinse între 0,05 şi 3 în funcţie de specificul locului de munca.. Metoda pe baza unui proiect sumar constă în aceea că se elaborează un proiect de detaliu care să ofere o primă orientare asupra spaţiilor necesare în funcţie de soluţiile de amplasare adoptate, soluţiilor adoptate. Dimensionarea spaţiilor pe baza normativelor de utilizare a spaţiului se foloseşte în mod frecvent în cazul în care anumite tipuri de suprafeţe se repetă de la un proiect la altul. În concluzie, folosirea acestei metode se bazează pe normativele existente pentru diferitele maşini sau utilaje. Astfel, pentru maşinile mici este necesară o suprafaţă de 10-1 mp, pentru cele mijlocii 15-5 mp, iar pentru cele mari mp. La fel se stabileşte suprafaţa de producţie necesară pentru activităţii de control tehnic de calitate sau auxiliare. 3. Metoda pe baza tendinţei coeficienţilor sau a extrapolării. Pe baza acestei metode se pot determina indicatori precum raportul dintre suprafaţa utilă şi suprafaţa totala, sau între suprafaţa construită şi cea utilă etc. Suprafeţele de producţie se pot determina şi prin extrapolare, adică ţinându-se seama de tendinţa acestor coeficienţi şi necesarul de suprafaţă estimat într-o perioadă viitoare. 3.TIPUL DE PRODUCŢIE: NOŢIUNE, TIPOLOGIE, IMPORTANŢĂ. Tipul de producţie este o stare organizaţională determinată denomenclatorul de produse ce urmează a fi prelucrat, volumul producţiei fabricate,gradul de specializare al întreprinderii şi modul de deplasare a produselor de la un loc de muncă la altul. În întreprinderile de producţie în funcţie de ansamblul acestor factori există trei tipuri de producţie şi anume: 1) tipul de producţie în masă; ) tipul de producţie în serie; 3) tipul de producţie individual. Existenţa în cadrul întreprinderii a unui tip de producţie sau altul determină în mod esenţial asupra metodelor de organizare a producţiei şi a muncii, a managementului, a activităţii de pregătire a fabricaţiei noilor produse şi a metodelor de evidenţă şi control a producţiei. Astfel, pentru tipul de producţie de serie mare şi de masă, metoda de organizare a producţiei este sub forma liniilor de producţie în flux, iar pentru tipul de producţie de serie mică şi individuală organizarea producţiei se face sub forma grupelor omogene de maşini. Pentru tipul de producţie de serie mijlocie se folosesc elemente din cele două metode prezentate anterior. Practica arata însă, ca în cadrul întreprinderilor de producţie industrială nu există un tip sau altul de producţie în formele prezentate, ci în cele mai multe cazuri pot să coexiste elemente comune din cele trei tipuri de producţie. În acest caz, metoda de organizare a producţiei va fi adecvată tipului de producţie care are cea mai mare pondere în întreprindere, precum şi în funcţie de condiţiile concrete existente. 1. Tipul de producţie de masă

65 În cadrul întreprinderilor de producţie tipul de producţie de masă ocupă încă o pondere însemnată. Acest tip de producţie se caracterizează prin următoarele: a. fabricarea unei nomenclaturi reduse de produse, în mod neîntrerupt şi în cantităţi mari sau foarte mari; b. specializare înaltă atât la nivelul locurilor de muncă, cât şi la nivelul întreprinderii; c. deplasarea produselor de la un loc de muncă la altul se face bucată cu bucată, în mod continuu cu ajutorul unor mijloace de transport specifice, cu deplasare continuă de felul benzilor rulante, conveiere sau planuri înclinate; d. din punct de vedere organizatoric, locurile de muncă şi forţa de muncă care le utilizează au un grad înalt de specializare fiind amplasate în succesiunea operaţiilor tehnologice sub forma liniilor de producţie în flux; Tipul de producţie de masă creează condiţii foarte bune pentru folosirea pe scară largă a proceselor de producţie automatizate, cu efecte deosebite în creşterea eficienţei economice a întreprinderii..tipul de producţie în serie Caracteristici: a. acest tip de producţie este specific întreprinderilor care fabrică o nomenclatură relativ largă de produse, în mod periodic şi în loturi de fabricaţie de mărime mare, mica sau mijlocie; b. gradul de specializare al întreprinderii sau locurilor de muncă este mai redus decât la tipul de serie mare, fiind mai ridicat sau mai scăzut în funcţie de mărimea seriilor de fabricaţie; c. deplasarea produselor de la un loc de muncă la altul se face cu mijloace de transport cu deplasare discontinuă (pentru seriile mici de fabricaţie) - cărucioare, electrocare, etc. sau cu mijloace cu deplasare continuă, pentru seriile mari de fabricaţie; d. locurile de munca sunt amplasate după diferite criterii în funcţie de mărimea seriilor de fabricaţie. Astfel, pentru serii mari de fabricate locurile de muncă sunt amplasate după criteriul liniilor tehnologice, iar pentru seriile mici de fabricaţie după criteriul grupelor omogene de maşini. În cazul tipului de producţie de serie, de fapt, se întâlnesc caracteristici comune atât tipului de producţie de masă, cât şi tipului de producţie individual (unicate). Tipul de producţie în serie este şi el de mai multe feluri, în funcţie de mărimea lotului de fabricaţie, şi anume: tipul de producţie de serie mare; tipul de producţie de serie mijlocie; tipul de producţie de serie mică. 3. Tipul de producţie individuală (unicate) Acest tip de producţie capătă în prezent o amploare din ce în ce mai mare, datorită diversificării într-o măsură foarte ridicată a cererii consumatorilor. Caracteristici: a. fabricarea unei nomenclaturi foarte largi de produse, în cantităţi reduse, uneori chiar unicate; b. repetarea fabricării unor produse are loc la intervale de timp nedeterminate, uneori fabricare acestora putând să nu se mai repete niciodată; c. utilajele din dotare au un caracter universal, iar personalul care le utilizează calificare înaltă; d. deplasarea produselor între locurile de muncă se face bucată cu bucată sau în loturi mici de fabricaţie, cu ajutorul unor mijloace de transport cu deplasare discontinuă; e. amplasarea locurilor de muncă în secţiile de producţie se face conform principiului grupelor omogene de maşini.

66 4.ORGANIZAREA PRODUCŢIEI ÎN FLUX: DEFINIREA NOŢIUNII, TIPOLOGIE, PARAMETRII DE FUNCŢIONARE. În cadrul întreprinderilor, organizarea producţiei în flux reprezintă forma superioară de organizare a producţiei. Condiţia care trebuie îndeplinită pentru aplicarea acestei forme de organizare a procesului de producţie, constă în permanentizarea executării unei operaţii sau grup de operaţii, pe anumite locuri de muncă ale fluxului tehnologic. Acest fapt implică realizarea unei încărcări complete a locurilor de muncă pe care poate fi formalizată cu ajutorul următoarei relaţii: Q t F t Q - volumul de producţie ce trebuie fabricat dintr-un anumit produs; t - norma de timp pe produs pentru o anumită operaţie; F t - fondul de timp al utilajului care execută operaţia. Organizarea producţiei în flux se prezintă sub o mare varietate de forme concrete în cadrul întreprinderilor industriale, cunoscute în mod generic sub denumirea de linii de producţie în flux. Deşi se prezintă într-o mare varietate, aceste linii în flux pot fi grupate în mai multe clase, în funcţie de mai multe criterii: a) După gradul de continuitate există: a.1) linii de producţie în flux continuu: reprezintă forma superioara de organizare a producţiei în flux. În cadrul lor, produsele trec de la un loc de muncă la altul în mod continuu pe baza unui tact de producţie bine determinat. Acest lucru este posibil datorită faptului că duratele operaţiilor sunt egale sau multiple cu mărimea tactului de producţie, fiind posibilă realizarea sincronizării executării operaţiilor. a.) linii de producţie în flux intermitent. (sau cu funcţionare discontinua) se caracterizează prin lipsa sincronizării executării operaţiilor pe maşini, funcţionarea liniei neavând la bază un tact de producţie determinat. La această formă de organizare a liniilor de producţie în flux lipsa sincronizării executării operaţiilor se datoreşte faptului că duratele operaţiilor nu sunt egale sau multiple de mărimea tactului de producţie b) După nomenclatura producţiei fabricate liniile de producţie se clasifică în următoarele categorii: b.1) linii de producţie în flux cu nomenclatura constantă: sunt specifice tipului de producţie de masă, în cadrul lor prelucrându-se un singur fel de produs în cantităţi foarte mari la acelaşi proces tehnologic. Se mai numesc şi linii în flux monovalente. Locurile de muncă ale acestor linii de producţie în flux au o specializare ridicată executând un număr foarte mic de operaţii ale procesului tehnologic. b.) linii de producţie în flux cu nomenclatura variabilă: se caracterizează prin aceea că în cadrul lor se fabrică mai multe feluri de produse, dar care au un proces tehnologic asemănător. Se mai numesc şi linii în flux polivalente. Acest tip de linii de producţie în flux sunt astfel proiectate încât să se poată adapta cu uşurinţă la schimbarea nomenclatorului de produse. Liniile de producţie în flux cu nomenclatura variabilă sunt folosite în întreprinderile unde este predominant tipul de serie. b.3) linii de producţie în flux cu nomenclatura de grup: sunt specifice acelor întreprinderi care fabrica o nomenclatura largă de produse asemănătoare din punctul de vedere al fluxului tehnologic sau al configuraţiei. Locurile de muncă sunt dotate cu maşini şi utilaje capabile să prelucreze diferitele grupe de produse cu reglări minime. c) După felul ritmului de funcţionare (ritmul de lucru al liniei de producţie în flux reprezintă cantitatea de produse executata pe linie în unitatea de timp)liniile de producţie în flux sunt: c.1) linii de producţie în flux cu ritm reglementat: se caracterizează prin aceea că livrează pe unitatea de timp o cantitate de produse egală cu mărimea ritmului de lucru. c.) linii de producţie în flux cu ritm liber: presupun acel mod de lucru al liniei care livrează cantităţile de produse executate la intervale de timp neregulate; pentru asigurarea

67 continuităţii procesului de producţie la anumite locuri de muncă se creează stocuri de producţie neterminată. Cei mai importanţi parametrii de funcţionare ai unei linii de producţie în flux determinaţi în momentul proiectării acesteia sunt: a. tactul de producţie; b. ritmul de lucru; c. numărul de locuri de muncă din cadrul liniei; d. numărul de muncitori care lucrează pe linie; e. lungimea liniei; f. viteza de deplasare a mijloacelor de transport care servesc linia. a) Tactul de producţie T: reprezintă intervalul de timp la care ies de pe linie două produse consecutive. t 60 T Q T - tactul de producţie al liniei; t - fondul de timp al liniei pe o perioadă determinată, exprimat în ore; Q - producţia ce urmează a fi prelucrată în perioada de timp stabilită. Relaţia generală de calcul a tactului de producţie este influienţată de particularităţile existente în întreprindere. În acest caz, tactul de producţie poate fi determinat în mai multe moduri: t 60 i - T - în vazul în care există întreruperi, i; Q t 60 K - T - pentru existenţa unui coeficient K de utilizare a timpului de lucru; Q t 60 - T Kr - în cazul liniilor polivalente unde normele de timp ale produselor A B b C c sunt diferite ca mărime, unde: ntb ntc b ; iar c ; nta nta K r - coeficient de corecţie, care ţine seama de timpul de întrerupere în funcţionarea liniei pentru reglarea utilajelor, pentru trecere de la fabricaţia unui produs la alt produs; A,B,C - cantităţile de produse din fiecare tip de produs ce urmează a fi executat; b - coeficient de transformare din produs real B în produs reprezentativ A; c - coeficient de transformare din produs real C în produs reprezentativ A. n ta, n tb, n tc - normele de timp unitare ale produselor A,B,C. t 60 - T Kr - pentru liniile în flux polivalente în cadrul cărora se fabrică A B C... produse cu aceleaşi norme de timp. b) Ritmul de lucru, R: reprezintă cantitatea de produse care se execută pe linie în unitatea de timp. 1 Q R T t 60 c) Numărul de locuri de muncă din cadrul unei linii de producţie în flux se determină atât pentru fiecare operaţie în parte, cât şi pe total linie: c.1) numărul de locuri de muncă pentru fiecare operaţie în parte este dat de relaţia: unde ti este durata operaţiei i. ti Nlmi, t i durata operaţiei i ; T c.) numărul de locuri de muncă pe total linie este dat de relaţia:

68 n ti i Nlmt 1 T - unde n este numărul de operaţii care se execută pe linie; d) Numărul de muncitori care lucrează pe linia în flux este strâns legat de mărimea normei de servire a acestora. Norma de servire a unui muncitor reprezintă numărul de maşini pe care acesta le poate servi concomitent în cadrul regimului de lucru şi poate lua valori egale sau mai mari decât 1, după cum urmează: d.1) norma de servire este egală cu 1 dacă maşinile nu au timpi de lucru automaţi; d.) dacă maşinile au timpi de lucru automaţi, norma de servire este mai mare decât 1 şi se poate determina după relaţia: tai toi Nsi toi unde: t ai - este timpul de lucru automat al maşinii la operaţia i; t oi este timpul de ocupare al muncitorului la operaţia i. Odată stabilită mărimea normei de servire, numărul de muncitori la fiecare operaţie i se poate determina cu relaţia: ti Nmi Nsi e)lungimea liniei de producţie în flux se determina în mod diferit, după cum locurile de muncă sunt aşezate de aceiaşi parte a benzii transportoare sau de ambele parţi ale acesteia. e.1) dacă locurile de muncă sunt aşezate de aceiaşi parte a benzii rulante: L d N mi e.) dacă locurile de muncă sunt pe ambele parţi ale benzii rulante d N L mi În relaţiile precedente d reprezintă distanţa medie între două locuri de muncă alăturate. f) Viteza de deplasare a mijlocului de transport care serveşte linia de producţie în flux este dată de relaţia: d v T 5. ORGANIZAREA ACTIVITĂŢII DE ASIGURARE CU DIFERITE FELURI DE ENERGIE, PLANIFICAREA NECESARULUI DE ENERGIE. Activitatea de producţie din cadrul unei întreprinderi de producţie se caracterizează printr-un consum important de diferite feluri de energie, cum ar fi spre exemplu energia electrică, abur, gaze, aer comprimat etc. Necesarul întreprinderii din aceste feluri de energie este asigurat de un ansamblu de unităţi energetice producătoare de energie dintre care mai importante sunt: centrala electrică, centrala producătoare de apă caldă, abur, aer comprimat, staţia generatoare de oxigen, acetilenă etc. toate aceste subunităţi de producţie fac parte din grupa secţiilor auxiliare ale întreprinderii industriale. La fel de importante pentru întreprinderea de producţie ca şi centralele producătoare de diferite tipuri de energie sunt şi diferitele reţele, conducte sau instalaţii, care asigură transportul acestor feluri de energie la consumatori. Aceste instalaţii de transport a energiei la consumatori se încadrează în grupa secţiilor de servire ale întreprinderii. Organizarea activităţilor energetice în instalaţiile de producere şi de transport a energiei este influenţată de particularităţile procesului de consum al acesteia, şi anume: a. simultaneitate între momentul producerii şi momentul consumului energetic;

69 b. consum neuniform pe durata unei zile de muncă. Obiective: a. asigurarea necesarului de energie pentru satisfacerea cerinţelor consumatorilor; b. folosirea raţională a diferitelor instalaţii sau agregate energetice; c. asigurarea cu energie potrivit parametrilor impuşi de consumatori şi cu costuri cât mai reduse; d. limitarea consumurilor energetice şi eliminarea pierderilor de energie în procesul de producţie al acesteia, de transport şi de consum. Asigurarea consumului curent de energie impune stabilirea necesarului de energie atât pe fiecare subunitate în parte cât şi pe total întreprindere. Aceasta se obţine prin folosirea balanţelor energetice. Balanţele energetice sunt instrumente de măsurare a necesarului energetic al consumatorilor pe destinaţii de folosire al energiei, cât şi diferitele surse energetice de acoperire a acestui necesar. Determinarea necesarului de energie electrică se face în mod diferenţiat după cum energia electrică este consumată în scopuri tehnologice, pentru forţa motrice sau pentru iluminat. a) necesarul de energie electrică folosită în scopuri tehnologice se determină pe baza normelor de consum de energie electrică pe unitatea de produs cu ajutorul relaţiei: n NeT Qi nci i1 N et - necesarul de energie electrică pentru scopuri tehnologice; Q i - cantitatea din produsul i; n ci - norma de consum de energie electrică pe unitatea de produs i. b) necesarul de energie electrică pentru forţa motrice a diferitelor maşini şi instalaţii se determină cu ajutorul a două relaţii. Prima relaţie: N efm Nu Tf nc Ks c p m N efm - necesarul de energie electrică pentru forţa motrice; N u - numărul de utilaje acţionate electric; T f - timpul de funcţionare al unui utilaj pe perioada de calcul a necesarului de energie electrică; n c - norma de consum pe ora de funcţionare a utilajului; K s - coeficientul de simultaneitate al funcţionării utilajelor; c p - coeficientul pierderilor de energie în reţea; m - randamentul motoarelor cu care sunt echipate utilajele. Cea de-a doua relaţie folosită pentru determinarea necesarului de energie electrică pentru forţa motrice: Pi Tf Ki Ks NeFM cp m P i - puterea instalată a motoarelor instalate pe maşini; K i - coeficientul de încărcare a utilajului. c) necesarul de energie electrică pentru iluminat se determină după relaţia p N ei Pi Ti Ks P i - puterea instalată a punctelor de iluminat; T i - timpul de iluminat pentru perioada considerată; K s - coeficientul de simultaneitate al funcţionării punctelor de iluminat; p - procentul de pierderi de energie electrică în reţea. Pentru celelalte tipuri de energie, necesarul de energie se stabileşte după metode specifice fiecărui tip. Astfel, pentru determinarea necesarului de abur utilizat în scopuri tehnologice

70 metoda utilizată are la bază normele de consum tehnologic de abur pentru fiecare produs în parte. După aceiaşi metodă se stabileşte şi necesarul de aer comprimat şi combustibil pentru scopuri tehnologice. Pentru determinarea necesarului de combustibil pentru încălzit exprimat în tone, se foloseşte următoarea relaţie: V nz ng nc K NcI 1000 V - volumul încăperilor care trebuie încălzite; nz - numărul zilelor de încălzit; ng - numărul de grade cu care trebuie ridicată temperatura faţă de temperatura medie exterioară; în acest caz, ng=te-ti, unde Te - temperatura medie exterioară; Ti - temperatura care trebuie menţinută în interior; nc - norma de consum de combustibil convenţional necesar ridicării temperaturii cu un grad Celsius, într-o zi, la 1000 mc volum al încăperilor: PCc K - coeficientul de transformare din combustibil real: K PCr P cc - puterea calorică a combustibilului convenţional (7000 kcal/kg); P cr - puterea calorică a combustibilului real. După planificarea necesarului de energie, întreprinderea trebuie să ia măsurile necesare care să asigure consumatorilor energia necesară potrivit graficelor elaborate anterior. Pentru analiza proceselor de transformare a energiei şi evidenţierea posibilităţilor de reducere a consumului energetic, se foloseşte bilanţul energetic. Acesta este un document care se întocmeşte pentru fiecare contur energetic (volumul şi suprafeţele instalaţiilor faţă de care se iau în considerare intrările şi ieşirile de energie) şi este format din două grupe de indicatori: 1) în prima grupă intră acei indicatori energetici care evidenţiază toate intrările de energie şi cele obţinute în cadrul conturului energetic datorită unor reacţii în interiorul acestuia; ) din a doua grupă sunt evidenţiate componentele energetice utile folosite în interiorul conturului, precum şi cele livrate în afara acestuia sub forma de energii utile altor contururi energetice; Ecuaţia generală a unui contur energetic, evidenţiată cu ajutorul bilanţului energetic este: Ei=Eu+Ep+El Ei- suma energiilor intrate şi:sau produse în cadrul conturului energetic; Eu- suma energiilor utile; Ep- suma pierderilor de energie; El- suma energiilor livrate în afara conturului în scopul folosirii în alte procese. 6. SISTEME DE ORGANIZARE A ACTIVITĂŢII DE ASIGURARE CU SDV-URI A UNEI ÎNTREPRINDERI DE PRODUCŢIE, METODE DE CALCUL A NECESARULUI DE SDV-URI. Importanţa activităţii de asigurare cu SDV-urile necesare, rezultă în primul rând din faptul că volumul cheltuielilor ocazionate de fabricarea şi utilizarea SDV-urilor are o pondere însemnată în costul producţiei; astfel aceste cheltuieli sunt de 8-15% pentru producţia de masă, 6-8% pentru producţia de serie mare, între 4-6% pentru producţia de serie mică şi 3-4% la producţia individuală. Nomenclatorul de SDV-uri din cadrul unei întreprinderi de producţie ajunge uneori până la câteva zeci de mii de tipuri de astfel de echipamente în scopul folosirii în alte procese tehnologice. Asigurarea întreprinderii cu astfel de echipamente poate fi realizată în două moduri: a) prin aprovizionarea de la întreprinderi specializate în fabricarea acestora; b) prin fabricarea lor în secţia sau atelierul propriu de sculărie.

71 O problemă deosebită în activitatea întreprinderii se pune în legătură cu depozitarea, păstrarea şi distribuirea SDV-urilor. În vederea depozitarii SDV-urilor, în cadrul întreprinderii exista un depozit (magazie)central de SDV-uri şi de magazii de păstrare şi distribuire în cadrul unităţilor de producţie. În cazul în care fabricarea SDV-urilor se face în cadrul întreprinderii de producţie, se creează o secţie sau un atelier de SDV-uri propriu, dotat cu utilajele şi personalul corespunzător. Pentru creşterea eficienţei activităţii de producţie, se recomandă achiziţionarea SDVurilor de la întreprinderile specializate, urmând ca cele specifice fabricaţiei întreprinderii să se execute în cadrul secţiei proprii de sculărie a întreprinderii. În general, obiectivele secţiei de SDV-uri sunt următoarele: a) asigurarea consumului curent de SDV-uri prin fabricarea acestora în secţia proprie de SDV-uri sau prin aprovizionarea de la întreprinderile specializate; b) asigurarea depozitării, păstrării şi distribuirii de SDV-uri cu menţinerea stocurilor la nivelul minim; c) organizarea activităţii de reascutire, reparare şi recondiţionare a SDV-urilor; d) utilizarea raţională a SDV-urilor şi reducerea cheltuielilor necesitate de folosirea lor. Metodele de calcul a necesarului de SDV-uri cele mai utilizate sunt următoarele: metoda pe baza normelor de consum; metoda statistică; metoda pe baza normelor de echipare tehnologică. 1 Metoda pe baza normelor de consum Această metodă asigură un calcul exact al necesarului de SDV-uri pentru fiecare tip de SDV în parte, în funcţie de felul produselor care vor fi prelucrate şi normele de consum specifice de SDV-uri pe unitatea de produs, cu ajutorul următoarei relaţii: C S n Qi n i1 ci Q i - cantitatea ce urmează a se prelucra din produsul i; n ci - norma de consum de SDV-uri pe unitatea de produs i. Pentru calculul necesarului de scule aşchietoare mai pot fi utilizate următoarele metode de calcul: a) pentru unele întreprinderi industriale calculul necesarului de scule aşchietoare se face la 1000 de produse prelucrate, după relaţia: t m 1000 CS1000 Tmuz t m - timpul mecanic de prelucrare pe unitatea de produs; T muz - timpul mecanic până la uzura completă a sculei aşchietoare. b) pentru situaţiile în care tipul producţiei este de unicate, necesarul de scule aşchietoare se face pentru fiecare grupă de maşini consumatoare de un anumit tip de sculă aşchietoare, după relaţia: M k m ks C Tmuz M - numărul de maşini-ore de funcţionare a grupei de maşini; K m - ponderea timpului de lucru mecanic în totalul timpului de funcţionare; K s - ponderea timpului mecanic al unei anumite scule aşchietoare.. Metoda statistică Cu ajutorul acestei metode se stabileşte consumul de SDV-uri la 1000 lei producţie sau la 1000 de ore de funcţionare a utilajului, pe baza unor date statistice din perioada de bază. Consumul de SDV-uri la 1000 lei producţie se stabileşte cu ajutorul unui coeficient stabilit pe baza relaţiei: K 1 V VP SDV

72 V SDV - valoarea consumului de SDV-uri din perioada de bază; VP - valoarea producţiei, exprimată în mii lei, în perioada de bază. Pentru a determina consumul de SDV-uri pentru perioada curentă se utilizează relaţia: CSDV K1 VPc VPc - valoarea producţiei, exprimată în mii lei, pentru perioada curentă. Consumul de SDV-uri la 1000 ore de funcţionare se stabileşte în mod asemănător cu ajutorul unui coeficient stabilit cu relaţia: VSDV K Nh N h - numărul de mii de ore de funcţionare ale utilajului în perioada de bază. Consumul de SDV-uri pentru perioada curentă se utilizează relaţia: CSDV K Nhc N hc - reprezintă numărul de mii de ore de funcţionare ale utilajului în perioada curentă. Metoda statistică oferă bune rezultate atunci când structura producţiei din perioada de bază este comparabilă cu structura acesteia din perioada curentă. 3. Metoda pe baza normelor de echipare tehnologică Această metodă ţine seama de numărul locurilor de muncă consumatoare de SDV-uri şi de felul de SDV-uri cu care trebuie echipate locurile de muncă. Pentru determinarea necesarului de SDV-uri cu ajutorul acestei metode se Sisteme de organizare a unităţilor de producţie auxiliare şi de servire în cadrul întreprinderilor de producţie utilizează relaţia: C SDV n i i1 l t Tmuz li - locul de muncă i; tsi - timpul de folosire a SDV-ului la locul de munca i. 7.SISTEME DE ORGANIZARE A ACTIVITĂŢII DE TRANSPORT INTERN, TIPOLOGIA TRANSPORTURILOR ŞI A MIJLOACELOR DE TRANSPORT. Transportul intern este o activitate de servire a întreprinderii. Din cadrul activităţii de transport intern fac parte : a. transportul de la furnizor a materiilor prime şi materiale, descărcarea şi recepţia acestora (în cazul în care transportul se efectuează cu mijloacele de transport proprii ale întreprinderii consumatoare); b. transportul acestor materiale la secţiile de producţie şi pe locurile de muncă; c. manipulările acestor materiale pe locurile de muncă în cadrul proceselor de fabricaţie. Activitatea de management a transportului intern este asigurată în întreprinderea industrială de un compartiment specializat de "Transport intern". Dintre obiectivele urmărite de acest compartiment, putem menţiona: asigurarea deplasării materialelor în interiorul întreprinderii, potrivit cerinţelor de desfăşurare ritmică a procesului de producţie; îmbunătăţirea folosirii mijloacelor de transport prin utilizarea unor mijloace de transport de mare randament; micşorarea costurilor legate de activitatea de transport intern, prin reducerea volumului de muncă necesitat de această activitate, a distanţelor de transport, a consumul de combustibil etc. Datorită unei mari varietăţi a modurilor de efectuare a transportului intern este necesarăecesară o clasificare a acestuia după mai multe criterii. a) În funcţie de modul de realizare, transporturile interne se clasifică în: transporturi pe sol; transporturi pe apă; si

73 transporturi aeriene. Transportul desfăşurat pe sol este la rândul său: transport rutier; transport pe calea ferată. b) În funcţie de gradul de continuitate transportul intern poate fi: cu deplasare continuă efectuat cu ajutorul benzilor rulante şi conveioare; cu deplasare discontinuă, efectuat cu ajutorul autocamioanelor, electrocarelor sau podurilor rulante. c) În funcţie de direcţia de deplasare transporturile interne sunt: orizontale; verticale, efectuate cu ajutorul macaralelor sau ascensoarelor. pe planuri înclinate. În cazul întreprinderilor cu producţie de serie mare sau de masă, fluxurile de transport au un caracter permanent şi în acest caz, organizarea transportului intern se face pe baza unor grafice de transport, întocmite pe perioade mari de timp. În această situaţie se spune ca transportul are un caracter regulat şi este de două feluri: a) transport pendular; b) transport inelar. a) Transportul pendular are loc atunci când deplasarea materialelor se face între două puncte constante. Acesta poate fi de trei feluri: transport pendular într-o singură direcţie; transport pendular în dublă direcţie; transport pendular în evantai. b) Transportul inelar se caracterizează prin aceea că mijlocul de transport pleacă de la un punct de expediţie şi trece pe la mai multe puncte de destinaţie, întorcându-se la punctul de plecare, efectuând în acest fel un traseu inelar. În funcţie de modul în care circulă mijlocul de transport, sistemul de transport poate fi: sistem de transport inelar cu flux aproximativ constant; sistem de transport inelar cu flux crescător; sistem de transport inelar cu flux descrescător. Pentru planificarea activităţii de transport intern este necesar să se rezolve următoarele probleme: a) determinarea cantităţilor de materii prime şi materiale care vor circula de la depozite la secţii şi între diferitele secţii de producţie; b) determinarea distanţelor medii de transport; c) determinarea capacităţii medii de transport pe diferite grupe de utilaje. 8.METODE DE ÎMBINARE ÎN TIMP A EXECUŢIEI OPERAŢIILOR TEHNOLOGICE. Ciclul de producţie este un indicator de bază în activitatea unei unităţi economice. Importanţa sa decurge din influenţa pe care o exercită asupra: volumului de producţie; mărimii capacităţii de producţie; necesarul de aprovizionat cu materii prime, materiale, etc.; termenelor de livrare a produselor către diferiţi clienţi; Durata ciclului de producţie reprezintă intervalul de timp necesar obţinerii unui produs finit, din momentul intrării în fabricaţie a materiei prime şi până la efectuarea controlului final de calitate şi depozitarea produsului. În structura duratei ciclului de producţie al unui produs se pot cuprinde următoarele elemente: a) perioada de lucru, formată din: timpul de pregătire - încheiere: timpul necesar efectuării operaţiunilor tehnologice;

74 timpul pentru procesele naturale; timpul pentru transport intern; timpul necesar pentru CTC; b) perioada de întreprinderi, formată din: întreruperi între schimburi; întreruperi în cadrul schimbului. Structura duratei ciclului de producţie este influenţată de o serie de factori, cum ar fi: caracterul producţiei; natura procesului tehnologic; nivelul de înzestrare tehnică a procesului de producţie şi a muncii etc. Ţinând seama de elementele care intră în structura duratei ciclului de producţie, rezultă că aceasta se poate exprima astfel: D cp = t pi + D ct + t pn + t tr + t CTC + t i D cp - durata ciclului de producţie; t pi - timpul de pregătire-încheiere pe produs; D ct - durata ciclului tehnologic; t pn - durata proceselor naturale; t tr - durata operaţiilor de transport intern; t CTC - durata operaţiunilor de CTC; t i - timpul de întreruperi. La determinarea duratei ciclului de producţie, problema centrală este legată de stabilirea duratei operaţiilor tehnologice, deoarece acestea se pot executa simultan la diferite locuri de muncă iar gradul de simultaneitate depinde de metoda folosită pentru îmbinarea în timp a operaţiilor tehnologice. Prin metoda de îmbinare în timp a operaţiilor tehnologice se înţelege modul în care se organizează fluxul tehnologic (efectuarea operaţiilor şi transportul reperelor dintr-un lot de fabricaţie). În practică se utilizează trei tipuri de îmbinare în timp a operaţiilor tehnologice: a. tipul de îmbinare succesivă; b. tipul de îmbinare paralelă; c. tipul de îmbinare paralel - succesivă sau mixtă. a) Metoda de îmbinare succesivă a operaţiilor tehnologice presupune executarea prelucrării tuturor pieselor din lot la o operaţie şi numai după aceea lotul se transportă pentru prelucrarea la operaţia următoare a fluxului tehnologic. Relaţia de calcul este următoarea: D cts n p n i1 D ct = durata ciclului tehnologic în cazul îmbinării succesive; n p = numărul de produse din lot; t i = durata operaţiei "i" din fluxul tehnologic; i = 1 n operaţii din fluxul tehnologic. Metoda succesivă de îmbinare se foloseşte în condiţiile producţiei individuale sau de serie mică. Avantajul acestei metode este acela de a permite urmărire relativ simplă a fabricaţiei produselor. Dezavantajul folosirii succesive este determinat de: durata mare a ciclului tehnologic; creşterea volumului de producţie nedeterminată; scăderea vitezei de rotaţie a mijloacelor circulante etc. b) Metoda paralelă de îmbinare în timp a operaţiilor tehnologice presupune o astfel de organizare a lucrului, încât să se asigure atât paralelismul în prelucrarea şi transportul fiecărei piese de la prima operaţie până la ultima operaţie din fluxul tehnologic. t i

75 Pentru a respecta cerinţele acestei metode, la determinarea grafică a duratei ciclului tehnologic se va proceda astfel: se va reprezenta prima piesă din lot la toate operaţiile; se vor reprezenta apoi următoarele piese la fiecare operaţie în parte. D ctp n t i i1 La operaţia principală (operaţia cu durata cea mai lungă) se asigură continuitatea funcţionării utilajelor pe toată durata prelucrării lotului. La celelalte operaţii, între piesele componente ale lotului vor exista staţionări de utilaje. Durata acestor staţionări (întreruperi) se calculează ca diferenţa între operaţia principală şi durata fiecărei operaţii în parte. Metoda paralelă se aplică în special la producţia de masă sau serie mare; principalul ei avantaj constă în faptul că se realizează cea mai scurtă durată a ciclului tehnologic. Dezavantajele se referă la întreruperile în funcţionarea utilajelor şi folosirea forţei de muncă la operaţiile ale căror durate sunt mai mici decât timpul operaţiei cu durata maximă. c) Metoda succesiv-paralelă (mixtă) se caracterizează atât prin paralelismul prelucrării diferitelor piese din lot la operaţiile de pe fluxul tehnologic - ca în cazul metodei paralele, cât şi prin continuitatea prelucrării întregului lot la fiecare operaţie - caracteristică a metodei succesive. Pentru a se respecta aceste cerinţe ale metodei paralel - succesive, trebuie să se stabilească în mod corespunzător, la fiecare operaţie tehnologică, momentul începerii lucrului la prima piesă din lot, astfel încât să se asigure continuitate în prelucrarea tuturor pieselor din lot la operaţia respectivă. Momentul trecerii primei piese din lot de la o operaţie la alta este condiţionat la raportul de mărime între operaţia respectivă şi durata operaţiei următoare. În acest sens pot fi întâlnite trei situaţii 9.PREGĂTIREA TEHNOLOGICĂ A PRODUCŢIEI, METODE DE ALEGERE A VARIANTEI TEHNOLOGICE OPTIME. Pregătirea tehnologică cuprinde proiectarea unor procese tehnologice noi sau perfecţionarea celor existente, atât pentru producţia de bază a întreprinderii, cât şi pentru procesele auxiliare sau de control tehnic de calitate. Etapa de pregătire tehnologică trebuie să rezolve următoarele probleme: a. procesele tehnologice nou elaborate să aibă un nivel ridicat de mecanizare şi automatizare; b. să asigure fabricarea produselor printr-un consum raţional de materii prime şi materiale; c. să asigure fabricarea unor produse de calitate superioară şi cu cheltuieli cât mai reduse. Pregătirea tehnologică se compune dintr-un ansamblu de activităţi, dintre care mai importante sunt următoarele: a) Elaborarea procesului tehnologic pe faze de proces tehnologic şi în cadrul acestora pe operaţii; b) Alegerea utilajelor necesare şi stabilirea regimului lor de lucru; în cadrul întreprinderilor mari care fabrică producţie de serie mare sau de masă, utilajele se aleg până a se stabili denumirea şi numărul de inventar al acestuia, iar în întreprinderile care fabrică producţie de unicate şi de serie mică, se precizează tipul de utilaj, regimul de lucru, precizia de execuţie etc. c) Stabilirea echipamentului tehnologic pentru desfăşurarea procesului tehnologic; d) Elaborarea normelor de timp de muncă şi de consum e materii prime şi materiale, combustibil şi energie; e) Proiectarea tehnologiei necesare controlului tehnic de calitate. Condiţia principală care se cere îndeplinită în cadrul pregătirii tehnologice o constituie asigurarea unităţii procesului tehnologic, în totalitatea sa. n p 1

76 Alegerea variantei tehnologice optime se face în urma unei analize economice pe baza unui sistem de indicatori. Acest sistem cuprinde indicatori în expresie naturală şi indicatori valorici de cost. Analiza pe baza indicatorilor în expresie naturală ia în considerare următorii indicatori în expresie naturală: a. normele de consum de materii prime, materiale, combustibil şi energie; b. felul, cantitatea, complexitatea şi valoarea noului utilaj şi a echipamentul tehnologic necesar. c. volumul de muncă necesar; d. complexitatea procesului de producţie necesare etc. Analiza pe baza indicatorilor valorici de cost, utilizează indicatorii: costul tehnologic unitar; costul tehnologic total. Cheltuielile care compun costul tehnologic se împart în două mari grupe: cheltuieli variabile; cheltuieli convenţional-constante. Cheltuieli variabile sunt cheltuielile care îşi modifică volumul în mod direct proporţional cu cantitatea de producţie fabricată (cheltuielile cu materiile prime şi materialele auxiliare directe, combustibilul şi energia tehnologică, salariile directe etc.). Cheltuielile convenţional-constante nu-şi modifică volumul proporţional cu schimbarea volumului producţiei (cheltuielile cu salariile personalului administrativ, cheltuielile pentru iluminatul şi încălzirea clădirilor etc.). 1. Determinarea costului tehnologic unitar se poate face grafic(fig.1) şi analitic: Cc Ctu V N V - cheltuielile variabile pe unitatea de produs; C c - cheltuielile convenţional-constante; N - cantitatea de produse fabricată. Există o cantitate de producţie, numită critică, pentru care costurile tehnologice a două variante tehnologice sunt egale. Pornind de la egalitatea celor două costuri se poate determina cantitatea critică. Ctu1 Ctu Înlocuind elementele de cheltuieli în costurile tehnologice ale celor două variante, se obţine: Cc 1 Cc V V 1 N N - V 1,V - Cheltuielile variabile ale celor două variante tehnologice; - C c1,c c - Cheltuielile convenţional-constante ale celor două variante tehnologice. Din relaţia anterioară se determină mărimea cantităţii critice: Cc 1 Cc N cr V V1. Determinarea costului tehnologic totalse poate face grafic (fig.) şi analitic: V CtT Cc N Ca şi în cazul precedent, există o cantitate critică, N cr, în funcţie de care se alege varianta tehnologică optimă, pentru două variante tehnologice propuse.

77 Fig.1. Reprezentarea grafică a costului tehnologic unitar a două variante tehnologice Fig.. Reprezentarea grafică a costului tehnologic total a două variante tehnologice Concluzii: a. pentru o cantitate de producţie mai mică decât cantitatea critică, C tu1 <C tu, deci este optimă varianta I tehnologică; b. pentru o cantitate de producţie mai mare decât cantitatea critică, C tu1 >C tu, deci este optimă varianta a II-a tehnologică; c. pentru o cantitate de produse egală cu antitatea critică, costurile tehnologice sunt egale, deci este indiferent care variantă tehnologică este aleasă. 10.METODOLOGIA GENERALĂ DE CALCUL A CAPACITĂŢII DE PRODUCŢIE A UNEI ÎNTREPRINDERI DE PRODUCŢIE INDUSTRIALĂ. Pentru determinarea capacităţii de producţie la nivel de întreprindere, se porneşte în mod ascendent de la nivel de loc de muncă, sector, atelier sau secţie de producţie şi, în final, se ajunge la nivel de întreprindere. Din punct de vedere metodologic, unităţile de producţie se împart în: întreprinderi în care produsul se obţine în urma prelucrării materiilor şi materialelor pe un singur utilaj sau instalaţie; întreprinderi în care produsul se obţine în urma unor prelucrări succesive la mai multe maşini, utilaje sau instalaţii. Pentru întreprinderile din prima grupă, capacitatea de producţie la nivel de întreprindere se obţine din însumarea capacităţii de producţie a tuturor subunităţilor de producţie componente (secţii sau ateliere). Pentru întreprinderile din cea de-a doua grupă, capacitatea de producţie la nivel de întreprindere este dată de capacitatea de producţie a verigii conducătoare. Veriga conducătoare a unei unităţi de producţie se stabileşte în funcţie de următoarele criterii: poate fi verigă conducătoare subunitatea de producţie cu ponderea cea mai mare în manopera întreprinderii; poate fi veriga conducătoare subunitatea de producţie cu ponderea cea mai mare în valoarea totală a mijloacelor de producţie ale întreprinderii. Aşa cum s-a arătat, calculul capacităţii de producţie a întreprinderii începe cu calculul capacităţii de producţie a grupelor de utilaje sau instalaţii. Pentru aceasta, este necesar să se determine mai întâi: a. timpul disponibil de funcţionare a utilajelor sau instalaţiilor; b. norma de producţie a utilajelor pe unitatea de timp, sau norma de timp a produselor fabricate. Timpul disponibil se calculează în mod diferit, în funcţie de regimul de lucru al utilajelor:

78 a) la utilajele sau instalaţiile cu funcţionare continuă, timpul disponibil se determină cu relaţia: T d = T c - T R unde: T d timpul disponibil; T c timpul de lucru calendaristic (4h 365 zile); T R timpul pentru reparaţii planificate. b) la utilajele care lucrează cu săptămâna de lucru întreruptă, timpul disponibil se determină după relaţia: 100 p Td Tc TL TR n S d s 100 unde: Td timpul disponibil de lucru; Tc numărul de zile calendaristice din an; T L timp liber, datorat sâmbetelor, duminicilor şi sărbătorilor legale; T R timpul pentru reparaţii planificate, exprimat în zile; n s numărul de schimburi lucrătoare; d s. durata unui schimb în ore; p procentul de întreruperi admisibile. c) la utilajele şi instalaţiile cu funcţionare sezonieră, timpul disponibil se determină pentru perioada cât funcţionează utilajul sau instalaţia. Fundamentarea mărimii capacităţii de producţie se face în mod diferit, după cum utilajele sunt: cu specializare pe produs; cu specializare tehnologică. Utilajele cu specializare pe produs sunt cele care prelucrează integral un anumit produs, dintr-o anumită cantitate de materii prime şi materiale. Utilajele cu specializare tehnologică se caracterizează prin aceea că realizează o gamă largă de tipuri de produse, dar pentru care execută o singură operaţie sau un număr redus de operaţii tehnologice. Disciplina :MATERIALE SPECIALE 1. Materiale compozite. Materiale componente. Domenii de utilizare. Materialele compozite sunt amestecuri de două sau mai multe componente, ale căror proprietăţi se completează reciproc, rezultând un material cu proprietăţi superioare celor specifice fiecărui component în parte. Din punct de vedere tehnic, noţiunea de materiale compozite se referă la materialele care posedă următoarele proprietăţi: - sunt create artificial, prin combinarea voită, raţională, a diferitelor componente; - reprezintă o combinare a cel puţin două materiale deosebite din punct de vedere chimic, între care există o suprafaţă de separaţie distinctă; - prezintă proprietăţi pe care nici un component luat separat nu le poate avea. Materialele compozite sunt compuse dintr-o matrice de bază şi o fază complementară (de ramforsare) putând fi: - compozite de tip lichid solid (suspensii, barbotine); - compozite de tip lichid-lichid (emulsii); - compozite de tip gaz solid (structuri fagure); - compozite de tip solid solid (metal-particule ceramice, metal fibre metalice, etc). După natura matricei: - compozite cu matrice metalică (Al, Cu, Ni, Mg, superaliaje, aliaje de Al, Cu); - compozite cu matrice organică (polimeri); - compozite cu matrice din carbon;

79 - compozite cu matrice ceramică (carbură de siliciu, nitrură de siliciu); După configuraţia geometrică a materialului complementar: - compozite cu fibre discontinue (fibre scurte, mono sau multifilamente); - compozite cu fibre continue; - compozite cu particule mari, având dimensiuni mai mari de 1μm şi diferite forme: sferică, plată, elipsoidală, neregulată; - compozite cu microparticule (la care materialul dispers reprezintă %, iar diametrul mediu al particulelor nu depăşeşte de regulă 0,1μm); - compozite lamelare stratificate. Din punct de vedere al domeniilor de utilizare, se constată o creştere a industriilor care înlocuiesc treptat materiale deficitare, greoaie şi mai puţin fiabile cu materiale compozite proiectate conform cerinţelor specifice. Astfel, dintre industriile care utilizează în proporţie mare materiale compozite se evidenţiază industria aeronautică şi spaţială, industria constructoare de autovehicule, industria navală, industria electrotehnică şi electronică, în domeniul medical, a materialelor de construcţii, în domeniul casnic.. Enumeraţi modalităţile de obţinere a materialelor compozite. Prezentaţi 1 dintre acestea. Metodele folosite pentru introducerea materialului complementar în matricea lichidă sau semisolida au la bază utilizarea unor forţe externe şi urmăresc două scopuri: - înglobarea fazei secundare în metalul sau aliajul de bază prin învingerea forţelor de tensiune superficială, de vâscozitate şi a forţei arhimedice, care reprezintă o barieră în calea desfăşurării acestui proces; - realizarea unui amestec, de regulă cât mai uniform, între componente. Principalele tehnici de producere a amestecului constau în: - introducerea materialului complementar într-o topitură sau într-un aliaj parţial solidificat, prin agitare mecanică; - injectarea materialului solid pulverulent cu ajutorul unui gaz purtător inert; introducerea particulelor în jetul de aliaj la turnarea acestuia în formă; - înglobarea materialului pulverulent, sub formă de pelete sau brichete de dimensiuni mici, într-o baie, metalică, agitată apoi prin amestecare manuală sau mecanică în scopul redispersării particulelor; adăugarea fazei secundare în aliajul lichid şi dispersarea acesteia cu ajutorul ultrasunetelor; - introducerea materialului complementar într-o baie metalică agitată electromagnetic; - dispersarea cu ultrasunete sau centrifugală a componentei solide în topitură; - producerea materialului dispersat în matrice, pe cale chimică. Varianta cea mai simplă (fig.) constă în adăugarea fazei secundare în zona de vârtej creată în topitură prin agitarea mecanică a acesteia cu ajutorul unui ax cu palete (procedeul VORTEX). Instalaţie tip VORTEX pentru agitarea mecanică a topiturii: 1-creuzet; -palete; 3-cuptor; 4-ax-; 5-motor electric; 5-lagăre; 7 cadru de sprijin.

80 3. Pulberi metalice. Mod de obţinere. Pulberile (metalice şi, uneori, nemetalice) utilizate în metalurgia pulberilor sunt materiale formate din granule (particule) de metale pure, aliaje sau compuşi chimici (intermetalici, oxizi metalici, sulfuri etc.) cu dimensiunile cuprinse între 0,1 m şi 1 mm. La fabricarea produselor prin metoda agregării pulberilor, materiile prime sub formă de pulberi (de diverse sortimente compoziţionale şi/sau granulometrice) sunt amestecate în proporţiile necesare produselor care trebuie realizate, amestecul de pulberi este adus apoi la forma dorită (corespunzătoare produselor), cu sau fără presare, iar comprimatele de pulberi astfel obţinute se supun unui tratament termic, numit sinterizare, care conferă produselor compactitatea şi caracteristicile de utilizare dictate de aplicaţia căreia sunt destinate produsele. Metodele de obţinere a pulberilor sunt foarte diverse, dar alegerea concretă a unei anumite metode depinde de oserie de factori, ca de exemplu: - tipul materiei prime utilizate (minereu, oxizi, soluţii de săruri etc.); - proprietăţile vizate (mărimea,forma particulei, densitatea,porozitatea, compoziţia chimică, comportarea la comprimare şi sinterizare); - preţul de cost al produsului finit. După prezenţa sau absenţa în timpuloperaţiei de obţinere a pulberilor a modificării stării de agregare şi respectiv a compoziţiei chimice a materiilor prime utilizate pot fi diferenţiate următoarele grupe de metode: 1. Metode mecanice. În categoria metodelor mecanice de obţinere a pulberilor pot fi incluse procedeele prin a căror utilizare materia primă se divizează până la stadiul de pulbere, fără a-şi modifica starea de agregare şi compoziţia chimică. Ex. prelucrarea prin aşchiere şi măcinarea în mori cu bile, ciocane, mori vibratoare sau mori cu vârtejuri.. Metodele fizico- mecanice de obţinere a pulberilor implică modificarea stării de agregare a materiei prime utilizate în vederea obţinerii pulberii. Fluxul tehnologic general de fabricaţie al pulberii conţine o etapă obligatorie de topire a materiei prime şi ulterioara fragmentare a vânei de topitură, prin impactul acesteia cu medii condensate (apă sau gaze), aflate la presiune ridicată sau pe cale mecanică, utilizând discuri rotitoare, plăci vibratoare, ultrasunete etc. Compoziţia chimică a pulberii rezultate după solidificarea în aceste condiţii rămâne identică cu cea corespunzătoare materiei prime iniţiale. 3. Metode chimice. Utilizarea metodelor chimice pentru obţinerea pulberilor implică modificarea compoziţiei chimice a materiei prime. Pulberea se obţine ca urmare a desfăşurării unor procese chimice, ca de exemplu: reducerea oxizilor metalelor pure, compuşilor acestora, decarburarea etc.. 4. Metode fizico- chimice. Concomitent cu reacţiile chimice au loc şi diverse procese fizice. Ex. obţinerea pulberilor prin electroliza soluţiilor apoase şi a topiturilor, prin disocierea termică a carbonililor, coroziune intercristalină etc.. 4. Procedee de obţinere a pieselor din pulberi metalice. Amestecul de pulberi, corect dozat din punct de vedere al naturii şi granulaţiei particulelor şi omogenizat, este transformat prin presare într-un comprimat având forma viitoarei piese. Presarea se execută, de obicei, în matriţe prin diferite procedee tehnologice, scopul operaţiei fiind cel de obţinere a unui semifabricat cu formă şi dimensiuni stabile, precum şi rezistenţa mecanică suficientă, necesară manipulărilor ulterioare. Introducerea în amestecul iniţial de pulberi a lianţilor (răşini, ceara, parafină) sau a lubrifianţilor (uleiuri, glicerina, acid stearic sau stearaţi, eter, benzen, alcool, apa distilată) micşorează frecările între particulele de pulbere şi favorizează o presare uniformă. Cele mai utilizate procedee de obţinere a pieselor prin metalurgia pulberilor sunt: - comprimarea la cald - la temperaturi superioare temperaturii de recristalizare a componentului de bază, frecvent la (0,5-0,9) din temperatura absolută de topire a acestuia; - comprimarea izostatică metodă la care pulberea aflată într-o membrană elastică (de exemplu, din cauciuc, în cazul comprimării izostatice la cald) este comprimată prin transfer

81 uniform de efort pe întreaga suprafaţă laterală a membranei, prin intermediul lichidelor sau al gazelor; - laminarea - proces de comprimare continuă, prin trecerea pulberii printre valţuri; - extrudarea - pulberile amestecate cu lianţi de presare sau plastifianţi (parafină, amidon etc., în proporţie de 6-10%), comprimate eventual în prealabil, în vederea obţinerii unor semifabricate şi ulterior sinterizare, se supun extrudării, obţinându-se în acest fel bare, ţevi sau alte semifabricate cu forme foarte variate; - comprimare ultrarapidă - utilizează valori ridicate ale vitezei de aplicare a efortului: peste 5-10 m/s. Avantajele metodei sunt: posibilitatea realizării unor presiuni foarte mari; posibilitatea realizării unor valori maxime ale densităţii, apropiate de cele ale materialelor compacte; reducerea considerabilă a stricţiunii în timpul sinterizării, determinată de densitatea foarte ridicată a comprimatului; reducerea considerabilă a numărului operaţiilor ulterioare; posibilitatea obţinerii unor produse stratificate, formate din materiale diferite etc. Acestea pot fi: prin explozie; electro-hidraulică; electro-magnetică; pneumatico - mecanică. - formarea prin injecţie - procedeu neconvenţional de formare în metalurgia pulberilor, care se bazează pe deformarea plastică a unor amestecuri de pulberi aduse în stare plastică prin adaosuri de lianţi- plastifianţi specifici, în majoritatea cazurilor de compoziţie complexă, în proporţie mai mare faţă de cea reclamată de operaţia de presare, de obicei între 6-0%. - formarea prin turnare în forme de ipsos - constă din turnarea unei suspensii de pulbere metalică (barbotină sau şlicher) într-o formă cu pereţi poroşi, executată dintr-un material care absoarbe bine lichidul suspensiei. - formarea fără tasare a pieselor poroase obţinute din pulberi presărate - metoda este utilizată pentru obţinerea produselor de mare porozitate: filtre. Pe o tablă plană de oţel refractar, cu suprafaţa vopsită pentru realizarea unui film care să împiedice sinterizarea semifabricatului de această placă suport, se pregăteşte prin presărare şi nivelare atentă un strat de o grosime convenabilă din amestecul de pulberi metalice. Plăcile suport astfel acoperite se stivuiesc şi apoi pachetele se introduc în cuptorul de sinterizare, după care, plăcile astfel obţinute se pot desprinde uşor de pe plăcile de suport. - formarea (compactizarea) prin vibrare se realizează în scopul obţinerii unei mase de pulberi cu densitate mare, fie pentru sinterizare directă în această stare, fie pentru utilizarea acesteia într-un alt proces de compactizarea ulterioară (presare la cald, izostatică, prin extrudare), obţinerea unei distribuţii mai uniforme a densităţii în piesele sinterizate de forme geometrice mai complicate. 5. Materiale ceramice. Tipuri de materiale ceramice tehnice. Domenii de utilizare. MATERIALELE CERAMICE, din punct de vedere constitutiv şi structural, sunt roci sintetice rezultate prin arderea la temperaturi ridicate a unei paste care posedă plasticitate, în prealabil fasonată şi uscată, constituită dintr-un amestec de silicaţi sau oxizi, de origine naturală sau artificială, care suferă o serie de transformări chimice şi structurale însoţite de variaţia volumului. CERAMICELE (MATERIALE CERAMICE) sunt materiale metalice-anorganici compuşi formaţi dintrun metal (Al, Mg, Na, Ti, W) sau element semi-metalic (Si, B) şi un nemetal (O, N, C). Ceramica poate avea fie o structură cristalină sau amorfă. Ceramicele care lucrează la temperaturi înalte sunt numite MATERIALE CERAMICE REFRACTARE (unele boruri, carburi şi nitruri, având temperatura de topire de peste 3040ºC, sunt folosite în aplicaţii temperatură înaltă, de până la ºC). Materialele ceramice se definesc ca fiind materiale nemetalice, de natura anorganică, greu solubile în apă, obţinute pe cale naturală sau artificial la temperaturi şi presiuni ridicate. În general, materialele ceramice sunt amorfe, însă circa 30% din totalul acestora au structură cristalină. După domeniul de utilizare, materialele ceramice pot fi grupate în: CERAMICE DE UZ CASNIC (oale, vase, tuburi, rezervoare, conducte, robinete); CERAMICE PENTRU CONSTRUCŢII (cărămizi, ţiglă, faianţă, oale, conducte);

82 CERAMICE TEHNICE pentru filiere de trefilat, inele de etanşare, rotoare de turbină, rulmenţi cu bile, pistoane, cilindri de piston, galerii de evacuare a gazelor fierbinţi, racorduri, recipiente şi agitatoare chimice, carcase pentru utilaje energetice şi termonucleare, duze pentru turboreactoare. O caracteristică importantă a materialelor ceramice este porozitatea, care este funcţie de materia primă folosită şi temperatura de ardere. În funcţie de porozitatea lor, materialele ceramice se pot clasifica în: MATERIALE CERAMICE POROASE (prezintă o capacitate mare de absorbţie a apei), porozitatea acestora fiind de până la 8%, majoritatea porilor materiei prime plastice rămânând deschişi în timpul arderii; MATERIALE CERAMICE SEMIVITRIFICATE SAU CLINCHERIZATE, cu o porozitate de % - 8%, porii materiei prime plastice închizându-se parţial; MATERIALE VITRIFICATE (capacitatea de absorbţie a apei este practic nulă), având porozitatea sub %, majoritatea porilor materiei prime plastice închizându-se în timpul arderii. Clasificarea materialelor ceramice prin aplicarea sistemului de compoziţie, împarte materialele ceramice încategoriile: SILICAŢI CERAMICI OXIZI CERAMICI NON-OXIZI CERAMICI MATERIALELE DE CERAMICĂ BRUTĂ se obţin din argile comune sau refractare, silice sau alţi silicaţi. După ardere, ciobul prezintă textură grosieră, zgrunţuroasă şi este colorat diferit în funcţie de impurităţi, mai ales de oxizii de fier. Aceste materiale sunt masive, neglazurate şi se folosesc pentru construcţia de zidării şi învelitori sau pentru construcţia cuptoarelor şi instalaţiilor termice industriale. MATERIALELE DE CERAMICĂ FINĂ se obţin din materii prime argiloase curate, spălate şi fin măcinate, în special caolinuri şi alţi silicaţi sau oxizi metalici. Prezintă o finisare mai îngrijită a suprafeţelor, iar după ardere, ciobul posedă o textură fină, omogenă şi este alb. În majoritatea cazurilor sunt glazurate. Dintre ele, cele mai importante sunt faianţele, gresiile şi porţelanurile, din care se fabrică obiecte de larg consum, de artă, produse tehnice şi materiale de construcţii. DOMENII DE UTILIZARE. Datorită proprietăţilor mecanice şi fizice deosebite pe care le au materialele ceramice, acestea au o largă utilizare, după cum urmează: în industria de construcţii civile materiale în construcţia de maşini în construcţia de automobile în domeniul tehnicii reactive şi a navelor spaţiale Pentru comercializarea cu succes a compozitelor ceramice, metodele de fabricaţie şi de sinteză trebuie sa fie, în primul rând, economice. Costurile continuă să fie esenţiale în comercializarea compozitelor cu matrice ceramică, în aplicaţiile descrise anterior. 6. Materiale ceramice. Tehnologii de obţinere a materialelor ceramice. Stabilirea formei constructive a produselor din ceramică trebuie făcută în strânsă corelaţie cu rolul său funcţional, modul de solicitare şi condiţiile de lucru şi cu natura materialului, respectiv, procedeul de obţinere şi de prelucrări ulterioare a produsului semifabricat. Spre deosebire de piesele realizate din fonte sau oţeluri, în cazul prelucrării produselor din materiale ceramice trebuie să se aibă în vedre ca: materiale ceramice sunt casante şi predispuse la ruperi fragile sub acţiunea solicitărilor mecanice prin şoc; sunt caracterizate prin valori reduse ale rezistenţei la încovoiere, în raport cu cele de compresiune; dispersia caracteristicilor la solicitări mecanice depinde în mod direct de particularităţile materialului ceramic, felul procedeului şi a tehnologiei de obţinere, precum şi de compoziţia iniţială a materialului de bază. Procedeele de obţinere a produselor din ceramică, în raport cu domeniul de utilizare, sunt: FORMAREA MANUALĂ prezintă un interes scăzut pentru scopuri tehnice în raport cu celelalte metode de formare a produselor din ceramică;

83 FORMAREA PRIN RULARE a produselor din ceramică este folosită pe scară largă la fabricarea obiectelor geometrice cu ajutorul unei generatoare sau directoare. Procedeul permite realizarea unor produse de tip farfurie, oală, castron şi este specific industriei porţelanului si olăritului. Etapele procedeului de prelucrare constau în prepararea amestecului, dozarea şi plastifierea acestuia, modelarea cu ajutorul unui şablon cu configuraţie negativă geometriei produsului de executat şi tratarea termică (arderea); FORMAREA PRIN LAMINARE se foloseşte în cazul fabricării profilelor, tablelor, barelor, plăcilor din ceramică, folosindu-se în acest scop instalaţii specifice de dozare, amestecare, laminare şi tratare termică a produselor laminate; FORMAREA PRIN PRESARE DIRECTĂ UMEDĂ (crudă ori verde) se caracterizează prin faptul că amestecul ceramic de formare conţine 8 1% apă. Dacă însă amestecul respectiv conţine mai puţin de 8% apă (umiditate), presarea este directă USCATĂ. Prin formarea directă umedă sau uscată pot fi realizate produse cu configuraţii complicate şi precise dimensional şi cu forme geometrice variate. FORMAREA PRIN EXTRUDARE se realizează cu ajutorul unor instalaţii specifice de extrudat în care se produce dozarea amestecului ceramic, plastifierea şi refularea lui prin filiera de extrudat, după cum urmează aplicarea tratamentului termic prescris. Procedeul permite obţinerea de profile cu secţiune plină sau cu pereţi cu grosimi diferite şi o gamă largă de configuraţii cerute de domeniile de utilizare; FORMAREA PRIN PRESARE IZOSTATICĂ este folosită cu rezultate deosebite în cazul fabricării produselor de forma bucşelor cu pereţi subţiri sau cu cavităţi cu configuraţie complicată care nu pot fi realizate prin presare directă, extrudare sau alte procedee. FORMAREA PRIN PRESARE LA CALD a produselor din materiale ceramice se bazează pe fenomenele combinate ale procesului de formare prin sinterizare şi presare. FORMAREA PRIN TURNARE ÎN STARE SEMIFLUIDĂ (păstoasă) este folosită în cazul materialelor ceramice sub formă de noroi (suspensie de granule ceramice într-un procent de % H O). În acest caz, produsele ceramice se realizează prin turnare în forme de ghips. Procesul de formare se bazează pe fenomenul de absorbţie a apei de către forma din ghips şi depunerea granulelor ceramice împreună cu liantul de legătură pe pereţii calităţii formei. Forma din ghips poate fi reutilizată dacă, după un ciclu de formare, este manevrată cu atenţie şi uscată în mod corespunzător. FORMAREA PRIN TURNARE CONTINUĂ este folosită în cazul fabricării produselor ceramice sub formă de plăci, table, foi si/sau profile. Procedeul constă în topirea amestecului ceramic întrun cuptor în care temperatura capătă valori între C. După ce amestecul de ceramică dozat în mod corespunzător se topeşte, topitura respectivă este trecută prin instalaţia de formare continuă, în care se produce formarea, solidificarea sau răcirea debitarea la lungime a produsului ceramic şi îndepărtarea acestuia din zona de formare. Întregul proces de formare se desfăşoară în ciclu automat, ceea ce face ca productivitatea să fie ridicată iar costul de fabricaţie scăzut; FORMAREA PRIN INJECŢIE ÎN MATRIŢĂ este folosită la scară industrială în cazul fabricării produselor din materiale ceramice fine, cu dimensiuni reduse şi configuraţii complicate. În acest caz, amestecul de formare este constituit din pulbere ceramică şi un conţinut de până la 0% liant organic (termo sau duroplastic. În scopul evitării obţinerii unor produse cu defecte (zgârieturi, fisuri, ciobituri), materialul plastic care îndeplineşte rolul de liant de legătură, după injectare în cavitatea matriţei va fi supus unei încălziri la temperaturi mari, încălzirea realizându-se cu o viteză extrem de mică. FORMAREA PRIN TURNARE ÎN FORME constă în topirea amestecului ceramic la temperaturi θ > C, realizate în cuptoare încălzite cu arc electric, urmată de turnarea în forme refractare, procedeul este folosit, de obicei, numai în cazul ceramicelor oxidice, care la temperaturi înalte nu intră în reacţie cu oxigenul din atmosferă.

84 7. Sticle metalice. Aliaje care formează sticle metalice. Metalizarea Sticlele sunt materiale amorfe obţinute prin răcirea fără cristalizare a unei topituri. Dacă materialele sunt de natură metalică (metale sau aliaje) se numesc sticle metalice. Starea solidă cristalină a metalelor se obţine prin RĂCIREA LENTĂ a topiturilor lor când se formează iniţial germeni de cristale care cresc apoi în timp. Prin RĂCIREA RAPIDĂ, cu C/s, a topiturii unui metal se împiedică formarea germenilor de cristalizare precum şi creşterea acestora şi se creează condiţiile obţinerii metalelor în stare amorfă, a sticlelor metalice.trăsătura predominantă a sticlelor metalice este dezordinea în aranjamentul atomilor. Proprietăţile fizice ale sticlelor sunt determinate de compoziţia lor. Sticla obişnuită, STICLA DE SODIU are compoziţia aproximativa 6SiO CaO Na O. Se întrebuinţează la fabricarea geamurilor şi a ambalajelor de sticlă. STICLA DE POTASIU are compoziţia 6SiO CaO K O si este rezistenta la variaţii de temperatura. Se foloseşte la fabricarea vaselor de laborator. CRISTALUL (STICLA DE PLUMB) este o sticla in care sodiu si calciul au fost înlocuiţi cu potasiu si plumb (6SiO PbO K O) si se caracterizează prin proprietăţi de refracţie bune si densitate mare. FLINTUL si STRASUL conţin un procent de plumb mai mare ca cristalul. FLINTUL se foloseşte pentru prisme si lentile optice. Prin adăugarea unor cantităţi mici de Al O 3 sau B O 3 se obţin sticle rezistente la variaţii bruşte de temperatura care se folosesc la fabricarea vaselor de laborator (sticla JENA, PIREX sau DURAN). Au o rezistenţă chimică mare şi coeficient de dilataţie mic. Aplicaţii industriale actuale şi de perspectivă ale sticlelor metalice se bazează pe proprietăţile acestei noi grupe de materiale, dar şi pe o calitate vitală din punct de vedere tehnologic: sticlele metalice pot fi obţinute economic sub formă de sârmă, bandă sau straturi subţiri prin răcire ultrarapidă, într-un mod asemănător, în principiu, cu producerea firelor şi a faliilor de sticlă obişnuită. Interesante pentru domeniul tehnic sunt STICLELE METALICE din categoria aliajelor amorfe obţinute prin răcire ultrarapidă din topitură (cu viteze mari de răcire). Această restrângere a noţiunii de sticlă metalică, (cu excluderea aliajelor amorfe obţinute prin depunere din vapori, electroliză, etc.) este justificată pentru că prin definiţie, o sticlă este un solid care nu a solidificat (cristalizat) în cursul răcirii din stare lichidă. O clasificare raţională a sistemelor de aliaje în care se formează sticle metalice se prezintă sub forma a trei grupe importante. GRUPA I: sticle metalice, metal metaloid T M (unde T metal de tranziţie, M metaloid) GRUPA II: sticle metalice inter-tranziţionale T 1 T (unde T 1 metal de tranziţie din primele grupe ale tabelului periodic, iar T metal de tranziţie din ultimele grupe ale tabelului periodic, incluzând şi metalele nobile). GRUPA III: sticle metalice conţinând metale simple (ne-tranziţionale) sau un metal din grupa pământurilor rare. În ultimii ani, noi familii de sticlă care formează aliaje multi-componente, cum ar fi La-Al-Ni, Zr-Ni-Al-Cu, Mg-Cu-Y, şi Zr-Ti-Cu-Ni-Be. În aliajele metalice care formează lichide de masă de sticlă sunt de obicei cu trei-cinci componente metalice care au o nepotrivire de mari dimensiuni atomice. Metodele de obţinere a sticlelor metalice pot fi considerate ca reprezentând rezolvări moderne aflate la confluenţa a două căi tehnice bine cunoscute în metalurgie. Astfel, pe de o parte, sticlele metalice aparţin aliajelor în stare metastabilă, cu caracter amorf. Pe de altă parte, sticlele metalice se obţin în formă utilizabilă practic (sârmă sau bandă) prin tehnici de solidificare care evită neajunsurile procedeelor tradiţionale de laminare şi trefilare. 8. Materiale polimerice. Clasificarea polimerilor. Elastomeri şi mase plastice. (Plastomeri). MATERIALELE POLIMERICE constituie una din clasele importante de materiale artificiale, alături de cele metalice, compozite şi ceramice.

85 Sub denumirea de materiale polimerice sunt indicate materiale artificiale de sinteză, de obicei de natură organică şi se constituie, în general, dintr-o structură macromoleculară, la care se adaugă alte ingrediente. MATERIALELE POLIMERICE au ca principal component POLIMERII (sau MACROMOLECULELE) cărora li se adaugă diferiţi alţi constituenţi (plastifianţi, materiale de armare sau ranforsare, aditivi, etc.). POLIMERUL este o substanţă obţinută prin polimerizarea mai multor molecule organice, de acelaşi tip sau de tipuri diferite, numite MONOMERI (MERI).MONOMERUL (MERUL) este un compus organic este un compus organic cu greutate moleculară mică şi cu compoziţie simplă, conţinând în molecula sa o anumită nesaturare. Această nesaturare îl face capabil să realizeze legături chimice cu monomeri de acelaşi tip sau de alte tipuri. Astfel, se formează lanţuri polimerice sau macromolecule prin reacţia de polimerizare. POLIMERIZAREA este o reacţie chimică prin care radicalii chimici ai monomerilor se înlănţuie. Un alt nume comun pentru mai multe polimeri sintetici este din MATERIAL PLASTIC care vine de la cuvântul grecesc "plastikos", potrivite pentru turnare sau modelarea. Multe obiecte folosite zilnic de la ambalare, ambalaj, şi materialele de construcţie includ jumătate din toţi polimerii de sinteză. Alte utilizări includ textilele, TV, CD-uri, automobile, şi multe alte toate sunt fabricate din polimeri. Bazat pe modul de polimerizare, polimeri sunt clasificaţi în: HOMOPOLIMERI - compuşi din lanţuri cu legături de unire identice la fiecare unitate de monomer. Acest lucru implică faptul că, de obicei, polimer este făcut din toate moleculele de monomer identice. Acestea pot fi reprezentate ca: [A-A-A-A-A-A] COPOLIMERI - compus din lanţuri cu două sau mai multe legături, de obicei, ceea ce implică două sau mai multe tipuri diferite de unităţi monomere. Acestea pot fi reprezentate ca: [A-B- A-B-A-B] Polimerii sunt în continuare clasificaţi în funcţie de modul de reacţie de polimerizare, acestea includ: PLUS POLIMERI - monomerul cu molecule reciproce, fără a pierde nici alţi atomi. Monomeri Alkene sunt cele mai mari grupuri de polimeri din această clasă. CONDENSUL DE POLIMERI - de obicei, doi monomeri diferiţi se combina cu pierderea unei molecule de obicei apa. POLIESTER si POLIAMIDA (NYLON) sunt în această clasă de polimeri. Clasificarea bazată pe proprietate fizică legate de încălzirea: MATERIALE TERMOPLASTICE - materiale plastice care se înmoaie atunci când sunt încălzite şi îşi revin din nou, atunci când sunt răcite. Acestea sunt mai populare sub denumirea de PLASTICE, deoarece ciclurile de încălzire şi răcire pot fi repetate. MATERIALE TERMORIGIDE - materiale plastice care se înmoaie atunci când sunt încălzite, pot fi modelate, dar se întăresc permanent. Se vor descompune atunci când reîncălzite. Un exemplu este BACHELITĂ. Polimerii sunt clasificate pe baza de sursa lor de disponibilitate, după cum urmează: POLIMERI NATURALI - Acestea apar în natură în plante şi animale şi sunt foarte esenţiale pentru viaţa. De exemplu, proteine constituie o mare parte din corpul animal., Acizi nucleici ereditatea de control la nivel molecular de celuloză şi oferă hrană, îmbrăcăminte şi adăpost. Exemple: AMIDON, CELULOZĂ, PROTEINE, MATASE, LANA si CAUCIUC NATURAL. SEMI-POLIMERI SINTETICI - Semi-polimeri sintetici sunt derivate din polimeri care apar în mod natural prin modificări chimice. Exemple: CAUCIUC VULCANIZAT, DIACETAT DE CELULOZĂ. POLIMERI SINTETICI - Polimeri sintetici sunt de creaţi de om şi includ FIBRELE DE TEFLON, CAUCIUC SINTETIC, PVC). Există următoarele GRUPE GENERALE DE MATERIALE POLIMERICE: ELASTOMERI - Elastomeri sunt polimeri în care lanţurile de polimer sunt deţinute de cele mai slabe forţe intermoleculare. Aceste forţe permit polimerilor să fie întinsă. Elastomeri sunt polimeri care posedă o mare elasticitate - pot fi întinse reversibil. Exemplu: CAUCIUC VULCANIZAT.

86 FIBRE - Aceşti polimeri posedă înaltă rezistenţă la tracţiune, din cauza forţelor intermoleculare puternice datorat hidrogen care operează în poliamide. Aceşti polimeri prezintă puncte de topire ridicate. Aceşti polimeri sunt folosiţi pentru producerea de fibre. Exemple: NAYLON şi TERILENĂ. MATERIALE TERMOPLASTICE - În materiale termoplastice, forţele intermoleculare sunt intermediare între a elastomerilor şi a fibrelor in lanţul de polimer. Termoplasticele sunt polimeri care se înmoaie (devine maleabile şi plastice) şi se topesc când sunt încălzite. Astfel, materiale termoplastice poate fi modelate prin încălzire. În condiţiile de topitură materiale termoplastice poate fi formate prin diverse metode (injecţie, extrudare, termo-formare). Termoplasticele pot fi reprocesate (re-topite) de mai multe ori.exemple: POLIETILENA, POLISTIREN, NYLON, PVC etc. MATERIALE TERMORIGIDE (THERMOSETS) - sunt polimeri care nu se topesc când sunt încălzite. Polimerii termorigizi sunt fabricaţi din masă moleculară relativ scăzută (polimeri semi-lichizi), care la încălzirea într-o matriţă o masă insolubile, care sunt greu de infiltrat. Acest lucru se datorează legăturilor extinse între lanţurile polimer diferite care fac o reţea tridimensională. Sunt mai puternice şi mai rigide decât termoplastice. Exemplu: BACHELITA şi MELAMINA Modul cel mai comun de clasificare al polimerilor este de a le separa în trei grupe: MATERIALE TERMOPLASTICE, THERMOSETS şi ELASTOMERI. Polimerii termoplastici pot fi împărţiţi în două categorii: cele care sunt CRISTALINE şi cele care sunt AMORFE. 9. Materiale polimerice. Procedee de fabricare a materialelor plastice. Materiale plastice sunt produse sintetice de natură organică, anorganică sau mixtă care se pot prelucra uşor în diferite forme, la cald sau la rece, cu sau fără presiune. In schimb cele termorigide se întăresc la căldura. Astfel, ele sunt mulate la rece pe formele dorite apoi sunt încălzite pentru a se întări. Sau pot fi lăsate sa se întărească după ce li se adăuga un produs special. Plasticele termorigide se folosesc la fabricarea obiectelor prelucrate manual sau a celor care necesita o fabricaţie îngrijita. Aşa se fabrica ambarcaţiunile, piesele de caroserie, barele de protecţie etc. In industrie se utilizează doua procedee de tragere in forma a obiectelor din plastic. SUFLAREA este folosită pentru fabricarea obiectelor care au interiorul gol, cum sunt mingile, flacoanele, sticlele, popicele. Materia plastică încălzită coboară în forma, în care se injectează apoi aer. Aceasta are ca efect întinderea materialului cald pe pereţii interiori ai formei. Metoda cea mai utilizată este însă INJECTAREA. Este folosită mai ales pentru fabricarea obiectelor cum sunt pieptenii, periuţele de dinţi, ustensilele de bucătărie. Materia plastică intră sub forma de granule intr-o maşină de injectare. Prin încălzire, ea este transformată într-o pastă mai mult sau mai puţin groasă, care este apoi injectata in forma si răcita printr-un circuit de apa. Cele mai importante metode de fabricaţie a polimerilor sunt următoarele: TERMO-FORMARE EXTRUDAREA INJECŢIA SUFLAREA FORMAREA PRIN COMPRESIUNE A POLIMERILOR TRANSFERUL DE LAMINAT DE POLIMERI TERMO-FORMAREA este un termen generic pentru procedeul de producţie a pieselor din materiale plastice dintr-o foaie de material cu ajutorul temperaturii şi al presiunii. Aceasta tehnică implică încălzirea foii din materiale plastice (acril de exemplu) şi formarea ei cu ajutorul unei matriţe negative sau pozitive. Ca o manifestare a tehnologiei cele mai avansate, termo-formarea oferă tolerante scăzute, specificaţii strânse si forme detaliate. Cele mai avantajoase aspecte ale termoformării le reprezintă eficacitatea din punctul de vedere al costurilor de producţie si al limitării ciclului de producţie. Aplicaţiile cele mai des întâlnite pentru produsele din plastic termo-format

87 sunt: piesele pentru interiorul automobilelor, containerele de transport si de împachetat, echipament sportiv si de recreere, echipament medical si piese pentru scopuri industriale. TERMO-FORMAREA este un proces de modelare plată a plăcilor de material termoplastic. Metoda include două etape: înmuierea foaie de încălzire, formarea în cavitatea formei. Termo-formarea este utilizată pe scară largă în industria alimentară pentru producerea ambalajelor de plastic, tăvi, containere etc. Termo-formarea este, de asemenea, utilizată pentru producerea unor articole farmaceutice şi electronice, unelte mici, elemente de fixare, jucării, coca barca etc. Există trei metode de termo-formare, care diferă de tehnica utilizată pentru etapa de formare: TERMO-FORMARE ÎN VID TERMO-FORMARE SUB PRESIUNE TERMO-FORMARE MECANICĂ EXTRUDAREA este un proces de fabricare a produselor lungi de secţiune constantă (tije, table, ţevi, filme) forţându-se înmuierea polimerului, printr-o matriţă deschisă. Extrudarea de polimerilor (spre deosebire de extrudare a metalelor) este un proces continuu de durată, atâta timp cât sunt furnizate granulele de materie primă. Extrudare este utilizată în principal pentru termoplastice, dar elastomerii şi termorigidele pot fi, de asemenea, extrudate. TURNARE PRIN INJECŢIE este un proces în care polimerul topit este forţat într-o cavitate a formei printr-o deschidere (gură de scurgere). Materiale polimerice în formă de pelete sunt alimentate într-o maşină de turnare prin injecţie, printr-o pâlnie. Materialul este apoi transmis forţat înainte printr-o mişcare de şurub într-o matriţă de spintecare. Umplerea cavităţii formei se realizează printr-un sistem de alimentare cu gură de scurgere. Turnarea prin injecţie este o metoda extrem de productivă, prezintă precizie înaltă şi un controlul al pieselor fabricate. Metoda este profitabilă în producţia de masă cu un număr mare de piese identice. SUFLAREA este un proces în care un tub termoplastic încălzit este umflat într-o matriţă închisă în cavitatea formei. Recipientele de unică folosinţă de diferite mărimi şi forme, bidoane, sticle reciclabile, rezervoare de combustibil pentru automobile, rezervoare de stocare, globuri, jucării, bărci mici sunt produse obţinute prin acest procedeu. Există trei tehnici principale de suflare, diferite în metoda prin care sunt pregătite pre-formele: SUFLARE CU EXTRUDARE SUFLARE CU INJECTARE SUFLARE CU MULARE FORMAREA PRIN COMPRESIUNE este un proces în care un material polimeric este înghesuit într-o matriţă preîncălzită şi ia forma cavităţii matriţei după presiunea aplicată materialului. Metoda foloseşte o matriţă montată într-o presă hidraulică. 10. Materiale polimerice. Materiale plastice armate MATERIALELE PLASTICE ARMATE (MPA) sunt materiale noi din categoria materialelor tehnice care au pătruns în toate domeniile inginereşti şi sau impus prin multiplele avantaje pe care le posedă, în multe cazuri înlocuind materiale de construcţie tradiţionale sau deficitare. MPA sunt realizate încorporând (ca material de armare) materiale realizate din fibre cu diferite compoziţii (sticlă, azbest, carbon, bor, aliaje metalice) în aproape întreaga gamă de materiale termoplastice şi termorigide cunoscute. Alegându-se competent materialul plastic care se armează, compoziţia, tipul şi proporţia materialului de armare, precum şi tehnologia de formare sau ingredientele incluse în reţetă, se obţine o gamă largă şi diverse de MPA, care corespund unor diverse domenii inginereşti şi nu numai. Bineînţeles, însă, că şi costul şi accesibilitatea tuturor acestor materiale noi variază tot atât de mult ca şi performanţele lor.

88 MPA sunt constituite, în principal din două componente: un MATERIAL DE ARMARE un MATERIAL PLASTIC, care înglobează materialul de armare. Fiecare dintre cei doi componenţi conferă materialului îmbunătăţirea unor caracteristici. În principal, materialul plastic asigură legătura între fibrele sau particulele materialului de armare, aderenţa pur mecanică între cele două faze nefiind suficientă, materialul de armare trebuind să fir tratat, corespunzător fiecărui material plastic utilizat. De asemenea, materialul plastic trebuie să asigure şi o anumită izolare a materialului de armare, apărându-l împotriva acţiunii apei sau a unor agenţi agresivi externi care i-ar putea modifica nedorit valoarea caracteristicilor de exploatare. Caracteristicile mecanice ale MPA depind mai ales de compoziţia materialului plastic folosit, de orientarea, proporţia introdusă şi de tipul materialului de armare, de formula reţetei materialului plastic şi într-o mai mică măsură de tehnologia de formare folosită. În timp însă, caracteristicile depind şi de viteza şi efectele procesului de îmbătrânire al materialului plastic, proces datorat acţiunii unor factori externi şi interni. La realizarea MPA, sunt utilizate atât materiale plastice termorigide (suferă în timpul formării o reacţie chimică, ireversibilă de polimerizare) cât şi cele termoplastice (se înmoaie atunci când sunt încălzite şi se întăresc dacă sunt răcite, ori de câte ori am repeta aceste operaţii, dar nu suferă nici o reacţie chimică în timpul formării). Material plastic sunt durabile, ieftin şi uşor, ele au devenit un material de construcţie populară. Acestea sunt standard pentru cele mai conducte şi cabluri electrice; intens folosite pentru pardoseli de vinil, mobilier şi decoraţiuni şi chiar sunt concurente în domenii precum placări exterioare şi tâmplărie fereastră. Masele plastice sunt folosite, cu mici excepţii, în toate domeniile de activitate. Această performanţă de pătrundere în mai toate sectoarele de activitate se datorează proprietăţilor lor de neegalat faţă de celelalte materiale: sunt anticorosive, electroizolante, au greutăţi specifice mici, au proprietăţi mecanice bune, cost scăzut, aspect exterior plăcut, se pot prelucra atât pe cale mecanică tradiţională cât şi prin procedee specifice cum ar fi injecţia lor, se pot acoperi cu vopsea sau prin galvanizări, permiţând în felul acesta să capete aspectul dorit de către proiectant. Există însă şi unele proprietăţi care fac dezavantajoasă utilizarea maselor plastice, cum ar fi micşorarea rezistenţei mecanice cu creşterea temperaturii, coeficientul de dilatare mare, coeficientul de transmiterea căldurii mic etc. Materialele plastice sunt, în general, foarte durabile si nu se va descompune în mod natural, deşi cercetarea în domeniul materialelor plastice biodegradabile a început. Unele materiale plastice pot fi reciclate, dar acest lucru necesită un aport de energie considerabil şi produse compuse (produse fabricate din mai multe materiale) nu pot fi reciclate. Disciplina :MANAGEMENTUL RESURSELOR UMANE 1. Enumeraţi şi caracterizaţi succint componentele postului. Drept componente ale postului sunt recunoscute în prezent următoarele: obiectivele, respectiv definirea calitativă şi cantitativă a scopurilor avute în vedere la crearea postului, inclusiv perspectivele sale de evoluţie; sarcinile, care reprezintă acţiuni clar formulate, orientate spre realizarea obiectivelor; autoritatea, exprimând limitele în cadrul cărora titularul postului are dreptul de a acţiona, pentru îndeplinirea sarcinilor şi realizarea obiectivelor; responsabilitatea, ca obligaţie a titularului de a îndeplini sarcinile derivate din obiectivele stabilite, privită ca o atitudine a angajatului faţă de celelalte componente ale postului.. Ce informaţii conţine fişa postului? Fişa postului conţine următoarele informaţii: identificarea postului - denumirea, grupa de activităţi de care aparţine, codul etc.;

89 poziţia ierarhică; activităţile şi procedurile postului - sarcini ce trebuie îndeplinite, materiale şi utilaje folosite, interacţiuni formale cu alţi angajaţi, responsabilităţi; relaţiile de subordonare - control şi colaborare; marja de autonomie, respectiv autoritatea conferită; condiţiile de muncă şi mediul fizic în care se desfăşoară aceasta - temperatură, iluminat, nivelul zgomotului, spaţiul muncii (închis sau deschis), localizare geografică, posibilitatea modificării acestor condiţii; resursele de care dispune deţinătorul postului; condiţii de angajare - structura salariului, metoda de plată a salariului, alte beneficii posibil de obţinut, oportunităţi privind promovarea sau transferul. 3. În ce constă gestiunea previzională a personalului? Gestiunea previzională a personalului constă în proiectarea pe termen mediu şi lung a nevoilor şi resurselor de personal ale unei organizaţii şi trebuie subliniat că este, înainte de toate, un mod de a înţelege logic gestiunea resurselor umane ale unei organizaţii, chiar dacă ia forma unor modele coerente, formalizate şi adesea automatizate. 4. Enumeraţi şi caracterizaţi succinct avantajele şi dezavantajele recrutarii din sursele interne. Recrutarea din sursele interne poate avea o serie de avantaje: poate constitui un bun factor de motivare a angajaţilor, mai ales dacă aceştia ştiu că pot trece de la o muncă grea la un post mai bun sau de la o funcţie de execuţie la una de conducere. În plus, candidaţii interni nu au nevoie de o familiarizare cu politica organizaţiei, iar posibilitatea apariţiei insatisfacţiilor legate de firmă va fi mult mai redusă decât în cazul unor candidaţi din exterior. În sfârşit, recrutarea internă este mult mai puţin costisitoare decât cea externă, ea constituind de fapt o investiţie pentru organizaţie. Totuşi, trebuie menţionată necesitatea existenţei unui sistem eficace de evaluare a personalului şi a unui inventar al calificărilor pe care să se bazeze recrutarea internă, pentru ca toate aceste avantaje să fie reale. Dezavantaje ale recrutării din interior. Candidaţii interni nu pot aduce idei noi, nu pot produce schimbări, ei fiind deja conectaţi la spiritul firmei. Adeseori, dacă sunt promovaţi, ei îşi menţin vechile legături cu colegii de muncă, ceea ce le poate afecta negativ performanţa (diverse favoruri pe care le vor face, grija de a nu răni vechii colegi şi prieteni care acum vor fi colaboratori etc.). De asemenea, candidaţii interni care nu vor fi selectaţi sau promovaţi ar putea avea resentimente faţă de firmă. 5. Enumeraţi şi prezentaţi succint cele mai folosite teste în selecţia de personal. Cele mai folosite teste în selecţia de personal sunt: testele de inteligenţă - evaluează aptitudinea unei persoane de a desfăşura o gamă largă de activităţi, într-o diversitate de situaţii; ele se folosesc mai ales în cazul angajării persoanelor tinere, fără experienţă, dar şi a cadrelor de conducere; testele de abilităţi specifice - se utilizează pentru măsurarea altor aptitudini, cum ar fi cele motrice, senzoriale, muzicale ş.a., necesare în desfăşurarea unor activităţi anume; testele de cunoştinţe - sunt folosite atunci când este necesară o triere masivă a candidaţilor, iar informaţiile cuprinse în curriculum vitae nu sunt suficiente pentru departajare; sunt utile atunci când este necesară evaluarea cunoştinţelor acumulate de către candidat, însă ele pot fi aplicate şi în cazul selecţiei unor manageri; în această categorie intră şi probele de lucru; testele de personalitate - au drept scop stabilirea trăsăturilor care sunt direct legate de succesul într-o anumită activitate; ele includ întrebări deschise, dând posibilitatea angajatului să exprime o părere despre o anume situaţie sau să explice cum ar reacţiona în diferite situaţii;

90 testarea comportamentului de grup sau discuţiile de grup ( assessment ) - sunt utilizate pentru a evalua comportamentul individului în cadrul unor şedinţe de grup, modul de comunicare şi de analiză şi contribuţia la generarea comportamentului de grup; testele medicale - sunt, în unele cazuri, cerute de lege (mai ales în industrii cu un anumit grad de periculozitate, în activităţile în care se manipulează alimente ş.a.); ele se impun în special acolo unde postul cere anumite calităţi fizice - forţă, o vedere bună, auz, capacitate de a sta continuu în picioare, rezistenţă - şi oriunde sănătatea şi siguranţa clienţilor sau a partenerilor de muncă sunt implicate. 6. Ce vizează gestiunea carierelor sau dezvoltarea potenţialului uman al întreprinderii? Gestiunea carierelor sau dezvoltarea potenţialului uman al întreprinderii vizează atingerea celui mai bun echilibru între nevoile personalului, aşteptările cu privire la munca în sine, potenţialul şi aspiraţiile acestuia. Punerea la punct a unui program de dezvoltare a resurselor umane trebuie să fie considerată drept o investiţie din partea întreprinderii, ale cărei rezultate viitoare vor putea fi măsurate în termenii creşterii productivităţii muncii, îmbunătăţirii climatului social, creşterii stabilităţii personalului, creşterii eficienţei muncii. 7. Care sunt atribuţiile departamentului de resurse umane, în ceea ce priveşte aprecierea salariaţilor? Atribuţiile departamentului de resurse umane, în ceea ce priveşte aprecierea salariaţilor, se referă la: proiectarea sistemului formal de evaluare a performanţei şi selectarea metodelor ce vor fi folosite în acest scop; instruirea conducătorilor pentru realizarea aprecierii subordonaţilor; monitorizarea desfăşurării activităţii de evaluare; reţinerea informaţiilor privind evaluarea fiecărui salariat. 8. În procesul de evaluare a salariaţilor pot interveni diverse erori care afectează rezultatele. Acestea sunt atribuite în general evaluatorilor, dar ele depind şi de metodele de apreciere utilizate. Care sunt cele mai frecvente erori de apreciere? Cele mai des întâlnite erori de apreciere sunt: îngăduinţa sau severitatea excesivă - sunt, deopotrivă, dăunătoare procesului de evaluare, mai ales atunci când sunt comparaţi salariaţi care au fost evaluaţi de către persoane diferite; tendinţa de mediocrizare - respectiv de a evalua subordonaţii ca fiind toţi la un nivel mediu, în ceea ce priveşte performanţele; folosirea unor standarde variabile de la un salariat la altul tendinţă ce trebuie evitată, deoarece produce reacţii negative în rândul celor evaluaţi şi, evident, denaturează rezultatele; efectul de halou - apare în situaţia în care evaluatorul ia în considerare doar un criteriu de apreciere, pe care îl consideră esenţial, ignorându-le pe celelalte; accentuarea celei mai recente performanţe, care este şi cea mai vie în memoria evaluatorului, trecându-se cu vederea evenimentele anterioare; subiectivismul evaluatorului, constând în discriminări pe bază de vârstă, rasă, religie, sex şi altele - sunt poate cele mai grave erori de apreciere. 9. La ce se referă remuneraţia? Remuneraţia se referă la planificarea, dirijarea, organizarea, coordonarea şi controlul resurselor financiare, tehnice, umane, temporale şi informaţionale, necesare pentru procurarea şi

91 conservarea mâinii de lucru dobândite şi obţinerii de la aceasta a tipului de comportament care va permite organizaţiei să-şi atingă obiectivele. 10. Un sistem de remuneraţie poate fi neutru? Un sistem de remuneraţie nu poate fi neutru. Orice sistem acţionează într-un anume fel asupra capacităţii organizaţiei de a satisface, a motiva, a atrage şi a fideliza salariaţii, aşa cum am văzut. Întreprinderea nu are decât de câştigat de pe urma unei analize profunde a relaţiei dintre sistemul de remuneraţie şi modelele de comportament ale salariaţilor. Performanţa economică depinde în mare măsură de comportamentul indivizilor. Sistemul de remuneraţie este şi o reflectare a culturii organizaţiei. A aborda gestiunea remuneraţiei printr-o optică strategică necesită, ca urmare, o reflecţie multidimensională care să permită, în acelaşi timp, analiza impactului economic al sistemului, al comportamentului salariaţilor şi analiza echilibrului organizaţiei, pentru a satisface exigenţele prezentate mai sus. Disciplina : Optimizarea proceselor în industria chimică şi de materiale 1. Situaţii practice posibile în modelarea şi optimizarea proceselor Din punct de vedere al reprezentării (modelării) unui proces în vederea optimizării sale distingem următoarele situaţii limită: a) sistemul de optimizat este riguros cunoscut, adică reprezentabil cantitativ atât din punctul de vedere al dependenţei dintre criteriul de optimizat (funcţia obiectiv) şi variabilele independente ale procesului, cât şi a restricţiilor pe care trebuie să le îndeplinească variabilele sistemului. În acest caz elaborarea modelului matematic se face teoretic. b) sistemul de optimizat este complex, insuficient cunoscut şi există în funcţiune, iar o reprezentare (modelare) a acestuia este imposibilă sau foarte greu de realizat. În acest caz funcţia obiectiv şi variabilele procesului se evaluează pe cale experimentală, în acord cu principiul din cibernetică cunoscut sub numele de black-box (cutie neagră). În baza acestui principiu se modifică controlat, în acord cu un plan experimental, variabilele sistemului (X 1, X,... X n ) şi se evaluează răspunsul sistemului (funcţiile obiectiv, Y 1, Y,... Y m ) pentru fiecare stare impusă variabilelor. Această evaluare locală a răspunsului sistemului, adică a funcţiei obiectiv, permite orientarea şi deplasarea cercetării răspunsului în direcţia optimului şi, în final, atingerea acestuia. În figura următoare se prezintă modul de cercetare a unui sistem în vederea optimizării sale, pe baza principiului black-box. Modificarea variabilelor Plan experimental X 1, X,... X n - variabilele sisistemului Sistem (proces) de optimizat BLACK -BOX Rezultate experimentale Y 1 =f(x 1, X,... X n ) Y =f(x 1, X,... X n )... Y m =f(x 1, X,... X n Analiza rezultatelor experimentale Valorile variabilelor care asigură deplasarea spre, şi apoi atingerea. optimului (min sau max) funcţiei obiectiv În marea majoritate a cazurilor practice de optimizare ne găsim într-o poziţie intermediară între cele două variante limită prezentate anterior, adică dispunem de informaţii teoretice incomplete asupra respectivului proces, situaţie în care modul de abordare a

92 problememlor de reprezentare (modelare) a procesului cuprinde atât o parte teoretică, dar mai ales una experimentală, motiv pentru care modelul black-box prezintă foarte multe aplicaţii. Modelul black-box este deosebit de preţios în cazul sistemelor foarte complexe, la care este imposibilă cunoaşterea şi analizarea tuturor influenţelor diferitelor variabile şi a legăturilor existente între diferitele subsisteme ce alctuiesc sistemul respectiv. Principiul black-box este foarte util atunci când se poate înlocui sistemul real cu altul ipotetic care funcţionează în mod analog.. Parametrii (variabile) tehnologici de modelare definire şi criterii de clasificare Pentru modelarea proceselor (sistemelor) este necesar ca observaţiilor efectuate să li se ataşeze o serie de mărimi denumite variabile sau parametrii procesului (sistemului). Orice sistem poate fi caracterizat printr-un număr determinat de variabile (parametrii), care la un moment dat au anumite valori şi definesc o anumită stare a sistemului (procesului). În general, cu cât numărul variabilelor luate în considerare la stabilirea modelului ce descrie acel proces este mai mare cu atât modelul este mai fidel şi mai complet, dar trebuie ţinut cont de faptul că complexitatea modelului creşte exponenţial cu numărul variabilelor luate în consideraţie, ceea ce poate duce la neaplicabilitatea sa practică în rezolvarea problemelor de optimizare. Astfel, în cazul luării în considerare a unui număr prea mare de variabile, în cazul modelării unui proces se poate ajunge la un model care este chiar mai complex decât procesul (sistemul) în sine. Din acest motiv trebuie asigurat un compromis între precizia şi complexitatea modelului, care să asigure o utilitate practică a modelului. În acest sens, în urma analizei teoretice şi experimentale a respectivului proces şi în urma prelucrării rezultatelor utilizând anumite instrumente metematice, variabilele procesului vor fi împărţite în două categorii: variabile cu influenţă semnificativă asupra procesului şi care vor fi luate în consideraţie la alcătuirea modelului matematic; variabile cu influenţă nesemnificativă asupra procesului şi care nu vor fi incluse în modelul matematic ce descrie acel proces. Parametrii (variabilele) unui proces (sistem) sunt de o mare diversitate şi pot fi clasificaţi după mai multe criterii, după cum urmează: a) După legătura cu procesul analizat b) După posibilitatea de măsurare în timp util: c) După natura valorilor pe care parametrii (variabilele) le pot lua: d) După legătura cu decidentul variabilele pot fi grupate în trei categorii: e) După comportarea în timp a variabilelor avem următoarele tipuri de variabile: f) În funcţie de operativitatea deciziilor şi de nivelul ierarhic la care se ia şi se urmăreşte decizia g) Din punct de vedere al producţiei: 3. Clasificarea parametrilor (variabilelor) tehnologici după legătura cu procesul analizat şi după posibilitatea de măsurare în timp util După legătura variabilelor cu procesul analizat acesta este caracterizat prin două categorii de parametrii (variabile): parametrii (variabile) independente sau de intrare ( i ) care nu depind de desfăşurarea procesului, fiind mărimile care intră în proces; parametrii (variabile) dependente sau de ieşire ( e ) care depind de modul de desfăşurare a procesului. Parametrii independenţi pot fi grupaţi în două categorii: parametrii independenţi comandaţi ( m ), care pot fi stabiliţi şi modificaţi în timp util; parametrii independenţi necomandaţi ( m ), numiţi şi parametrii perturbatori, care nu pot fi stabiliţi şi nu pot fi modificaţi în timp util. Cei mai importanţi dintre parametrii perturbatori ai proceselor metalurgice sunt: starea materiilor prime (compoziţie

93 dimensională, umiditate, impurităţi, grad de pregătire a încărcăturii) şi starea agregatelor (uzura acestuia). Schematic, parametrii (variabilele) unui proces tehnologic pot fi prezentaţi astfel, într-o schemă funcţională a unui proces tehnologic: i m z PROCES e i totalitatea parametrilor independenţi (de intrare) m totalitatea parametrilor comandaţi z totalitatea parametrilor necomandaţi (perturbatori) e totalitatea parametrilor dependenţi (de ieşire) După posibilitatea de măsurare în timp util: parametrii măsurabili care pot fi stabiliţi prin măsurare cu diferite aparaturi de măsură. parametrii nemăsurabili care nu pot fi stabiliţi prin măsurare cu aparaturi. Dintre aceştia unii pot fi determinaţi pe baza altor parametrii măsurabili prin folosirea unor algoritmi de calcul (modele deductive), iar alţii nu pot fi determinaţi şi vor alcătui, alături de cei nemodificabili în timp util, parametrii necomandaţi ai procesului. 4. Clasificarea parametrilor (variabilelor) tehnologici după natura valorilor pe care parametrii (variabilele) le pot lua După natura valorilor pe care parametrii (variabilele) le pot lua: variabile categorii de stare (calitative); variabile discrete; variabile continue. Variabilele categorii de stare (calitative) nu se pot măsura şi se exprimă prin mărimi calitative. Aceste variabile se referă la caracteristici calitative care nu pot fi măsurate, nu pot fi exprimate numeric, nu au unitate de măsură, ci pot doar fi descrise. Trecerea de la o valoare la alta înseamnă o schimbare calitativă. Prin aceste variabile se descriu genuri, tipuri, scheme tehnologice, etc. Exemplu: starea unui agregat poatefi doar descrisă: foarte bună, bună, uzat, foarte uzat, iar modul de incărcare a unui cuptor electric (ordine de încărcare a fierului vechi): corespunzătoare, necorespunzătoare şi nu pot fi evaluate numeric. Mulţimea variabilelor categorii de stare descriu sistemul (procesul) în subspaţiul H k, unde k este numărul de variabile de stare utilizate în descrierea sistemului. Variabilele discrete sunt acele variabile care descriu entităţi care, prin natura lor fizică (materială), atunci când variază nu pot lua orice valori numerice, ci iau doar valori dintr-un şir, fără a trece prin valorile intermediare. Aceste variabile au proprietăţi de mărime, fiind definite într-un spaţiu normat (care are definită unitatea de măsură) şi pot fi exprimate numeric, cantitativ. Mulţimea variabilelor categorii de stare descriu sistemul (procesul) în subspaţiul H m, unde m este numărul de variabile de stare utilizate în descrierea sistemului. O subclasificare a variabilelor discrete constă în luarea în considerare a numărului de stări pe care acestea le pot avea, după cum urmează: variabile booleene în cazul existenţei a două stări posibile; variabile de tip Lukasievic în cazul existenţei a trei stări posibile variabile polivalente în cazul existenţei a mai mult de trei stări. În modelare, pe lângă variabilele tipic discrete se practică pe scară largă şi discretizarea prin convenţie. Aceasta înseamnă că variabilele care în mod normal sunt de altă natură sunt transformate în variabile discrete. Variabile continue sunt acele variabile care descriu entităţi care, atunci când variază, pot lua orice valori numerice dintr-un domeniu dat. Trecerea de la o valoare la alta nu se face în salturi, ci prin tuturor valorilor intermediare.

94 Mulţimea variabilelor categorii de stare descriu sistemul (procesul) în subspaţiul H n, unde n este numărul de variabile de stare utilizate în descrierea sistemului. Având în vedere cele trei naturi ale variabilelor un sistem (proces) este descris în spaţiul H v unde v = k+m+n şi reprezintă numărul de dimensiuni (de variabile) ale spaţiului H. Spaţiul H v rezultă din reuniune subspaţiilor H k, H m şi H n, adică H v = H k H m H n, cu condiţia ca H k H m H n =, adică o variabilă utilizată în descrierea (modelarea) unui sistem nu poate să facă parte simultan din mai multe categorii. La alegerea tipului de variabilă un rol fundamental îl are decizia analistului. Astfel: în cazul în care se aleg o variabile discrete se va reuşi o apropiere mai mare de realitatea tehnico-economică, dar rezolvarea problemei optimizării pe baza acestui model va fi mai dificilă, modelele discrete fiind de natură combinatorică; în cazul când se alege variabile continui se va uşura rezolvarea problemelor, dar se poate îndepărta de realitate, fiind nevoit să ia în consideraţie posibilele erori ale modelului. 5. Clasificarea parametrilor (variabilelor) tehnologici după legătura cu decidentul şi după comportarea în timp a variabilelor După legătura cu decidentul variabilele pot fi grupate în trei categorii: variabile necontrolabile variabile controlabile Variabilele necontrolabile sunt acele a căror variaţie nu poate fi influenţată de către decident, care însă le poate cunoaşte, descrie, lua în consideraţie, dar nu le poate modifica. Variabilele controlabile sunt acele variabile pe care decidentul le poate controla, modifica în vederea obţinerii unui rezultat optim al procesului. Acestea sunt numite şi variabile optimizabile. De fapt, optimizarea unui proces nu înseamnă altceva decât determinarea valorilor optime ale acestor variabile, care să asigure optimul (minimul sau maximul absolut sau local) al funcţiei obiectiv (de performanţă). După comportarea în timp a variabilelor avem următoarele tipuri de variabile: variabile statice; variabile cvasistatice; variabile dinamice. Pentru înţelegerea acestor tipuri de variabile trebuie definite următoarele noţiuni, care caracterizează comportarea sistemului pe perioadă de viaţă a sistemului (0, T) unde T este timpul: calendarul care reprezintă mulţimea subperioadelor i, cu condiţia ca i = T, în care sub aspect calitativ sistemul (procesul) rămâne neschimbat (static) pe subperioada i ; repertoarul este alcătuit din mulţimea valorilor pe care le au variabilele (parametrii) sistemului în fiecare dintre subperioadele i ; traiectoria este definită de mulţimea valorilor prin care trec variabilele în perioada (0, T). Fiecare variabilă (parametru) are o traiectorie, mulţimea tuturor traiectoriilor dând traiectoria sistemului. Variabilele statice sunt acele care rămân neschimbate pe toată durata (0, T), adică au o traiectorie constantă. Variabile cvasistatice sunt acelea care rămân neschimbate pe una sau mai multe subperioade i, dar nu pe toate. Variabile dinamice sunt acele variabile care apar ca funcţii de timp pe cel puţin una dintre subperioade. 6. Tipuri de modele utilizate în optimizaea proceselor În optimizarea proceselor sunt utilizate următoarele tipuri de modele

95 1) modele descriptive; ) modele normative; 3) modele procedurale; 4) modele calculatorii: 4.1.) deductive 4..) predictive: 4..1.) staţionare; 4...) dinamice. 1) Modelele descriptive au ca principal obiectiv reproducerea unor proprietăţi ale sisitemului (procesului) modelat şi oferă posibilitatea găsirii unor soluţii acceptabile, dar au şi dezavantaje cum ar fi: durata prea mare pentru aplicarea lor, ceea ce poate duce ca decizia luată pe baza lor să fie tardivă şi avantajul (eficienţa) adus prin utilizarea sa poate să fie prea mic, nejustificând costul elaborării şi implementării sale. Modelele descriptive stau la baza construirii modelelor normative. Modelele descriptive conţin următoarele grupe mai utilizate în practică modele descriptive ale proceselor tehnologice şi de producţie, care descriu succesiunea secţiilor, utilajelor şi a operaţiilor care alcătuiesc procesul tehnologic al fiecărui produs etc. Dintre modelele acestui grup deosebim: modele descriptive gen arborescenţă, care reprezintă o descompunere a structurii tehnologice a unui produs în subproduse, repere, materii prime, cu precizarea normelor de consum pe fiecare nivel. Pe baza acestor modele se pot construi baze de date care să cuprindă algoritmii care să permită calculul necesarualui de resurse şi costurile aferente fiecărui nivel de realizare a unui produs; modele descriptive gen listă ca: fişa tehnologică a produsului, care specifică pentru fiecare produs, subprodus şi reper cantitatea de materii prime necesare, manopera, operaţiile care trebuie efectuate şi duratele acestora etc. grafice Gantt, care prezintă sub formă grafică succesiunea logică în timp a operaţiilor ce trebuie efectuate. modele informaţional-decizionale, care abordează problema informaţională şi a luării deciziei într-o intreprindere, secţie etc. şi cuprin două categorii de modele: organigrama structurii organizatorice; diagrame informaţional-decizionale şi modele tip aval-amonte, care au ca scop descrierea reţelei informaţionaldecizional (circuitul informaţiei şi a deciziei); modele ale logicii matematice şi modele ale teoriei decizionale care descriu structura procesului decizional. modele ale resurselor şi relaţiilor umane care cuprind: modele ce descriu relaţiile interpersonale şi de grup; modele ce descriu relaţiile dintre motivaţia şi performanţele personalului; modele ce descriu tehnicile de selecţie a personalului; etc. Modelele resurselor şi relaţiilor umane sunt dificil de elaborat, utilizând în principal mijloace şi metode ce ţin de sociologia industială, a muncii şi a conducerii. ) Modelele normative. În timp ce modelele descriptive au ca obiect descrierea unor proprietăţi ale sistemului modelat, modelele normative urmează să fie utilizate în stabilirea unor reguli cât mai eficiente de conducere a sistemului, care să conducă la creşterea performanţelor sistemului. Modelul normativ este o perfecţionare a celui descriptiv, acestuia fiindu-i asociat un set de variabile şi reguli precise, exprimate, de regulă, prin relaţii matematice. Modelele normative permit luarea unei decizii în timp mult mai scurt decât modelele descriptive şi cu costuri mai mici. 3) Modele procedurale

96 Modelul procedural reprezintă un set de instrucţiuni care trebuie executate într-o anumită situaţie. Adică se stabileşte un anumit algoritm ce trebuie executat la primirea unor anumite informaţii, acordând mai multă atenţie algoritmului decât descrierii sistemului. Modelul procedural nu ţine seama de relaţiile dintre variabilele procesului modelat, ci cuprinde numai instrucţiuni de conducere a procesului. El nu este deci foarte exact, dar asigură reproductibilitatea condiţiilor de desfăşurare a procesului. 4) Modelele calculatorii sunt modele matematice propriu-zise, care conţin relaţii matematice ce leagă între ele variabilele sistemului (procesului) şi care sunt utilizate în optimizarea proceselor tehnologice. 4.1.) Modele calculatorii deductive reprezintă un sistem de ecuaţii prin care se pot determina variabilele (parametrii) nemăsurabili din valorile unor parametrii măsurabili. Modelul conţine un număr de ecuaţii egal cu numărul variabilelor nemăsurabile ce trebuie determinate şi trebuie să fie un sistem compatibil determinat. 4..) Modele calculatorii predictive sunt modelele care stabilesc relaţii între parametrii independenţi (de intrare) ale procesului şi parametrii dependenţi (de ieşire) şi care permit să se evalueze răspunsul procesului la modificare parametrilor de intrare. Reprezintă modelele de bază în stabilirea valorile optime ale parametrilor de intrare, valori ce vor asigura optimul (min. sau max.) funcţiei obiectiv. Pot să fie: 4..1) statice, în cazul când relaţiile între parametrii sunt stabilite în regim static de desfăşurare a procesului; 4..) dinamice, în cazul când relaţiile între parametrii sunt stabilite în regim dinamic de desfăşurare a procesului. Acestea reprezintă cele mai performante modele utilizate în optimizarea proceselor şi în conducerea cu calculatorul a acestora, dar totodată sun şi cele mai dificil de elaborat şi deci mai scumpe. 7. Conceptul de model matematic: definiţie, condiţiile pentru un model şi proprietăţile modelului Definiţie Modelul este o reprezentare izomorfă a realităţii obiective şi constituie o descriere simplificată, riguroasă şi fundamentată, în sensul structurării logice a sistemului (procesului) pe care îl reprezintă, care facilitează descoperirea unor legităţi şi legături între variabilele sistemului foarte greu de găsit pe alte căi. Prin model matematic al unui proces se înţelege ansamblul de ecuaţii şi inecuaţii capabil să descrie în mod corect interdependenţele dintre variabilele procesului. Sistemul (procesul) ce trebuie modelat reprezintă BAZA (R), iar rezultatul modelării este MODELUL (M). Legătura dintre model şi bază se numeşte simulare, deci modelul simulează baza. M este un model pentru baza R, dacă M şi R satisfac condiţiile: 1) M şi R sunt ambele sisteme; ) pentru oricare element XR există cel mult un element X M; 3) pentru orice relaţie P între elemente din R există cel mult o relaţie P între elementele corespondente din M; ' ' ' 4) pentru fiecare set de elemente {X1, X... X n } puse în legătură printr-o relaţie P în M, elementele corespondente { X1, X... X n } din R sunt puse în legătură de relaţia P din R, corespunzătoare relaţiei P din M. Condiţiile ) şi 3) arată că modelul M are cel mult tot atâtea elemente, respectiv lagături ca şi baza R, deci modelul este o reprezentare simplificată a bazei. Condiţia 4) face ca modelul să fie util în analiza bazei, impunând ca tot ceea ce este adevărat în model să fie adevărat şi în bază. Această concluzie este strâns legată de utilizarea modelului ca suport pentru luarea unei decizii, concluziile stabilite pe baza modelului putând fi translatate în bază. Proprietăţile modelării:

97 Nonsimetria: Modelarea se face într-un singur sens, astfel dacă A modelează B, atunci B nu poate modela A. Reflexivitatea: Orice sistem este propriul său model (proprietate rezultată din cele patru condiţii ale modelului); Tranzitivitatea: Dacă A este un model a lui B şi B este un model a lui C, atunci A este un model şi a lui C; Nontransferabilitatea (neidentificarea) modelelor :Două sau mai multe modele ale unei baze nu sunt în mod obligatoriu echivalente sau comparabile, ele putând să reprzinte diferite aspecte ale bazei; Reducerea complexităţii se face fie prin grupare unor elemente similare sau cu aceleaşi proprietăţi, fie prin eliminarea elementelor irelevante sau a proprietăţilor irelevante. Nonpartiţionarea: un sistem nu poate fi divizat în subsisteme fără a ţine cont, pe de o parte de conexiunile stabilite între aceste subsisteme şi, pe de altă parte de conexiunile între subsisteme şi sistemul în ansamblu. Un model al unui subsistem nu este un model al întregului sistem. 8. Ecuaţiile, restricţiile şi funcţia de performanţă (obiectiv) a modelului matematic al procesului Ecuaţiile modelului exprimă corelaţiile existente între variabilele procesului (X 1, X,... X n ) şi se deduc fie prin analize teoretice, fie pe baza unor observaţii experimentale (empiric). Restricţiile modelului sunt alcătuite din funcţiile de tip egalitate şi/sau inegalitate, ce stabilesc domeniile admise în care variabilele de optimizat (cele de intrare în proces) pot lua valori. Acestea sunt: de tip egalitate: g i = g(x 1, X,... X n ) = 0, i = 1,,... m de tip inegalitate: h j = h(x 1, X,... X n ) < 0, j = 1,,... n, numărul total al restricţiilor fiind m+n. Funcţia de performanţă (obiectiv, criteriul de optimizare) exprimă dependenţa dintre principalele variabile independente şi principala performanţă urmărită în conducerea procesului. Funcţia de performanţă se exprimă prin relaţia: Y = Y(X 1, X,... X n ) Funcţia de performanţă este este criteriul unic şi obiectiv de optimizare şi conducere a procesului. Uzual, funcţia de performanţă este un criteriu economic explicit (de exemplu: preţul de fabricaţie a unui produs, profit, etc.), dar poate fi şi un criteriu neeconomic, dar cu implicaţii economice (de exemplu: productivitatea agregatelor, consumuri specifice, randamente, etc.) Indiferent de tipul modelului folosit cerinţele funcţiei obiectiv nu trebuie să fie contradictorii. De exemplu nu poate fi impusă simultan obţinerea unei productivităţi maxime şi cheltuieli (de investiţii, de exploatare etc.) minime. În acest caz se rezolvă problema obţinerii unei productivităţi maxime în condiţiile păstrării cheltuielilor la un nivel constant şi apoi se rezolvă problema minimizării cheltuielilor în condiţiile menţinerii constante a productivităţii obţinute anterior. În cazul unui model cu una - Y = Y(X) - sau două variabile de optimizat Y = Y(X 1, X ), funcţia de performanţă poate fi reprezentata grafic în coordonate carteziene şi poate fi analizată simplu în vederea determinării optimului (minimul sau maximul) acestei funcţii. În cazul modelelor cu o singură variabilă de optimizat, funcţia obiectiv poate fi reprezentată în planul cartezian printr-o curbă de răspuns (fig. 1.1). În cazul modelelor cu două variabile de optimizat, funcţia obiectiv poate fi reprezentată în spaţiul cartezian tridimensional printr-o suprafaţă de răspuns (fig. 1.), care dacă este secţionată cu plane P paralele cu planul X 1 OX, în care Y = constant, se obţin curbele de nivel (fig 1.3)

98 Fig 1.1. Fig 1.. Fig.1.3 În cazul modelelor cu n variabile de optimizat nu se poate reprezenta grafic funcţia obiectiv, care constituie o hipersuprafaţă de răspuns în spaţiul n+1 dimensional. În acest caz se pot obţine suprafeţe în spaţiul tridimensional ca în fig. 1.. menţinând constante n- variabile de optimizat şi curbe în planul bidimensional, ca în figura 1.3, menţinând constante n- 1 variabile de optimizat. Deoarece extremele funcţiilor obiectiv apar evidente pe curbele sau suprafeţele de răspuns acestea sunt frecvent utilizate în problemele de optimizare. În acest scop, pentru a face mai uşor utilizabile curbele şi suprafeţele de răspuns, uneori se procedează la aducerea funcţiilor de performanţă (obiectiv) la o formă matematică mai convenabilă, care permite o localizare facilă a extremelor. Această formă a funcţiei de performanţă se numeşte formă canonică (standard), la ea ajungându-se prin aşa numitele transformări canonice, ce constau într-o translaţie şi într-o rotaţie a sistemului cartezian de axe. Din punctul de vedere al metodologiei de optimizare (de determinare a extremului), cele mai importante proprietăţi ale funcţiei de performanţă (obiectiv) sunt: 1) Continuitatea sau discontinuitatea funcţiei O funcţie Y(X) este continuă pe un interval dacă şi numai dacă, oricare ar fi X 0 din acel interval avem: lim Y(X) lim Y(X) Y(X0 ) XX 0 XX 0 XX 0 XX 0 O funcţie este discontinuă în punctele X 0, în care nu este respectată această condiţie. O funcţie continuă este prezentată în figura 1.4., iar în figurile 1.5 şi 1.6 sunt prezentate două tipuri de funcţii discontinue, funcţia din figura 1.6. fiind o funcţie discontinuă discretă. Fig Fig Fig.1.6. ) Funcţii unimodale şi multimodale

99 O funcţie ce prezintă pe un anumit interval un singur extrem este o funcţie unimodală (fig 1.7), iar o funcţie ce prezintă două sau mai multe extreme este multimodală (fig. 1.8.). Fig 1.7. Fig ) Domeniul admis pentru cercetare funcţiei de performanţă Acest domeniu este stabilit de către restricţiile de tip egalitate şi/sau inegalitate care sunt impuse variabilelor de optimizat, obţinându-se astfel intervalele în care acestea pot lua valori. Evident în cazul prezenţei restricţiilor valorile optime ale variabilelor de optimizat se găsesc fie în domeniul admisibil, fie pe graniţele acestuia, caz în care valoare optimă a funcţiei de performanţă putând fi diferită de optimul global (maxim sau minim) al funcţiei. 9. Etapele elaborării modelului matematic Etapele procesului de modelare sunt: 1) formularizarea modelului; ) stabilirea ecuaţiilor modelului şi a funcţiei de performanţă; 3) verificarea modelului. 1) FORMULARIZAREA MODELULUI cuprinde următorii paşi: a) stabilirea scopului modelului, care poate fi analizat din mai multe puncte de vedere, cum ar fi: dacă modelul este de ansamblu, pentru conducerea unui proces sau a unei instalaţii, în întregul său, sau a unei părţi din proces; dacă modelul este sau nu utilizat pentru conducerea pe calculator a procesului; dacă modelul este utilizat în conducerea economică sau tehnologică a sistemului; dacă modelul este utilizat pentru conducerea unui proces existent în funcţie (caz în care se va elabora pe baza datelor experimentale de exploatare) sau pentru un proces nou, la proiectarea şi testarea sa (în acest caz se folosesc date experimentale de laborator şi date teoretice) Scopul modelului condiţionează alegerea variabilelor care vor fi luate în considerare, precizia care va fi impusă modelului şi metodele de stabilire a ecuaţiilor modelului. b) delimitarea procesului analizat derivă din scopul modelului şi va condiţiona parametrii (variabilele) de intrare şi de ieşire luate în considerare. c) stabilirea parametrilor independenţi şi dependenţi luaţi în considerare d) stabilirea tipului de model necesar e) formularea unui model preliminar ce constă în formularea, pe bază teoretică şi a unor cunoştinţe experimentale anterioare, unui set de presupuneri necesare explicării procesului şi obţinerii unor concluzii preliminare care se referă, în general, la natura calitativă a relaţiilor între paramatrii procesului. ) STABILIREA ECUAŢIILOR MODELULUI ŞI A FUNCŢIEI DE PERFORMANŢĂ În cazul în care dispunem de suficiente date teoretice modelul va fi determinat doar pe baza acestora.

100 Modelarea pur teoretică este însă drastic limitată de necunoaşterea exactă a legităţii diferitelor procese, în special a celor complexe, cum sunt cele metalurgice. În această situaţie modelul preliminar, stabilit în principal pe baza unor cunoştinţe teoretice, va fi completat şi verificat pe cale experimentală. Determinarea ecuaţiilor modelului se face pe baza datelor colectate în urma unor experimentări efectuate asupra procesului şi în urma aplicării unor metode statistico-matematice (analiză statistică a datelor, estimarea parametrilor statistici, analiză dispersională, analiză de corelaţie şi regresie). Funcţia obiectiv este reprezentată de corelaţia existentă între principalul parametru de ieşire, care se doreşte a fi optimizat, şi ceilalţi parametrii ai procesului. Funcţia obiectiv este un criteriu unic, univoc şi obiectiv prin care se apreciază eficienţa unui proces. În conducerea proceselor pe baza unui model se pot urmări îndeplinirea a două scopuri: stabilirea optimului (min. sau max.) funcţiei obiectiv sau menţinerea funcţiei obiectiv la un nivel constant (de referinţă), care este, de regulă, nivelul optim, dar nu obligatoriu. 3) VERIFICAREA MODELULUI Verificarea modelului este o etapă care este strâns legată de elaborarea modelului în sensul în care rezultatele negative obţinute la verificare vor determina efectuarea unor corecţii în cadrul modelului, corecţii ce vor fi repetate de câte ori va fi nevoie până când între model şi procesul pe care îl modelează va exista gradul de concordanţă (de analogie) dorit. Verificarea modelului se face în mai multe etape. Etapele verificării modelului sunt: a) Analiza erorilor în cadrul căreia se va stabili influenţa preciziei de măsură a diferitelor variabile asupra precizei modelului determinat. În urma acestei analize se va stabili şi precizia pe care vor trebui să o aibă aparatele de măsură, control şi comandă ce vor fi utilizate în conducerea respectivului proces cu un calculator, pe baza modelului stabilit. b) Testarea preliminară a modelului care constă în testarea modelului utilizând aceleaşi date care au fost utilizte la stabilirea modelului. Probabilitatea invalidării modelului în acastă etapă este relativ redusă, fiind posibilă doar în cazul unor erori grosolane aparute în stabilirea procesului. Totuşi aplicarea acestei testări preliminare poate economisi timp, prin modficarea şi retestarea imediată a modelului. Deci, în această etepă sunt eliminate erorile grosolane. c) Simularea procesului pe un calculator cuplat în afara procesului off line -, calculatorul neavând legătură cu procesul, ci doar cu operatorul uman (figura 1), utilizând date reale, colectate direct din procesul ce se află în desfăşurare. În această etapă se introduc date de intrare din proces şi se compară ieşirile reale cu cele ce sunt stabilite din model, în cazul unor neconcordanţe se efectuează corecţii în model. În această etapă vor fi eliminate erorile mari. d) Încercarea modelului se face pe un calculator cuplat în proces on line în circuit deschis (legătura între proces şi calculator se face prin intermediul operatorului uman) figura. În această etapă calculatorul preia variabilele de ieşire din proces şi stabileşte, pe baza modelului, valorile de intrare necesare, dar comenzile asupra acestora sunt date de către operatorul uman. În această etapă sunt eliminate micile erori ale modelului şi se stabileşte forma finală a modelului. După această etapă se poate trece la conducerea procesului pe baza modelului de către un calculator cuplat on line, în circuit încis. Calculatorul preia, prin intermediul unor aparate de măsură şi a unor interfeţe, parametrii de ieşire din proces, stabileşte pe baza modelului valorile PROCES C A L C U L A T O R

101 necesare ale parametrilor de intrare, pe care îi comandă prin intermediul unor regulatoare (fig 3). R comenzi i A.M. e OPERATOR UMAN A.M. i `Fig.1. Simularea procesului cu un calculator off-line (în afara procesului) R regulator; AM aparat de măsură R C A comenzi L i PROCES A.M. e C U OPERATOR L UMAN A.M. i A T O R Fig.. Verificarea modelului cu un calculator cuplat on-line (în proces), în circuit deschis comenzi R C A L i PROCES e C A.M. U L A i A.M. T O R Fig.3. Conducerea procesului pe baza modelului cu un calculator cuplat on-line, în circuit închis 10. Determinarea soluţiei optime. Tipologii de optimizare Determinarea soluţiei optime constă în stabilirea în determinarea unor valori ale variabilelor (parametrilor) independenţi (de intrare) procesului valori optime -, care să asigure cea mai bună valoare (minim sau maxim) a funcţiei obiectiv optimul. Evident, o problemă de minimizarea a funcţiei obiectiv este identică cu o problemă de maximizare, rezolvându-se cu ajutorul aceloraşi metode, datorită faptului că maxy(x) = min[- Y(X)].

102 Datorită complexitătii funcţiei obiectiv, atât ca formă cât şi ca număr de variabile, stabilirea extremelor funcţiei obiectiv nu este o problemă matematică simplă ce poate fi soluţionată cu ajutorul calcului diferenţial, motiv prin care această problemă se rezolvă, în majoritatea cazurilor prin diferiţi algoritmi ce ţin de calculul numeric, cu ajutorul calculatoarelor. Clasificarea tipurilor de probleme de optimizare se: În funcţie de valorile pe care le pot lua variabilele independente avem: optimizarea fără restricţii atunci când variabilele independente pot lua orice valori; optimizarea cu restricţii atunci când valorile pe care le pot lua variabilele independente sunt limitate de diferite restricţii Restricţiile variabilelor independente sunt impuse de consideraţii tehnologice de desfăşurare a respectivului proces În funcţie de numărul variabilelor independente luate în considerare avem: optimizare monovariabilă când se ia în considerare o singură variabilă independentă, funcţia de performanţă fiind de forma Y=Y(X); optimizarea multivariabilă - când se iau în considerare două sau mai multe variabile independente, funcţia de performanţă fiind de forma Y=Y(X 1, X,... X n ). În funcţie de forma matematică a funcţiei de performanţă avem: optimizare liniară când forma funcţiei de performanţă este liniară: Y=X 1 + X X n ; optimizare neliniară când funcţia de performanţă nu este de formă liniară(poate fi polinomială de diferite grade, exponenţială, logaritmică, etc) Disciplina: TEHNOLOGII CHIMICE 1.Tipuri de reacţii în chimia organică Principalele tipuri de reacţii întâlnite în chimia organică pot fi: a) Reacţii de substituţie; Aceste reacţii au loc după schema: R-X + Y = R-Y + X b) Reacţii de adiţie; Acest tip de reacţii au loc la hidrocarburile nesaturate cu dublă (alchene) sau triplă legătură (alchine). Se pot adiţiona la legăturile nesaturate: hidrogen, hidracizi, apă, alcooli, etc. De exemplu în cazul adiţiei de HCl la etenă se obţine un derivat clorurat (clorura de etil) conform reacţiei: H C=CH + H-Cl H-H C-CH -Cl c) Reacţii de eliminare; Prin eliminarea de hidrogen sau de diverşi substituenţi de la atomii de carbon al unui compus organic se pot obţine compuşi organici cu caracter nesaturat (duble sau triple legături) dacă eliminarea are loc de la atomi vecini sau compuşi ciclici dacă eliminarea se produce la atomi mai îndepărtaţi. De exemplu o reacţie de eliminare 1, (la atomi vecini) poate fi reacţia inversă cele prezentate anterior la reacţia de adiţie. d) Reacţii de polimerizare; O reacţie de polimerizare poate fi scrisă schematic sub forma: n M -(M) n - în care monomerul M (de regulă un compus chimic organic nesaturat) se adiţionează la alţi monomeri identici sau diferiţi iar unităţile monomere care se alipesc se înlănţuiesc pentru a forma o macromoleculă cu masă moleculară foarte mare.. Cataliza în reacţii chimice. Exemplu cracarea catalitică Cataliza este procesul fizico-chimic complex prin care se măreşte viteza unei reacţii chimice. În acest scop se folosesc anumite substanţe numite catalizatori.

103 Catalizatorii participă la o reacţie chimică dar nu se consumă. Rolul lor este de a micşora energia de activare necesară reactanţilor pentru a forma produşi de reacţie. Pot fi catalizate doar reacţiile chimice care sunt posibile din punct de vedere termodinamic. O reacţie chimică ce nu este posibilă din punct de vedere termodinamic nu poate fi catalizată. Cataliza poate fi: - În fază omogenă, când toţi participanţii la reacţie sunt în aceeaşi fază (de regulă fază lichidă sau fază gazoasă); - În fază eterogenă, când catalizatorul se găseşte în fază diferită faţă de mediul de reacţie (cel mai frecvent catalizatorul se află în fază solidă) Cracarea catalitică este reacţia chimică frecvent întâlnită în tehnologia chimică organică în prelucrarea secundară a produselor petroliere. Cracarea catalitică a produselor petroliere este un proces distructiv prin care moleculele de hidrocarburi cu catenă mai lungă (de exemplu în motorină) sunt fragmentate, obţinându-se hidrocarburi cu catena mai scurtă (benzine de cracare). 3. Reformarea termică şi catalitică a benzinelor Reformarea este procesul chimic aplicat produselor petroliere (benzine) în scopul îmbunătăţirii cifrei octanice. Reacţia chimică ce stă la baza procesului de reformare constă în transformarea catenei liniare a unei hidrocarburi în catenă ramificată. Reacţia chimică este o izomerizare (de catenă). Benzinele cu cifră octanică mare conţin multe hidrocarburi lichide cu catenă ramificată (izoalcani). Reacţia de reformare (sau de izomerizare) se poate realiza cu randamente bune la temperaturi ridicate (în cazul cracării termice). Reacţia se poate realiza cu randament mai bun prin utilizarea catalizatorilor fără a fi necesare temperaturi ridicate. În acest caz se pot evita reacţii simultane cu reacţiile de izomerizare care ar putea înrăutăţi randamentul în hidrocarburi cu catenă ramificată. 4. Tehnici de polimerizare Câteva caracteristici care diferenţiază diversele tipuri de reacţii de polimerizare: Polimerizarea în masă; Monomerul este în acelaşi timp şi mediu de reacţie. În timpul avansării reacţiei de polimerizare creşte foarte mult vâscozitatea mediului Polimerizarea în soluţie; Mediul de reacţie este lichid iar polimerul este solubil în mediul de reacţie. Lacurile polimerice conţin polimer dizolvat într-un solvent volatil Polimerizarea în fază dispersă; - Polimerizarea în emulsie (L 1 /L ) Mediul de reacţie este lichid iar polimerul este lichid. Cele două faze lichide nu sunt miscibile. - Polimerizarea în suspensie (L/S) Mediul de reacţie este lichid iar polimerul este solid. Cele două faze nu sunt miscibile 5. Fluxul tehnologic de tratare a apelor potabile Decantarea sau filtrarea primară are ca scop limpezirea apei prin îndepărtarea impurităţilor mecanice sau a suspensiilor grosiere. Această operaţie se realizează prin trecerea apei cu viteze mici prin decantoare orizontale, urmată de filtrare prin filtrare rapidă sau sau lentă, formate din straturi de roci sterile de granulaţie variabilă. Pentru ca să se depună suspensiile coloidale care trec prin filtre lente, se adaugă în apă unele substanţe cu proprietăţi coagulante, preferenţial săruri de aluminiu sau fier, care hidrolizează şi formează pelicule (mase) amorfe care absorb particulele coloidale existente în apă şi le depun sub formă de sedimente.

104 Fig.1. Fluxul tehnologic de tratare a apelor potabile Reacţiile chimice pe care se bazează aceste procese sunt următoarele: 1. Al (SO 4 ) 3 + 3Ca(HCO 3 ) = 3CaSO 4 + 6CO + Al(OH) 3 adsorbant. FeCl 3 + 3Ca(HCO 3 ) = 3CaCl + 6CO + Fe(OH) 3 adsorbant Suspensiile coloidale şi magneziul, prin operaţiile de coagulare, duc şi la realizarea unei dedurizări parţiale a apei. Operaţia de degazare se face în vederea eliminării din apă a gazelor dizolvate: CO, H S, O etc., şi se realizează prin încălzirea apei la temperatura de saturaţie, cu aer care circulă în contracurent cu apa. Se antrenează astfel gazele dizolvate care se evaporă la temperature respectivă. Operaţiile de decantare, decantare, limpezire, sunt commune atât pentru obţinerea apei potabile, cât şi în epurarea apelor industriale şi reziduale. Obţinerea apei potabile se efectueaza deci în două etape: prima se realizează prin absorbţia microorganismelor pe straturile filtrante, în operaţiile de decantare şi filtrare, iar cea de-a doua cu ajutorul unor reactivi chimici sau a radiaţiilor ultraviolete. Sterilizarea apei se realizează prin: - procedee fizice costisitoare (cu radiaţii UV, raze X, ultrasunete); - procedee chimice: tratare cu reactivi chimici (clor, hipoclorit de sodiu) care în mediu apos pun în libertate oxigen atomic care are proprietatea de a distruge agenţii patogeni: NaClONaCl + 1/ O 6. Temperaturi de referinţă caracteristice sticlelor La trecerea unei sticle către starea de topitură nu există un salt brusc, discontinuu, ci o descreştere progresivă a vâscozităţii, atunci când temperatura creşte în domeniul de transformare. Atât lărgimea cât şi poziţia acestui domeniu de temperatură variază de la o sticlă la alta şi temperaturile alese în interiorul domeniului sunt folosite pentru a caracteriza sticla respectivă. Vâscozitatea unei sticle are importanţă şi sub aspect tehnologic, deoarece prelucrarea topiturii şi diferitele tratamente ale sticlei se realizează la anumite vâscozităţi. Astfel, topirea sticlei are loc la vâscozităţi cuprinse între 10 1 şi 10 4 P, iar afinarea (îndepărtarea bulelor de gaze din topitură) se realizează intens când vâscozitatea este de circa 10 P (aproximativ C pentru sticle silicatice obişnuite). La vâscozităţi cuprinse între 10 4 şi 10 7,6 P topitura de sticlă poate fi prelucrată. Temperatura corespunzătoare acestei vâscozităţii se numeşte temperatura de prelucrare - fig.

105 (în care temperatura de prelucrare este aleasă arbitrar pentru a corespunde vâscozităţii de 10 4 P). În intervalul de prelucrare (η = P), este important ca sticla să fie lungă, adică să se întărească în timp lung, spre deosebire de sticla scurtă, care se întăreşte rapid cu scăderea temperaturii. Fig.. Variaţia vâscozităţii cu temperatura pentru unele sticle industriale Între 10 4 şi 10 7,6 P, sticla poate fi fasonată prin diverse procedee ca: suflare, tragere, presare etc. Temperatura pentru care vâscozitatea are valoarea de aproximativ 10 7,6 P este numită temperatură de înmuiere (sau punctul Littleton). Vâscozităţii de P îi corespunde aşa-numita temperatură de deformare sau temperatură de înmuiere dilatometrică, la care sticla se deformează sub propria greutate. În timpul procesului de fasonare al sticlei, ca urmare a unei răciri inegale a straturilor exterioare în raport cu cele interioare, în sticlă iau naştere tensiuni interne care, dacă depăşesc o anumită mărime, pot duce la distrugerea produsului. Îndepărtarea acestor tensiuni se face printrun tratament termic, denumit recoacerea sticlei. Temperatura inferioară de recoacere, corespunzătoare unei vâscozităţi de 10 14,5 P, este temperatura cea mai înaltă la care sticla poate fi răcită rapid fără a introduce tensiuni interne serioase (sau temperatura minimă la care se poate obţine relaxarea tensiunilor cu eficienţă satisfăcătoare pentru condiţiile industriale). Temperatura superioară de recoacere, corespunzătoare vâscozităţii de P, este temperatura la care tensiunile interne din sticlă se relaxează fără ca obiectele să se deformeze. Se constată că, temperatura de tranzitie T g (corespunzătoare unei vâscozităţi de ,4 P) se confundă sau este foarte aproape de temperatura superioară de recoacere. 7. Materii prime principale pentru industria sticlei Materiile prime principale pot să fie simple, conţinând câte un singur oxid util, sau complexe, conţinând doi sau mai mulţi oxizi utili. Oxizii acizi - formatori de reţea - au rolul principal în realizarea scheletului structural al sticlei. Din această cauză, ei intră în compoziţia sticlei în cantităţile cele mai mari. În cele ce urmează se prezintă materiile prime, prin care se introduc oxizii acizi cei mai frecvent utilizaţi în industria sticlei. Dioxidul de siliciu - SiO este foarte răspândit în natura, intrând în componenţa celor mai diferite roci şi minerale. În stare pură se găseşte cel mai adesea sub formă de cuarţ, şi anume: cristal de stâncă, cuarţit şi nisip cuarţos. În ordinea enumerării scade puritatea şi creşte mărimea zăcămintelor. Din această cauză, cristalul de stâncă este o materie primă scumpă şi se foloseşte numai pentru sorturi speciale de sticlă, cum este, de exemplu, sticla de cuarţ transparentă. Cuarţitul este relativ mai răspândit, dar este destul de puţin utilizat în industria sticlei, atât,

106 datorită costului mai ridicat cât şi datorită cheltuielilor suplimentare, legate de măcinarea unui material cu duritatea 7. Cea mai utilizată materie primă este nisipul cuarţos. El este destul de răspândit în natură, sub formă de zăcăminte mari, care conţin şi cantităţi variabile din alte materiale. Anhidrida borică este al doilea oxid acid în ordinea cantităţilor folosite în industria sticlei. Principalele materii prime surse de B O 3 sunt acidul boric şi boraxul. Acidul boric are dezavantajul că, la încălzire, degajă cantităţi mari de vapori de apă care pot antrena şi B O 3. Anhidrida borică ce se formează, în stare topită peste 580 C, se volatilizează parţial înainte de a reacţiona cu ceilalţi componenţi, aşa încât pierderile de B O 3 pot atinge 15%. Boraxul numit şi tetraborat de sodiu (Na O B O 3 10H O), se utilizează de obicei în stare anhidră şi datorită faptului că B O 3 este legat sub forma unui compus, se topeşte la o temperatură mai ridicată iar pierderile prin volatilizare sunt mai mici. Apare şi avantajul introducerii simultane a Na O în sticlă. Datorită caracterului limitat al resurselor naturale şi a utilizărilor importante în domenii de vârf ale tehnicii, B O 3 este un component scump şi destul de greu accesibil. Ponderea B O 3 în valoroasele sticle borosilicatice depăşeşte rareori 15%. Se consideră că în proporţie de 0,5-1,5%, B O 3 are şi un rol de accelerator al topirii, putând ridica productivitatea unui cuptor vană cu până la 0%. Pentaoxidul de fosfor se utilizează în general în cantităţi şi mai mici în industrie. Drept materii prime se folosesc acidul ortofosforic (H 3 PO 4 ) şi unii fosfaţi. Utilizarea fosfaţilor aduce avantajul reducerii pierderilor prin volatilizare, dar şi dezavantajul unor temperaturi de topire mai ridicate. Drept materie primă, sursă de pentaoxid de fosfor se utilizează şi cenuşa de oase, care conţine 67-85% fosfat de calciu şi -3% fosfat de magneziu. Trioxidu1 de aluminiu are un caracter intermediar (amfoter), în unele sticle mai bazice, având NC=4 şi deci rol de formator. În sticlele acide NC= 6 şi funcţionează ca modificator. Drept materie primă se poate folosi Al O 8 fabricat industrial, de puritate corespunzătoare, dar având un cost ridicat. Sunt preferate materiile prime complexe, cum este caolinul purificat în mod special pentru industria ceramicii fine, conţinând în mod preponderent SiO A1 O 3 H O şi mai ales feldspatul natura1 care de obicei este un amestec de albit (Na O Al O 3 6SiO ), şi ortoclaz (K O Al O 3 6SiO ), conţinând şi anortit (CaO Al O 3 SiO ). Intră în compoziţia sticlelor silico-calco-sodice în proporţie de -3% dar în unele sticle poate depăşi 1%. Dintre oxizii bazici - modificatori de reţea - pe primul plan se află cei alcalini, care formează cu oxizii acizi eutectice cu temperaturi de topire coborâte, înlesnind, prin faza lichidă generată, reacţiile şi accelerând dizolvarea SiO. Din aceste motive oxizii alcalini sunt consideraţi componenţi cu rol fondant. Oxidul de sodiu, prezent practic în toate sticlele industriale, este introdus în amestecul de materii prime mai ales sub formă de carbonat de sodiu anhidru, cunoscut sub numele de sodă calcinată. Produsul destinat industriei sticlei este granulat şi are o greutate volumetrică de circa 1,5 g cm -3 (sodă grea). Carbonatul de sodiu este higroscopic, fapt ce trebuie avut în vedere la depozitarea lui pentru a evita neajunsurile legate de manipularea unui material aglomerat şi aderent la utilaje sau de sfărâmarea şi uscarea lui. Fiind un produs industrial are un cost ridicat constituind, în cazul sticlelor silico-calco-sodice, cea mai scumpă materie primă. Din această cauză se au în vedere şi alte săruri de sodiu. În unele ţări s-a acumulat experienţa în utilizarea sulfatului de sodiu, produs secundar al industriei chimice sau existent ca zăcământ natural. Datorită reactivităţii reduse a sulfatului topit faţă de SiO în amestecul de materii prime trebuie să se introducă şi cărbune pentru a se obţine sulfură mai reactivă. Această complicaţie, precum şi degajarea de gaze cu sulf, a limitat extinderea folosirii sulfatului. În proporţii mici el este folosit în mod curent ca afinant. Există de asemenea date privind posibilitatea înlocuirii parţiale a carbonatului (circa 10%) cu NaCl. Când este necesară realizarea unui mediu oxidant în topitură se foloseşte azotatul de sodiu, înlocuind mai mult sau mai puţin carbonatul, la un cost comparabil sau chiar mai mare.

107 În legătură cu granularea amestecului de materii prime se utilizează drept lianţi soluţii de silicat de sodiu şi de asemenea de hidroxid de sodiu, ultimul având avantajul unei mari reactivităţi chiar la temperaturi joase. Proporţiile uzuale în care intră Na O în compoziţia sticlelor sunt de 1-16%. Oxidul de potasiu înlocuieşte parţial sau total Na O în sticlele cărora li se cer mai ales proprietăţi optice deosebite. Drept materie primă se foloseşte carbonatul şi mai rar azotatul de potasiu. Potasiul este mai puţin răspândit în natură şi de aceea sărurile lui sunt scumpe. Oxizii alcalino-teroşi sunt consideraţi stabilizatori deoarece rigidizează structura sticlelor silico-alcaline, îmbunătăţind multe proprietăţi, printre care stabilitatea chimică şi rezistenţa mecanică. Oxidul de calciu este unul din componenţii de bază ai sticlelor industriale produse în cantităţile cele mai mari. Drept materie primă este folosit carbonatul de calciu natural (calcarul), alegând varietăţile cu puritate corespunzătoare sortimentului de sticlă produs. Se discută şi se studiază oportunitatea utilizării în industria sticlei a CaO fabricat industrial. Drept liant la granularea, amestecului de materii prime s-a experimentat, cu rezultate bune şi Ca(OH). Cu rol de afinant se utilizează şi CaSO 4. Proporţia de CaO în sticle poate atinge şi depăşi 14%. Oxidul de magneziu este prezent în sticlele silico-calco-sodice în proporţie de -3% iar în alte sticle (electrotehnice, optice) înlocuieşte parţial sau total CaO. Se introduce în amestec sub formă de carbonat de magneziu şi de asemenea sub formă de dolomită (carbonat dublu de calciu şi magneziu). Oxidul de bariu este prezent mai ales în sticlele optice şi se introduce sub formă de carbonat şi azotat. Dintre oxizii altor elemente este prezent într-o serie de sticle industriale (electrotehnice, optice, de menaj) PbO. Ca materie primă, se foloseşte frecvent miniul de plumb (Pb 3 O 4 ), care la încălzire trece în PbO şi oxigen. Deoarece PbO se reduce uşor la plumb elementar, care imprimă sticlei o nuanţă cenuşie ce poate ajunge până la negru lucios, degajarea de oxigen prin descompunerea miniului este avantajoasă prin mediul oxidant protector pe care-l asigură. Pentru acelaşi motiv se foloseşte adesea azotatul de plumb. Datorită toxicităţii ridicate a PbO şi a volatilităţii lui în procesul topirii, se consideră indicat să se folosească şi materii prime mai complexe: silicat de plumb şi silico-aluminat de plumb, când pericolul de intoxicare este mai redus. PbO are densitatea 9,3-9,5 g cm -3 din care cauză tinde să se stratifice în partea inferioară a creuzetelor şi bazinului de topire. Fenomenul se combate prin omogenizarea mecanică a topituri. Un loc aparte printre materiile prime îl ocupă cioburile de sticlă care rezultă în procesul tehnologic de fabricare a produselor din sticlă sau la utilizatorii obiectelor din sticlă. Ele reprezintă sticlă gata elaborată având toţi componenţii oxidici în proporţiile necesare şi înglobând o cantitate de energie corespunzătoare reacţiilor şi proceselor ce au avut loc la formarea sticlei. Este evident că reutilizarea lor prin reintroducerea în cuptorul de topire în vederea obţinerii unor noi produse conduce la realizarea unor importante economii, atât în ceea ce priveşte materiile prime cât şi energia. Fiecare tonă de cioburi permite economisirea a peste o tonă amestec de materii prime, respectiv a costului corespunzător iar uneori a unor componenţi greu accesibili, din import. Din aceste motive colectarea cioburilor din industrie şi de la populaţie şi reutilizarea lor reprezintă o sarcină importantă a industriei sticlei şi trebuie tratată cu toată atenţia. 8. Criterii de alcătuire a reţetelor maselor ceramice 1. CRITERII CHIMICE Pentru alegerea raţională a compoziţiei chimice se utilizează diagramele de echilibru termic fazal (dacă sunt cunoscute). Mai întâi trebuie precizate principalele proprietăţi (fizice, mecanice, termice, electrice ş.a.) impuse produsului de către domeniul său de utilizare. Deci trebuie stabilită corelaţia complexă compoziţie-structură- textură -proprietăţi cerută de fiecare domeniu de folosire a produsului.

108 De asemenea, trebuie examinată cinetica şi termodinamica reacţiilor chimice care au loc în amestecul de materii prime. Pe baza acestor informaţii se pot deduce compuşii chimic definiţi, care iau naştere şi care pot imprima (conferi) produsului finit caracteristicile dorite. Exemple: În funcţie de compoziţia mineralogică teoretică ce se poate stabili cu ajutorul diagramelor de echilibru termic, se aleg mase ce permit cristalizarea unor compuşi valoroşi. Dacă masa va conţine un singur compus valoros (de ex. mulitul), atunci ea se va alege în domeniul de cristalizare primară a acestuia. Pentru formarea a doi compuşi cristalini, masa se va situa pe o curbă lichidus limită care separă (delimitează) domeniile lor de cristalizare primară. După compoziţia fazală, dacă produsul trebuie să fie complet impermeabil, el trebuie să conţină o cantitate maximă de fază vitroasă. Aceasta influenţează negativ rezistenţa mecanică. Criteriile chimice trebuie să aibă în vedere următoarele: substanţele organice existente sau adăugate ca liant temporar, care ard la încălzire cu degajări de gaze componenţii gazoşi care rezultă din disocieri la încălzire (de ex. apa din mineralele argiloase sau hidroxizi, CO din carbonaţi, SO din sulfa t i ş.a) componenţi cu volatilitate ridicată (R O, B O 3, PbO, F ş.a.), a căror concentraţie scade în timpul topirii sticlelor) în cazul maselor care se topesc se modifică compoziţia topiturii prin dizolvarea refractarului din incinta de topire (creuzet, cuptor) modificarea compoziţiei masei prin reacţii cu atmosferă de ardere (oxidantă sau reducătoare). Realizarea texturii şi formei produselor finite se obţine prin alegerea materiilor prime care în timpul întregului proces tehnologic trebuie să nu producă deteriorarea produselor fasonate. De aceea, deseori se folosesc materii prime şamotate, clincherizate sau degresanţi, care scad simţitor variaţiile de volum (de regulă contracţii) la uscare şi la ardere. Pe baza acestui ansamblu de date se poate stabili locul (domeniul) maselor ceramice oxidice în diagramele de echilibru termic, precizându-se subsistemele de apartenenţă. De asemenea, tot cu ajutorul diagramelor de echilibru termic cunoscute, se pot preciza condiţiile de tratament termic necesare pentru obţinerea proprietăţilor dorite. Se pot astfel anticipa condiţiile cinetice şi termodinamice de desfăşurare a reacţiilor chirnice.utilizarea diagramelor de echilibru termic reduce simţitor timpul afectat cercetărilor pentru optimizarea reţetelor.. CRITERII TEHNOLOGICE Constau în alegerea corespunzătoare a materiilor prime care să asigure compoziţia chimică (oxidică, mineralogică şi fazală) a produsului ceramic, stabilită în prealabil. Materiile prime trebuie să corespundă ca: puritate constanţa compoziţiei chimice (de obicei se folosesc mai multe sortimente din acelaşi tip de materie primă) insensibilitate faţă de umiditate (de ex. acidul boric -higroscopic se înlocuieşte cu borax) fineţe (granulometrie). Granulometria influenţează atât fasonabilitatea şi reactivitatea maselor precum şi textura produsului finit. De aceea la stabilirea reţetei de fabricaţie un rol important îl joacă dozajul materiilor prime alese. Acesta trebuie să asigure o capacitate optimă de fasonare a maselor. Ea se obţine prin reglarea fineţei de măcinare şi adaosuri de electroliţi, substanţe tensioactive sau plastifianţi şi lianţi temporari pentru realizarea formei produsului finit sau prin încălzirea masei fasonate. Introducerea lianţilor temporari conferă produselor fasonate rezistenţă mecanică mărită în stare uscată. Uneori se introduc substanţe care să accelereze procesul de uscare.

109 Raportul dintre materiile prime plastice şi degresante influenţează hotărâtor fasonabilitatea amestecului, rezistenţa produsului în stare crudă, variaţiile de volum la uscare şi ardere. Gradul de cristalinitate al unor materii prime influenţează asupra vitezei transformărilor polimorfe cu variaţii periculoase de volum (de ex. refractarele silica se obţin dintr-un amestec de cuarţite ce au o viteză medie a transformărilor polimorfe ale silicei). Pentru scăderea temperaturii de ardere se folosesc fondanţi şi mineralizatori. De asemenea, se urmăreşte extinderea monoarderii produselor ceramice glazurate (sau glazurarea pe crud), precum şi folosirea de glazuri nefritate, mai ieftine decât cele fritate. La stabilirea reţetei unei mase ceramice se va avea în vedere realizarea ei în condiţiile tehnice existente la momentul respectiv sau procedeele tehnologice alese să se poată conduce la scară industrială. Din experienţa acumulată s-a constatat că, procedeele tehnologice sunt în continuă dezvoltare şi perfecţionare. Totuşi, deseori se revine la variantele vechi, abandonate, care sunt reînnoite cu ajutorul unor utilaje perfecţionate (mai performante). Deci, principiile vechi rămân valabile. 3. CRITERII ECONOMICE Sunt examinate în contextul eficienţei produsului finit. În acest sens, orice procedeu tehnologic trebuie să fie pe cât posibil, cât mai simplu! Astfel, se recomandă utilizarea de materii prime de calitate strict impusă. Folosirea unor materii prime de puritate mai ridicată decât cea necesară conduce la creşterea inutilă a preţului de cost. În schimb, utilizarea de materii prime de calitate inferioară (caz întâlnit frecvent în practica industrială) duce la obţinerea de produse de calitate necorespunzătoare. De asemenea, trebuie stabilită varianta optimă a procedeului tehnologic aplicat. În cazul ideal, procedeul tehnologic elaborat trebuie să prezinte un grad mare de adaptabilitate (elasticitate) în vederea obţinerii mai multor tipuri de produse. 4. CRITERII ECOLOGICE La acest început de mileniu s-a accentuat necesitatea acordării unei importanţe deosebite problemei poluarii la nivel de planetă. De aceea este indicat să se aleagă acele variante tehnologice care, pe cât posibil, nu poluează mediul înconjurător. Orice proces tehnologic nu trebuie să dăuneze nici omului şi nici întregului cadru natural în care acesta are loc! 9. Caracterizarea modulară a clincherului de ciment Portland Principalii moduli folosiţi în chimia cimentului sunt: modulul de silice, modulul de alumină şi gradul de saturare în calce. Modulul de silice (M Si ) reprezintă raportul între conţinutul procentual de SiO şi conţinutul procentual de Al O 3 + Fe O 3 din clincher: % SiO M Si % AlO3 % FeO3 Clincherele de ciment Portland normal au M Si =1,5 4. Valoarea modului de silice dă informaţii asupra compoziţiei mineralogice a clincherului, respectiv asupra conţinutului de silicaţi şi aluminaţi: (C 3 S+C S)/(C 3 A+C 4 AF), precum şi asupra comportării la ardere a amestecului brut, a conţinutului de fază lichidă (silicaţii rămân în faza solidă, în timp ce aluminaţii şi mai ales feritaluminaţii trec în faza lichidă). În cazul unui modul de silice ridicat, clincherizarea se realizează în condiţii mai dificile; pentru valori ale modulului de silice mai mari de,5 clincherizarea se face greu, cu un consum mare de energie; pentru M Si =,5 clincherizarea decurge normal, iar pentru M Si mai mic de clincherizarea se face uşor. Clincherele cu M Si mai mic de 1,5 dau cimenturi cu priză foarte rapidă. Modulul de alumină (M Al ) este raportul între conţinutul procentual de Al O 3 şi Fe O 3 al clincherului:

110 % AlO3 M Al % FeO3 Pentru clincherele obişnuite, modulul de alumină are valori cuprinse între 0, şi 5. Valoarea sa dă informaţii asupra ponderii fazelor aluminatice, feritice şi feritaluminatice din clincher: - la M Al >0,64, toată cantitatea de Fe O 3 apare legată în soluţie solidă feritaluminatică, surplusul de Al O 3 formează C 3 A; - la M Al <0,64, toată cantitatea de Al O 3 apare legată în soluţie solidă feritaluminatică, surplusul de Fe O 3 formează C F; - M Al =0,64, toată cantitatea de Al O 3 şi Fe O 3 este legată cu CaO ca C 4 AF. Valoarea 0,64 rezultă din raportul greutăţilor molare Al O 3 (10)/ Fe O 3 (159) = 0,64. Gradul de saturare în calce reprezintă raportul între conţinutul procentual de CaO existent în clincher şi cantitatea de CaO necesară saturării SiO, Al O 3 şi Fe O 3 la componenţii mineralogici caracteristici clincherului cu condiţia să nu rămână CaO nelegat (liber). Din acest motiv clincherele conţin de regulă, o cantitate de CaO ceva mai mică decât cea necesară saturării oxizilor acizi. Pentru calcularea gradului de saturare în calce au fost propuse diferite formule care se deosebesc prin modul în care se consideră saturarea cu CaO a Al O 3 şi Fe O 3. La noi se utilizează calcea standard (C S ): % CaO C S 100, care coincide cu formularea dată de,8% SiO 1,1%AlO3 0,7%Fe savantul german Kühl pentru gradul de saturare în calce: % CaO S K şi corespunde saturării SiO la C 3 S şi a,8% SiO 1,1%AlO3 0,7%Fe Al O 3 şi Fe O 3 cu câte două molecule de CaO. 10. Procedee de fabricare a cimentului Portland. Indiferent de procedeul de fabricare, obţinerea cimentului Portland cuprinde trei etape principale: - prepararea amestecului brut; - arderea clincherului; - măcinarea cimentului. În funcţie de modul în care se realizează prepararea amestecului brut şi de caracteristicile agregatului de ardere, se deosebesc procedeul umed şi procedeul uscat, din care derivă procedeul semiuscat şi semiumed de fabricare a cimentului Portland. (figura 3) Fig. 3. Fazele procesului tehnologic de fabricare a cimentului

111 La procedeul uscat de fabricare a cimentului Portland, prepararea amestecului brut se face sub formă de pulbere. Calcarul extras din carieră este concasat în concasoare cu fălci, cu ciocane sau giratorii. De obicei, este necesară uscarea argilei, folosindu-se uscătoare rotative. Calcarul concasat şi argila uscată se trec în buncărele de alimentare a morilor de făină brută. Alimentarea în moară se face după o prealabilă dozare pentru a obţine un clincher de compoziţie impusă. Din moară, făina brută trece într-un separator pneumatic şi de aici prin intermediul unor pompe pneumatice ajunge în silozurile de omogenizare şi corectare a amestecului brut. În continuare, făina brută se depune în silozurile de păstrare de unde se alimentează în cuptor. Aici, pe măsura ridicării temperaturii au loc următoarele procese: îndepărtarea resturilor de apă, decarbonatarea calcarului, unele reacţii în fază solidă, apariţia fazei lichide şi formarea clincherului. Acesta se răceşte iar apoi se macină, împreună cu 4-6% ghips (pentru reglarea timpului de priză) şi eventual cu adaosuri de zgură sau cenuşă de termocentrală. Cimentul obţinut în urma măcinării se depozitează în silozuri. Livrarea se face în saci sau în vrac, în autocisterne sau containere de cale ferată. Obţinerea amestecului brut se realizează la procedeul umed sub forma unei paste a cărei umiditate variază în funcţie de proprietăţile reologice ale amestecului brut, între 3 şi 45%. Pentru obţinerea pastei de amestec brut se procedează la o mărunţire preliminară uscată a componentului calcaros sau marnos şi o deleiere a componentului argilos, după care are loc dozarea lor şi măcinarea pe cale umedă a amestecului dozat. Omogenizarea, corectarea şi păstrarea pastei de amestec brut se face în bazine. Fluxul tehnologic diferă de acela al procedeului uscat numai în ceea ce priveşte prepararea amestecului brut şi posibilitatea utilizării pentru ardere doar a cuptorului rotativ lung. Procedeul semiumed de fabricare a cimentului Portland constă în prepararea pe cale umedă a amestecului de materii prime şi îndepărtarea parţială a apei din pastă înaintea alimentării ei în cuptor. Îndepărtarea apei se poate face prin filtrare sau centrifugare (umiditate reziduală 15-16%) sau prin evaporare în concentratoare pentru încălzirea cărora se foloseşte căldura gazelor evacuate din cuptor (umiditate reziduală 6-1%): Prin aceasta, consumul de combustibil se reduce faţă de cel necesar procedeului umed, dar creşte cel de energie electrică datorită introducerii în fluxul tehnologic al unor agregate suplimentare. Procedeul semiuscat de fabricare a cimentului Portland este caracterizat prin prepararea uscată a amestecului brut şi transformarea lui în granule, înainte de alimentarea în cuptor. Granularea prealabilă este impusă de folosirea combustibilului solid pentru ardere sau de caracteristicile agregatului de ardere (cuptoare prevăzute cu încălzitor grătar). Umiditatea granulelor alimentate în cuptor este de aproximativ 1%. În fluxul tehnologic al procedeului semiuscat se intercalează deci, înainte de alimentarea în cuptor un agregat de granulare. Disciplina: ELABORAREA ŞI TURNAREA ALIAJELOR METALICE 1. Enumeraţi condiţiile necesare pentru defosforare şi desulfurare. Fosforul reprezintă un element nedorit în oţel provocând fragilitate la rece, micşorând rezilienţa şi celelalte proprietăţi de plasticitate. Oxidarea P începe după a Si conform reacţiei: [P] + 8 (FeO) ((FeO) 3 P O 5 ) + 5 [Fe] Defosforarea creşte cu creşterea conţinutului de (FeO) liber şi cu scăderea temperaturii. Este însă indicat o creştere a puterii de oxidare a zgurii decât o scădere a temperaturii, la temperaturi ridicate putând avea loc reacţia: [Fe 3 P] + 5 (MnO) 5 [Mn] + 6 [Fe] + (P O 5 ) Defosforarea începe în perioada de topire, când zgura este acidă dar cu temperatură scăzută (1400 o C). De asemenea, condiţii bune pentru o defosforare avansată există în cazul în care zgura conţine mult (FeO) şi (CaO) în stare liberă. Astfel, cu cât zgura este mai bazică, cu atât fosfatul de calciu ((CaO) x P O 5 ) este mai stabil.

112 Defosforarea mai depinde şi de alţi oxizi din zgură, în funcţie de afinitatea lor faţă de P O 5 : Fe O 3, Al O 3, FeO, MnO, MgO, CaO sau de unele elemente din baia metalică care, prin intermediul coeficientului de activitate a oxigenului influenţează defosforarea. Un alt factor care influenţează procesul de defosforare este cantitatea de zgură din agregatul de elaborare, aplicându-se relaţia: qzgură P P P 100 Sulful provine din materiile prime (fontă şi fier vechi), adaosuri şi combustibili. Din combustibili, S se transmite încărcăturii solide în perioadele de încărcare, încălzire şi topire. <Fe> + SO <FeS> + <FeO> <Fe> + H S <FeS> + H O parte din S poate trece înapoi în atmosferă ca urmare a reacţiilor FeS cu O sau a SO şi H S cu FeO. Ca urmare, poate avea loc o creştere sau descreştere a cantităţii de S în atmosfera cuptorului, în funcţie de S adus de combustibil, de suprafaţa expusă a băii metalice, etc. După topire şi formarea unui strat de zgură, trecerea S din atmosfera cuptorului în baia metalică scade. Îndepărtarea mai departe a S din baia metalică depinde de caracteristicile fizico-chimice ale fazelor lichide. Astfel, elementele însoţitoare din baia metalică (Mn, C) influenţează desulfurarea prin afinitatea faţă de oxigen şi respectiv afinitatea faţă de sulf. Compoziţia chimică a zgurii trebuie să fie favorabilă primirii S din baia metalică şi trecerii S cât mai avansat sub formă de sulfură de calciu insolubilă în baia metalică şi stabilă în zgură. Raportul de repartiţie: ( CaS)( FeO) K( CaS ) fc( T ) [ FeS]( CaO) creşte adică desulfurarea se îmbunătăţeşte dacă se asigură: - conţinut mare de Mn (limitat de prescripţii); - temperatură înaltă; - conţinut ridicat de CaO în zgură; - (FeO) mic, deci raport (CaO)/(FeO) mare, acesta crescând cu scăderea vâscozităţii. Cantitatea de zgură q zg influenţează desulfurarea conform relaţiei: S S S S S qzg sau S 100 qzg S qzg 1 1 LS 100 S 100. Prezentaţi metodele de dezoxidare a oţelurilor. Dezoxidarea reprezintă o fază sau o perioadă în procesul de elaborare a oţelului şi constă în îndepărtarea oxigenului dizolvat în baia metalică la sfârşitul perioadei de afinare, astfel încât la solidificare să nu se formeze sufluri (goluri umplute cu gaze) iar produsele de dezoxidare (incluziuni nemetalice) să se separe de baia metalică, trecând în zgură. În practică nu se poate obţine o îndepărtare totală a oxigenului. Există trei metode de dezoxidare: 1. Dezoxidarea prin precipitare - Această metodă de dezoxidare se bazează pe reacţii între excesul de oxigen şi dezoxidanţi, care conţin unul sau mai multe elemente Me (C, Mn, Si, Al, Ti, Ca, Mg, Zr, B) cu afinitate pentru oxigen mai mare decât a fierului. Reacţiile dintre [O] şi elementele [Me], solubile în baia metalică sunt reversibile: m [Me] + n [O] = [Me m O n ]. Dezoxidarea prin difuziune Această metodă, specifică procedeului de elaborare a oţelului în cuptoare electrice bazice, constă în utilizarea unei zguri dezoxidante, formată după afinare şi după predezoxidare,

113 caracterizată printr-un conţinut redus de FeO, ceea ce favorizează difuziunea oxizilor metalici din baie în zgură, unde sunt apoi reduşi cu ajutorul unor elemente reducătoare: carbon, siliciu, etc. (MeO) + (C) = [Me] + {CO} (MeO) + (Si) = [Me] + (SiO ) 3(MeO) + (Al) = 3[Me] + (Al O 3 ) 3(MeO) + (CaC ) = 3[Me] + (CaO) +{CO} Elementul principal cu care se obţine efectul dezoxidant îl constituie C, sub formă de praf de cocs, carbură de calciu, mangal sau resturi de electrozi precum şi praful de fluorsiliciu, silicocalciu şi aluminiu, aruncate peste zgura foarte proaspătă din var şi fluorină. Cea mai extinsă metodă de dezoxidare a oţelului este cea care se realizează cu ajutorul zguri albe, ai cărei componenţi: varul, fluorura de calciu şi praful de cocs, se dozează în prealabil într-un amestec în proporţii de 5:3:1. Însă, la oţelurile cu conţinut ridicat de carbon, dezoxidarea se realizează cu zgură carbidică, prin mărirea cotei de carburanţi în amestecul dezoxidant utilizat la obţinerea zgurii albe. 3. Dezoxidarea în vid Dezoxidarea cu carbon în vid este posibilă datorită faptului că scăderea presiunii măreşte puterea de dezoxidare a carbonului (scade conţinutul de oxigen în echilibru cu carbonul). Rezultate mai bune se obţin dacă se combină tratarea în vid cu barbotarea cu un gaz insolobil în oţel (Ar, CO ), mărind prin acesta turbulenţa, deci ajungând la îndepărtarea suspensiilor oxidice (şi altele). 3. Materii prime şi auxiliare utilizate la elaborarea oţelurilor. Încărcătura metalică a agregatelor de elaborare a oţelului cuprinde fier vechi şi fontă de afinare (albă) uneori lupe şi burete de fier, pelete metalizate. Compoziţia chimică a încărcăturii metalice şi comportarea elementelor din acesta, influenţează cantitatea zgurii, compoziţia chimică a acesteia şi a oţelului. Categoria de deşeuri feroase căreia i se poate aplica denumirea de fier vechi în adevăratul sens al cuvântului, provine din două surse principale: - sectorul industrial, prin casările de utilaje, maşini, agregate, instalaţii, construcţii metalice, autovehicule, material rulant, nave, etc.; - particulari, prin casarea de obiecte şi aparataj casnic realizate integral sau în parte din materiale feroase (fontă sau oţel) şi prin deşeurile casnice (ambalaje, cutii, bidoane, etc.). Fierul vechi trebuie sortat în funcţie de compoziţia chimică, obţinându-se un sort de fier vechi nealiat, mai multe sorturi de fier vechi aliat şi câteva sorturi dubioase. Fierul vechi din fiecare sort trebuie clasat după starea fizică pe clase: fierul vechi greu (lingouri defecte şi incomplete, şutaje, brame, blumuri), fier vechi mijlociu sau normal (traverse, şine, material rulant, construcţii de maşini, şutaje) şi fier vechi uşor, cel mai nepotrivit, mărunt sau voluminos (tabla subţire, strunjituri, sârmă). Luând în considerare sursele care generează deşeuri feroase se poate stabilii următoarea clasificare a acestora: deşeuri feroase rezultate din industria siderurgică; deşeuri feroase provenite din activitatea industrială în care se prelucrează sau se utilizează produse siderurgice; deşeuri feroase provenite din casări de fonduri fixe şi din colectări de la populaţie (obiecte declasate în gospodării şi care conţin oţel sau fontă). Se foloseşte fontă solidă, ca fontă brută (în calupuri) şi fonta veche (părţi de maşini, lingotiere, cilindri de laminor etc. deci în general fonta cenuşie şi uneori aliată, necesitând o sortare) şi mai puţin fontă lichidă. Este apreciată pe baza compoziţiei chimice şi este pregătită, prin spargere şi sortare. Sursele principale de fontă veche sunt piesele din fontă (batiuri, volanţi, carcase, etc) din utilajele casate şi utilajele de turnare (lingotiere, poduri de turnare) scoase din uz.

114 Buretele de fier defineşte produsul reducerii directe a unui minereu, care mai conţine mici cantităţi de oxizi de fier, steril şi alte impurităţi. Obţinerea buretelui de fier se realizează prin mai multe tipuri de instalaţii de reducere directe clasificate după cum urmează: utilizând carbonul ca agent reducător (instalaţiile SL/RN, Krupp-cuptor rotativ); utilizând gazele naturale ca agent de reducere. Buretele de fier utilizat în oţelării trebuie să aibă următoarele caracteristici: grad de metalizare min.9% (Fe metalic /Fe total ), min. 90%Fe, max 5%SiO, max %Al O 3 + MgO, bazicitatea (CaO/SiO ) = 0,10 0,0. În încărcătura cuptoarelor pentru producerea oţelului şi în timpul elaborării, în afară de materii prime se mai adaugă şi materiale pentru completarea necesarului de oxigen şi materiale pentru formarea zgurii, denumite materiale auxiliare sau adaosuri. Pentru accelerarea oxidării elementelor însoţitoare (în special a carbonului) se folosesc materiale bogate în oxigen ca: minereuri de fier (trebuie să conţină un procent cât mai ridicat de fier peste 5%, de dorit chiar peste 6% şi un conţinut cât mai scăzut de silice SiO sub 5% şi sub 0,7%P), ţunder (conţine peste 70%Fe.) şi zgură sudată, oxigen tehnic (peste 99,5%O ), materiale care intră în categoria materialelor oxidante. Pentru formarea zgurii în procesul de elaborare a oţelului se întrebuinţează fondanţii: calcar (min.50%cao, max.3%sio 3 şi 3%MgO) şi var (94%CaO, 1,0%MgO, 1,0%SiO, 0,1%S, 1,0%Fe O 3 +Al O 3, 3,0% pierderi la calcinare). Fluorura de calciu (CaF ) sau fluorina este întrebuinţată în oţelării pentru fluidificarea zgurii. O fluorură bună trebuie să conţină peste 75%CaF. Pentru fluidificarea zgurii se întrebuinţează şi bauxita care, trebuie să conţină cel puţin 5% Al O 3 şi maximum 10%SiO. Deoarece bauxita conţine mult oxid de fier, introducerea ei în cuptor trebuie să se facă numai atunci când se adaugă şi minereu, astfel continuând fierberea băii. Dezoxidanţii sunt utilizaţi pentru îndepărtarea oxigenului dizolvat în baia metalică. Se utilizează feroaliaje, funcţie de marca de oţel care se elaborează: FeMn, FeSi, SiMn, Al, etc. 4. Enumeraţi principalele agregate de elaborare a oţelului şi prezentaţi caracteristicile fiecărui proces de elaborare. Principalele agregate de elaborare a oţelului sunt: 1. Cuptorul electric cu arc clasic. Materiile prime care se încarcă sunt fierul vechi şi fonta solidă, în diferite proporţii, în funcţie de marcca de oţel care se elaborează. De asemenea, pe parcursul elaborării se adaugă o serie de alte materiale auxiliare cu ar fi: minereu de fier şi/sau oxigen tehnic (materiale oxidante), fluorură de calciu sau bauxită (fluidificatori), spărturi de electrozi (carburant), feroaliaje (dezoxidanţi de tipul: FeSi, FeMn, SiMn, Al). Principalele etape în elaborarea oţelului: ajustarea zidăriei cuptorului, încărcarea materiilor prime, topirea, afinarea (fierberea sau decarburarea), dezoxidarea şi alierea, evacuarea. Trebuie menţionat că tot pe parcursul elaborării au loc defosforarea (la sfârşitul topirii) şi desulfurarea (concomitent cu dezoxidarea sau pe parcursul tratamentului secundar).. Cuptorul electric cu arc de tip EBT. Este o variantă perfecţionată a cuptorului electric cu arc clasic, evidenţiindu-se câteva diferenţe: evacuare excentrică prin vatră, prezenţa unuin călcâi lichid, zidărie şi boltă răcite intens cu apă, arzătoare cu oxi-gaz montate în pereţii cuptorului. Datorită acestor perfecţionări, şi tehhnologia de elavorare a fost modificată: în cuptor se încarcă în proporţie de % fier vechi şi eventual foarte puţină fontă solidă, iar ca etape de elaborare: ajustarea cuptorului, încărcarea materiilor prime, topirea, o uşoară afinare cu oxigen tehnic insuflat concomitent cu praf de grafit pentru spumarea zgurii după care arre loc evacuarea oţelului în oala de turnare, restul efectelor metalurgice având loc în timpul tratamentului secundar. 3. Cuptorul electric cu inducţie. Este denumit şi cuptor de retopire deoarece în creuzetul cuptorului se încarcă deşeuri feroase, în special deşeuri aliate, asemănătoare ca şi compoziţie cu marcca de oţel care urmează a fi elaborată. După topire, are loc corecţia compoziţiei chimice şi

115 ulterior, evacuarea oţelului. O caracteristică de bază a acestui tip de cuptor este că se pot elabora oţeluri înalt aliate fără pierderi prea mari din elementele de aliere. 4. Convertizoarele cu aer. (Thomas sau Besssemer, funcţie de tipul căptuşelii refractare: bazică sau acidă). Caracteristica de baza a acestui tip de agregat de elaborare: se încarcă doar fontă lichidă care, pe parcursul elaborării suferă un proces de decarburare datorită insuflării aerului pe la partea inferioară a convertizorului, prin cutia de aer. 5. Convertizorul cu oxigen (LD). Spre deosebire de convertizoarele cu aer, în aceste agregate se poate încărca % fontă lichidă şi 0-5% fier vechi. După încărcarea materiilor prime feroase, are loc insuflarea de oxigen tehnic printr-o lance răcită cu apă. Odată cu C se oxidează complet (Si) sau parţial elementele însoţitoare (Mn, S, Fe, P) sau elementele de aliere aduse de fierul vechi, cu afinitate faţă de oxigen mai mare decât a fierului. Alte variante constructive de convertizoare cu oxigen: Kaldo şi Rotor, agregate care se rotesc în jurul axei longitudinale omogenizând termic şi chimic baia metalică. 5. Prezentaţi câteva metode de tratament secundar a oţelului. Scopul tratamentului secundar este acela de a îmbunătăţii calitatea oţelului elaborat, indiferent de tipul agregatului de elaborare sau marca oţelului. Astfel, se poate obţine o decarburare, dezoxidare sau desulfurare avansată, un conţinut redus de gaze şi o decantare avansată a incluziunilor din oţel în zgură, reglarea corespunzătoare a temperaturii de turnare, în funcţie de procedeul de turnare ales. În funţie de posibilităţile fiecărei întreprinderi siderurgice, de prescripţiile de calitate a oţelului şi eventual de preţul de cost final al oţelului, tratamentul secundar se poate face: 1. Barbotarea oţelului cu gaze inerte. Se poate face prin insuflare printr-o lance pe la partea superioară sau printr-un dop poros montat excentric la fundul oalei. Dintre gazele inerte, se utilizează mai rar azotul (are solubilitate parţială în oţelul lichid) sau argonul (insolubil în oţelul lichid). Datorită agitării mecanice care cuprinde oţelul lichid, are loc o omogenizare chimică şi termică avansată a băii metalice, motiv pentru care barbotarea a fost utilizată în combinaţie cu alte procedee de creştere a calităţii oţelului.. Barbotarea oţelului cu gaze inerte şi realizarea a diferite adaosuri. La această metodă, pe lângă barbotare se urmăreşte obţinerea a diferite efecte metalurgice sau doar corecţia compoziţiei chimice. 3. Tratamentul secundar în instalaţii speciale, fără vidare. Un exemplu din această categorie de metode îl reprezintă procedeul LF (Ladle Furnace) la care exisstă şi posibilitatea comtrolului temperaturii oţelului (există posibilitatea reîncălzirii oţelului lichid prin intermediul a trei electrozi similari cu cei de la cuptorul electric cu arc clasic). 4. Tratament secundar în instalaţii speciale, cu vidare. Cele mai utilizate metode din această categorie sunt procedeele VOD (vid oxigen decarburare), VAD (vid arc dezoxidare) respectiv procedeul combinat VAD-VOD. La primul procedeu căldura necesară este obţinută prin reacţii chimice exoterme (se insuflă oxigen prin lancea, efectuându-se concomitent adaosuri pentru corecţia compoziţiei chimice şi barbotare cu gaze inerte); la al doilea procedeu, căldura necesară în procesul de rafinare este obţinută datorită arcului electric care se formează între cei 3 electrozi şi baia metalică; efectele celor două procedee sunt combinate la a treia metodă, obţinându-se un control mult mai riguros al compoziţiei chimice dar şi al temperaturii oţelului lichid. 5. Retopirea oţelului. Cel mai utilizat procede este retopirea electrică sub zgură (REZ). La acest procedeu, oţelul (sub formă de electrod consumabil) este retopit iar picăturile rezultate trec printr-un strat de zgură sintetică, efectuându-se un efect de spălare de oţelului reţinerea inpurităţilor din oţelul licihd. În plus, se obţine un lingou cu o structură mult îmbunătăţită datorită răcirii controlate din cristalizorul instalaţiei.

116 6. Prezentaţi metodele de turnare a oţelurilor. După evacuarea oţelului din agregatul de elaborare şi tratamentul secundar al acestuia, oţelul lichid este turnat sub formă de lingouri (turnarea clasică), semifabricate (prin turnare continuă) sau sub formă de piese. 1. Turnarea clasică a oţelului. Este posibilă în trei variante tehnologice: turnarea directă (când oala de turnare este centrată pe lingotiera montată pe un pod sau o placă de turnare, după care se deschide orificiul de turnare montat excentric la fundul oalei); turnarea directă prin intermediul unei pâlnii intermediare (se interpune între oala de turnare şi lingotieră o pâlnie care să ajute la centrarea jetului de oţel) şi turnarea indirectă (din oala de turnare, oţelul este turnat printr-o pâlnie centrală montată pe un pod de turnare şi umple toate lingotierele montate pe pod). Fiecare metodă are avantaje şi dezavantaje, care duc la alegerea potrivită fiecărei ocazii.. Turnarea continuă a oţelului. A înlocuit treptat turnarea clasică, fiind deja ţări care toarnă toată producţia de oţel sub formă de semifabricate turnate continuu. De aceea au crescut şi tipo-dimensiunile care se pot turna continuu (blumuri, ţagle şi brame), tendinţa actuală fiind aceea de a se turna la o formă cât mai apropiată de forma finală. Procedeul constă din turnarea continuă a oţelului din oala de turnare în distribuitor şi ulterior în cristalizorul instalaţiei, unde se face solidificarea primară a semifabricatului.ulterior, pe partea de răcire secundară se definitivează solidificarea prin pulverizare cu apă şi, după eliminarea eventualelor deformaţii prin intermedu ajutorul rolelor de extragere îndreptare, semifabricatele sunt debitate la lungimea prestabilită de tehnologi. Trebuie avută în vedere o corelare corspunnzătoare a parametrilor tehnologici (viteză, timp şi temperatură de turnare) astfel încât solidificarea să se realizeze corespunzător şi complet. 3. Turnarea oţelului sub formă de piese. Se aplică aceleaşi metode de turnare ca şi la piesele din fontă şi neferoase, în funcţie de tipul piesei, de posibilităţile întreprinderii metalurgice şi de comenzile existente. De exemplu se pot turna piese în forme prin turnare directă, indirectă, prin fantă. 7. Definirea aliajelor neferoase şi clasificarea acestora după diferite criterii Aliajele neferoase reprezintă o categorie importantă de materiale utilizate în toate domeniile tehnicii. Un aliaj neferos conţine două sau mai multe elemente chimice, din care cel puţin unul este metal. Elementele care intră în compoziţia aliajului neferos se numesc componenţi. Aliajele neferoase conţin un metal de bază, elemente de aliere principale şi elemente de aliere (microaliere) minore sau secundare. Aliajele neferoase se pot clasifica după diferite criterii. Astfel: a. După numărul elementelor de aliere, se disting: - aliaje binare; - aliaje ternare; - aliaje cuaternare; - aliaje complexe. b. După conţinutul elementelor de aliere, aliajele neferoase se grupează în: - slab aliate, cu până la 3% elemente de aliere; - mediu aliate, cu 3 până 10% elemente de aliere; - înalt aliate, cu peste 10% elemente de aliere. c. După natura componentului de bază, aliajele neferoase se clasifică în: - aliaje pe bază de cupru; - aliaje pe bază de nichel; - aliaje pe bază de aluminiu; - aliaje pe bază de staniu ş.a. Aliajele neferoase mai conţin, în afară de componentul de bază şi a elementelor de aliere, şi o anumită concentraţie de elemente nedorite, numite şi impurităţi, care provin din materia primă, materialele auxiliare, atmosfera şi căptuşeala agregatelor de elaborare şi turnare.

117 Impurităţile metalice, nemetalice şi gazoase micşorează valorile caracteristicilor fizice, chimice, mecanice şi tehnologice ale aliajelor neferoase, conduc la apariţia unor defecte de turnare în semifabricatele turnate, care uneori provoacă rebutarea acestora. În procesele de elaborare şi turnare este necesară îndepărtarea impurităţilor, prin aplicarea unor diferite procese şi tehnologii specifice. d. După destinaţie şi tehnologii de prelucrare, aliajele neferoase se clasifică în: - prealiaje, sunt aliaje intermediare, utilizate la elaborarea aliajelor; - aliaje de turnătorie, sunt aliajele utilizate pentru turnarea pieselor, care ulterior se tratează termic; - aliaje deformabile, obţinute sub formă de lingouri sau semifabricate, care ulterior se prelucrează pe cale metalurgică, prin laminare, forjare, extruziune, etc. şi tratamente termice. 8. Clasificarea de cupru comerciale şi domenii de utilizare Pentru clasificarea aliajelor de cupru, având în vedere marea lor diversitate, pot fi luate în considerare două criterii mai importante: - natura elementului de aliere principal; - proprietăţile şi domeniile de utilizare ale aliajelor. Conform primului criteriu, aliajele de cupru pot fi grupate în aliaje pe baza sistemului Cu-Zn (alame) şi aliaje pe baza sistemelor Cu-Me (bronzuri), în care Me reprezintă staniul, aluminiul, manganul, plumbul, nichelul, siliciul, beriliul, cromul cu excepţia zincului. Aliajele Cu-Zn (alamele) care conţin 5 44 % Zn sunt destinate, în special, prelucrării prin deformare. Aliajele care conţin între 5 0 % Zn sunt cunoscute sub denumirea de tombac. Aliajele industriale Cu-Zn se împart, după compoziţie şi structură, în: - alame (monofazice, cu max. 3 % Zn); - alame + β (bifazice, cu 3 38 % Zn); - alame β (cu un conţinut de zinc > 38 %). Aliajele Cu-Zn care conţin în compoziţia lor în afară de cupru şi zinc şi alte elemente de aliere se numesc alame speciale şi pentru a preciza natura acestora se utilizează denumirile de alame cu siliciu, alame cu mangan, alame cu staniu, alame cu plumb. Aceste aliaje sunt destinate, în special, pentru obţinerea pieselor tunate. Denumirea de bronz a fost folosită pentru primele materiale cunoscute de om, aliaje binare cupru-staniu. Ulterior această denumire a fost extinsă pentru toate aliajele pe bază de cupru, exceptându-le pe cele care au drept component de bază zincul. Bronzurile se clasifică în două mari categorii: bronzuri cu staniu, pe baza sistemului Cu- Sn şi bronzuri fără staniu (speciale), care după elementul principal de aliere se numesc bronzuri cu aluminiu, cu plumb, cu siliciu, cu mangan, cu beriliu, cu argint, cu titan, cu crom, cu cadmiu etc. În această categorie poate fi inclus şi cuprul microaliat, care în prezent îşi găseşte o largă utilizare în tehnică, deoarece are conductibilitatea electrică cuprinsă în limitele % I.A.C.S., proprietăţile mecanice având valori aproape duble faţă de cuprul pur. Prin microaliere se măresc, de asemenea, refractaritatea şi rezistenţa la coroziune. Aliajele de cupru, după proprietăţile şi domeniile de utilizare, pot fi grupate în următoarele categorii: - antifricţiune; - cu conductibilitate termică şi electrică ridicată; - anticorozive; - refractare; - criogene; - pentru aşchiere pe strunguri automate; - cu proprietăţi mecanice deosebite; - pentru îmbinări sudate; - superconductoare;

118 - magnetice; - rezistive; - pentru turnarea sub presiune; - antiscântei; - pentru ambutisare adâncă; - cu modul de elasticitate ridicat; - pentru industria chimică, navală; - pentru aeronautică; - pentru construcţia de autovehicule etc. 9. Aliaje pe bază de aluminiu. Clasificare. Aliaje Al-Si. Din punctul de vedere al prelucrării, aliajele pe bază de aluminiu se clasifică în: - aliaje destinate laminări; - aliaje de turnătorie; După capacitatea lor de tratament termic aliajele pe bază de aluminiu se clasifică în: - aliaje care nu se durifică prin tratament termic; - aliaje care se durifică prin tratament termic. Principalele sisteme binare de aliaje pe bază de aluminiu se clasifică astfel: - aliaje aluminu-siliciu; - aliaje aluminiu-magneziu; - aliaje aluminiu-cupru; - aliaje aluminiu-zinc; - aliaje aluminiu-mangan; - aliaje aluminiu-argint; - aliaje aluminiu-nichel; - aliaje aluminiu-stibiu; - aliaje aluminiu-beriliu, aluminiu-litiu, aluminiu-titan. Aliaje aluminiu-siliciu Aliajele binare aluminiu-siliciu sunt cunoscute sub denumirea de siluminuri şi sunt cele mai răspândite aliaje de aluminiu pentru turnătorie. Aceste aliaje se caracterizează prin caracteristici mecanice relativ mici în stare turnată şi stabilitate mică la coroziune. Prin turnare sub presiune se poate mări densitatea aliajelor şi îmbunătăţi caracteristicile mecanice. Cele mai adecvate aliaje pentru turnătorie, deoarece au fluiditatea cea mai bună, sunt aliajele de compoziţie eutectică. Pentru a îmbunătăţi proprietăţile tehnologice ale siluminurilor se aplică modificarea cu sodiu. Aliajul înainte de turnare se acoperă cu un flux de modificare care constă dintr-un amestec de fluoruri şi cloruri alcaline. Aceste fluxuri se folosesc simultan şi ca flux de rafinare pentru degazarea aliajelor şi purificarea de incluziuni oxidice. Amestecurile binare se adaugă în proporţie de 3 % din greutatea şarjei şi se formează un strat uniform pe suprafaţa topiturii, la temperatura de C. După o menţinere de 5 7 min., se amestecă fluxul în topitură sau se menţine până la formarea pe suprafaţă a unei zguri care se îndepărtează înainte de turnare. Amestecurile mai complexe se adaugă numai în cantitate de 0,5 1 % din greutatea şarjei, iar dacă se amestecă energic, timpul de menţinere se scurtează la 3 5 min. şi se poate lucra la temperaturi mai joase C, după care se toarnă. După modificare este suficient să rămână în aliaj 0,01 0,1%Na, pentru ca se îmbunătăţească atât fluiditatea şi compactitatea pieselor turnate cât, mai ales, să se mărunţească structura şi să crească apreciabil caracteristicile mecanice. Mărunţirea cristalelor constituenţilor structurali se datorează rolului de modificator al sodiului care formează pe suprafaţa cristalelor pelicule, care împiesdică creşterea din topitură. De aceea, pentru modificare este necesară respectarea cantităţii de modificator, în raport cu cantitatea de aliaj.

119 Efectele modificării pot fi anulate dacă aliajul se menţine prea mult între modificare şi turnare, deoarece există pericolul de volatilizare a adaosului de sodiu. 10. Aliaje pe bază de nichel.clasificare, caracteristici domenii de utilizare. Aliajele pe bază de nichel sunt materiale metalice de o mare importanţă în tehnică, datorită proprietăţilor deosebite pe care le posedă, dintre care putem aminti: - caracteristici mecanice foarte bune atât la temperaturi ridicate cât şi la temperaturi scăzute; - refractaritate şi rezistenţă la coroziune; - proprietăţi magnetice (permeabilitate magnetică variabilă sau constantă, pentru magneţi permanenţi); - rezistenţă la uzură şi proprietăţi antifricţiune corespunzătoare; - coeficient de dilatare practic nul, în domeniul de temperatură C sau apropiat de cel al platinei şi sticlei; - rezistivitate electrică constantă, în intervalul de temperatură C; - mare rezistenţă electrică. După proprietăţile şi domeniile de utilizare, aliajele pe bază de nichel pot fi convenţional împărţite în: - aliaje pentru industria constructoare de maşini; - aliaje pentru industria electrotehnică şi electronică; - aliaje cu proprietăţi fizice speciale; - aliaje refractare; - aliaje industria aerospaţială, energetică, nucleară, chimică, alimentară şi criogenie; În industria constructoare de maşini, unde se cer materiale cu o înaltă rezistenţă mecanică şi o mare rezistenţă la coroziune se utilizează mai ales aliajele nichelului cu cuprul, fiind prezente şi alte elemente de aliere precum şi aliaje pe baza altor sisteme. Înalta temperatură de volatilizare în vid, marea rezistenţă electrică şi forţa termoelectromotoare ridicată, rezistenţa bună la temperaturi înalte şi un şir de alte proprietăţi valoroase determină utilizarea aliajelor pe bază de nichel în industria electrotehnică şi electronică pentru confecţionarea reostatelor, elementelor de încălzire, aparatelor de măsură, termocuplelor etc. Din categoria aliajelor cu proprietăţi speciale fac parte aliajele cu permeabilitate magnetică mare: permaloy, supermaloy, remaloy, Mo-permaloy etc. Aliajele pentru magneţi permanenţi sunt: alni, alnico, cunico, magnico, ticonal, permat. Aliajele termomagnetice cunoscute sunt calmoloy, termaloy, precum şi compoziţia 1 % Mo, rest Ni, iar aliajele cu permeabilitate constantă se numesc perminvar. Aliajele pe bază de nichel refractare cele mai cunoscute sunt: nimonic, hasteloy, caronel, illium, inconel, incoloy, corosist, unitemp etc. Un număr important de aliaje pe bază de nichel care pot funcţiona în domeniul temperaturilor C şi beneficiază de o rezistenţă la coroziune şi oxidare excepţională, şi-au găsit o largă utilizare în industria energetică şi nucleară. Disciplina : Ingineria şi managementul calităţii 1. Prezentaţi principalele metode fizice de determinare a calităţii produselor. Metodele de analiză fizică se caracterizează prin rapiditate, precizie şi economicitate. Analiza metalografică (macroscopică şi microscopică). Structura metalului sau a aliajului care se poate observa cu ochiul liber sau la mărire de sub 50:1, pe probe metalografice sau direct în ruptură constituie macrostructura, în timp ce structura metalului sau aliajului care se poate observa numai la măriri de peste 50:1, pe probe metalografice, constituie microstructura.

120 Cele mai utilizate metode de analiză macroscopică sunt: determinarea macroscopică a mărimii grăuntelui austenitic la oţeluri; determinarea fulgilor în oţeluri; determinarea segregaţiilor de sulf prin amprenta Baumann; determinarea porozităţii oţelurilor. Aplicaţiile analizei microscopice sunt: determinarea caracteristicilor microstructurilor; caracterizarea fontelor turnate în piese, din punct de vedere structural; determinarea incluziunilor nemetalice din oţeluri; determinarea mărimii grăuntelui din oţeluri; determinarea adâncimii straturilor la tratamentele termochimice (cementare, carbonitrurare, nitrurare, sulfizare); analize ale microstructurii produselor din pulberi sinterizate; verificarea defectelor detectate prin metode de control nedistructiv; studii calitative asupra îmbinărilor sudate; încercarea la coroziune intercristalină a oţelurilor rezistente la coroziune. Analiza dilatometrică. Urmăreşte determinarea coeficienţilor de dilatare liniară a oţelurilor şi a punctelor critice. Metoda de control magnetometrică. Se pot separa piese cu compoziţia chimică diferită, se pot depista defecte ascunse, se pot identifica piese cu structuri metalografice apropiate. Analiza spectrală. Permite identificarea, în câteva minute, a elementelor componente din compoziţia chimică a probei studiate. Analize fizice cu raze X. Folosirea razelor X ca instrument de investigaţie a compoziţiei structurii şi proprietăţilor corpurilor, în speţă analiza röentgenspectrală şi analiza röentgenstructurală, se bazează pe fenomenul de difracţie a undelor electromagnetice.. Prezentaţi principalele metode mecanice de determinare a calităţii produselor. Încercările mecanice au drept scop caracterizarea materialelor din punct de vedere al comportării acestora la acţiunea unor solicitări mecanice provocate de forţe sau momente exterioare, stabilite după anumite principii convenţionale. Încercările mecanice se execută după prescripţiile din standarde, din care se definesc: condiţiile şi modul de executare a încercării, utilajul de încercare, epruveta pe care se execută încercarea, în următoarele scopuri: determinarea caracteristicilor mecanice în vederea recepţionării sau verificării calităţii materialelor; elucidarea unor cazuri de avarii, abateri de la tehnologia normală de fabricaţie (sudare, forjare, turnare, etc), rezolvarea unor cazuri de litigii; verificarea caracteristicilor unor repere sau subansamble realizate pe baza unor tehnologii (turnare, sudare, tratamente termice, etc); verificări prevăzute în normative şi legi (aparate de ridicat, recipienţi, autorizări sudori, etc). Încercările mecanice se clasifică conform standardului, deosebindu-se încercări de rezistenţă, prin care se caracterizează din acest punct de vedere materialul respectiv şi încercări tehnologice, care fac referiri la prelucrabilitatea materialelor în anumite condiţii. În general, încercările mecanice sunt distructive. Principalele încercări mecanice care se execută sunt: - încercarea la tracţiune a materialelor, determinându-se rezistenţa la rupere la tracţiune (Rm), limita de curgere tehnică (Rp 0, ), alungirea procentuală după rupere (A 5 ) şi coeficientul de gâtuire la tracţiune (Z); - încercarea la compresiune; - încercarea de duritate, putându-se determina, în funcţie de tipul încercării, duritatea Brinell (HBS sau HBW), duritatea Rockwell (HRC sau HRB), duritatea Shore (HSc sau HSd), duritatea Vickers (HV); - încercarea la încovoiere prin şoc, determinându-se rezilienţa KCU sau energia de rupere KV sau KU; - încercări la solicitări variabile; - măsurarea deformaţiilor, tensiunilor şi vibraţiilor. 3. Prezentaţi principalele metode tehnologice de determinare a calităţii produselor. Prin aceste încercări tehnologice se urmăreşte definirea comportării unui material care este supus unor prelucrări (de deformare plastică la rece sau la cald, de sudare, etc). În acest caz

121 deci, deformarea epruvetei se realizează cu ajutorul unei sarcini, fără ca mărimea acesteia să fie evidenţiată, urmărindu-se în schimb efectul acesteia, şi în special apariţia fisurilor şi a crăpăturilor. Ca urmare a acestor încercări se stabilesc limitele de utilizare ale materialelor. Principalele încercări realizate sunt: - încercarea la ambutisare a tablelor subţiri; - încercarea la îndoire (capacitatea de deformabilitate la cald sau la rece a unui material); - încercarea la îndoire alternantă; - încercarea la răsucire a sârmelor; - încercări tehnologice ale ţevilor: încercarea de îndoire, încercarea de aplatizare, încercarea de lărgire, încercarea de răsfrângere, încercarea la presiune hidraulică, etc; - sudabilitatea oţelurilor. 4. Prezentaţi principalele metode de control nedistructiv de verificare a calităţii produselor. Stabilirea caracteristicilor mecanice ale produselor şi semifabricatelor utilizate, pe baza încercărilor distructive, nu evidenţiază întotdeauna calitatea acestora. Defectele ascunse, care nu sunt plasate în zona de prelevare a epruvetelor sau cele care se formează în noduri termice ale pieselor turnate pot fi detectate numai prin încercări defectoscopice nedistructive. Metodele nedistructive de control se bazează pe faptul că pot să evidenţieze deosebirile dintre o masă metalică sănătoasă şi alta în care există defecte (goluri, incluziuni, fisuri, retasuri, etc.) cu diferite proprietăţi fizice. Cele mai frecvent utilizate metode de control nedistructiv sunt: Metoda defectoscopiei magnetice se bazează pe faptul că liniile de forţă ale fluxului magnetic, care întâlnesc în drumul lor incluziuni nemetalice, sufluri sau crăpături cu permeabilitate magnetică diferită de cea a aliajului de bază, înconjoară aceste regiuni şi dau naştere unei dispersări de flux (evidenţiază defectul). Metodele defectoscopiei ultrasonice, în funcţie de fenomenul fizic folosit se pot clasifica în: - metoda prin transparenţă (constă din trimiterea de către emiţător a unui fascicul ultrasonic în piesa examinată, iar pe faţa opusă, receptorul transformă energia ultrasonică în tensiune electrică, înregistrată pe ecranul unui osciloscop); - metoda prin ecou (metoda utilizează un palpator care joacă rolul atât de emiţător cât şi de receptor de unde ultrasonice); - metoda prin rezonanţă (se utilizează în special pentru măsurarea grosimii unor pereţi având o singură parte accesibilă - recipienţi, conducte, vase maritime. Metoda determină frecvenţa pentru care, în piesa controlată, apare fenomenul de rezonanţă). Metoda defectoscopiei cu radiaţii constă în aşezarea piesei de controlat între sursa de radiaţie şi filmul radiografic. Datorită faptului că defectele cum sunt suflurile, golurile, fisurile, incluziunile au un coeficient de atenuare mai mic decât a metalului de bază, proiecţiile lor pe film vor apărea ca zone cu o înnegrire mai pronunţată. Metoda lichidului penetrant se utilizează pentru determinarea defectelor de suprafaţă. Soluţia penetrantă utilizată cuprinde 3 categorii de lichide: unul cu rolul de a pătrunde în defecte, altul pentru spălare şi cel de-al treilea pentru punerea în evidenţă a conturului defectelor. Cu această metodă se pot detecta defectele superficiale sau de adâncime, deschise, la piesele turnate, forjate, laminate, tratate termic, îmbinări sudate, lipituri, etc. 5. Prezentare SR EN ISO 9001 : 008 Sisteme de management al calităţii. CERINŢE Abordare bazată pe proces Sistemul de management al calităţii reprezintă un ansamblu de activităţi coordonate, conduse de la nivelul cel mai înalt al unei organizaţii, pentru: definirea politicii în domeniul calităţii; definirea obiectivelor măsurabile referitoare la calitate şi direcţionarea organizaţiei spre atingerea

122 acestora; ţinerea sub control a activităţilor care influenţează calitatea şi luarea de acţiuni/măsuri dacă există neconcordanţe între obiectivele calităţii şi rezultatele obţinute. Standardul Internaţional SR EN ISO 9001:008 Sisteme de management al calităţii. CERINŢE poate fi utilizat de părţi interne şi externe, inclusiv de organismele de certificare, pentru a evalua capabilitatea organizaţiei de a satisface cerinţele clientului, de reglementare sau ale organizaţiei însăşi. Acest standard promovează adoptarea unei abordări bazate pe proces. O activitate care utilizează resurse condusă astfel încât să permită transformarea elementelor de intrare în elemente de ieşire poate fi considerată un proces. Identificarea şi managementul proceselor şi al interacţiunilor dintre ele reprezintă abordarea bazată pe proces. Modelul unui sistem de management al calitatii bazat pe proces este prezentat în fig.1, în care se arată rolul semnificativ pe care clienţii îl joacă în definirea cerinţelor ca elemente de intrare. Monitorizarea satisfacţiei clientului necesită evaluarea informaţiilor referitoare la percepţia clientului asupra faptului că organizaţia a satisfăcut cerinţele sale. Figura 1. Modelul unui sistem de management al calităţii bazat pe proces (Legendă: linie continuă - Activităţi care adaugă valoare; linie punctată Flux de informaţii). În plus, tuturor proceselor li se poate aplica metodologia cunoscută sub numele PDCA = Plan-Do-Check-Act ( Planifică Efectuează Verifică Acţionează ) ("Roata lui Deming"). Pe scurt, PDCA poate fi descris astfel: Planifică stabileşte obiectivele şi procesele necesare obţinerii rezultatelor în concordanţă cu cerinţele clientului şi cu politicile organizaţiei Efectuează implementează procesele Verifică monitorizează şi măsoară procesele şi produsul faţă de politicile, obiectivele şi cerinţele pentru produs şi raportează rezultatele Acţionează întreprinde acţiuni pentru îmbunătăţirea continuă a performanţei proceselor 6. Documentaţia Sistemului de Management al Calităţii Documentele sistemului de management al calităţii sunt acte oficiale care asigură comunicarea nedeformată, înţelegerea unitară, aplicarea controlată şi îmbunătăţirea continuă a informaţiilor şi deciziilor privind calitatea. Este o cerinţă a SR EN ISO 9001:008 şi a standardelor sistemului de management al calităţii, în general, ca sistemul de management al calităţii să fie documentat, ceea ce înseamnă elaborarea unui manual al calităţii şi a unui minimum de proceduri şi instrucţiuni documentate, acolo unde acestea sunt cerute de standard. De regulă, un sistem de management al calităţii are următoarea structură: