I i II Praca Kontrolna Obróbka Cieplna i Obróbka Ręczna, BHP


I i II Praca Kontrolna Obróbka Cieplna i Obróbka Ręczna

Tomasz Roszkowski

I TBHP

17.12.2010 Warszawa

1.Obróbka Ręczna

Obróbka Ręczna jest to proces uformowania u wyrobów żądanych kształów i właściwości, pracą ta zajmuje się ślusarz i także pomaga zorganizować technicznie elementy by ze soba współpracowały.

a)Rodzaje

-Trasowanie

Wyznaczanie liniami zbędnych bocznych kawałków materiału do wycięcia, do usunięcia. Rysika i suwmiarki używamy do wyznaczenia linii nacięć. Używamy także cyrkla, punktaka do punktowania linii, liniał traserski, kątownik do linii prostych. Plus środkownik i pryzma traserska do trasowania niektórych walcokształtów. Czynności wykonujemy na płycie traserskiej. Przed trasowaniem oczyszczamy miejsce pracy i malujemy kreda rozmyta z wodą i olejem lnianym. Metale modyfikujemy malując najpierw stół roztworem wodnym siarczanu miedzi.

Trasowanie płaszczyznowe:

naznaczamy cyrklem traserskim linie od skraju do środka pól nacinanych, punktujemy a potem wywiercamy otwory wiertarką.

Trasowanie przestrzenne:

Przedmiot na płycie ma wyznaczane środki liniowania i rysowane linie.

Korzystamy z pryzmy, znacznika i kątownika.

-Prostowanie i Gięcie

Proces prostowania pomaga wyprostować materiały pozaginane, materiały które trza dopracować po wygrzaniu czy inne wadliwe, krzywe materiał.

Prostuje się od miejsc wygięć na skrajach do środka, strona wygięta skierowana ku górze. Blacha gruba uderzana młotkiem metalowym, Blacha cienka młotkiem drewnianym, bardzo cienka przytrzymana klockiem i walona na niego młotkiem drewnianym.

Gięcie odbywa się na podstawie odczytu z wymiarów rysunku technicznego, następnie, gniemy odpowiednio w immadle, wspomaganie młotkiem i klockami zaciskowymi.

-Przecinanie, Wycinanie i Cięcie

Do nacięć i wycięć używamy tutaj Przecinaków i Wycinaków.

Ścisku dokonujemy w immadle i nadmiar metalu odcinamy waleniem młotkiem. Warstwa ścinana nie może być grubsza niż 4 mm. Jeśli potrzeba czynność wykonujemy kilkakrotnie. Przecinanie wykonywane jest na kowadle lub płycie. Używamy przecinaka trzymanego z lewej i prostopadle do materiału. Do przerzezania metali używamy piły/brzeszczotu, cieka to metalu ostygłego i innych materiałów twardych, a do metalu miękkiego gruba względem ostrza piły. Materiał przecinany zabezpieczamy przed zniszczeniem podczas przecinania lub zgniatania. Piłujemy tak by nie drgało to co jest piłowane.

-Wiercenie

Do wiercenia używamy wiertarek i rozwiertaków, niestety nie dają one gwarancji idealnego prostego otworu.

-Piłowanie

Piłujemy za pomocą pilnika aby materiał miał określone kształty, wymiary i gładkość. Podczas pilnikowania przedmiot trzymany w immadle musi wystawać 5-10 mm poza immadło, pilnikiem pilnikujemy po skosie kierunek do przodu oddalanie. Nie wolno pozostawiać pilnika zabrudzonego wiórami i nalezy go czyścić metalową szczotką. Wyniki pilnikowania należy kontrolować liniałem krawędziowym i kątownikiem. Za pomocą macek albo suwmiarki sprawdzać czy są i jakie odchylenia od gładkości materiału. Przedmiot przed pomiarami trzymać w immadle odpowiednio zamocowany.

-Gwintowanie

Do gwintowania używamy gwintowników grubego, średniego i wykańczającego i innego rodzaju. Także używamy narzynek przeciętej lub niedzielonej.

-Skrobanie

Skrobanie robimy skrobakiem w celu ugładzenia lub uwalcowania powierzchni metalu. Tuszowanie robimy naprzemiennie ze skrobaniem przedmiotu.

b)Narzędzia do stosowania

Do Obróbki Ręcznej używamy Immadła, Piły, Wiertarki, Młotka, Skrobarki.

Pomocniczo także:

Suwmiarki

Składa się z prowadnicy i ma górną do pomiarów wewnętrznych i dolna do pomiarów zewnętrznych. Ma Noniusza do dokładniejszego odczytu pomiaru. Do pomiaru głębokości pomaga wysuwka z korpusu.

Mikrometru

Pomaga pomierzyć powierzchnie zewnętrzne. Ma kabłąbek z Kowadełkiem i Tuleją. Bębenek i Sprzęgiełko, pomagają utrzymać Wrzeciono Tuleji w miejscu. Odczytu dokonujemy z podziałki milimetrowej na tuleji, pomaga to mierzyć wymiary gwintów. Podczas używania trzeba dociskać tak mocno aby nic nie drgało.

Czujnika Zegarowego

Pomaga w pomiarze odchyłów od pożądanych wymiarów. Podaje to w częściach dziesiątych i setnych milimetra.

Szczelinomierza

Kątownika

Głębokościomierza

c)Najważniejsze Zasady BHP

1.Stoły warsztatowe na których wykonuje się ścinanie materiału zabezpieczyć ekranem z drucianą siatką przed wykonywaniem pracy.

2.Podczas ścinania materiałów kruchych i używania szlifierek nalezy zakładać okulary ochronne.

3.Trzonki młotków powinny być wykonane z twardego drewna a młotki osadzone na trzonkach i zabezpieczone przed spadaniem za pomocą stalowego klina wbitego w nasadę.

4.Ostre końce rysików na płycie traserskiej nalezy zabezpieczać zakryciem nakrywką/korkiem lub futerałem ostrza.

5.Rękojeści pilników nie powinny mieć pęknięć.

2.Obróbka Cieplna Metali:

a)Proces Trwania

Obróbka Cieplna jest aby zmieniać kształty stali w stanie stałym.

Proces składa się z nagrzewania materiału i po uzyskaniu kształtu wychładzania lub wymrażania, jeżeli temperatura jest ujemna.

  1. PRZEMIANY FAZOWE PODCZAS OBRÓBKI CIEPLNEJ.
    2.1. Przemiana austenityczna.
    Podczas nagrzewania stali, powyżej temperatury Ac1, rozpoczyna się przemiana perlitu w austenit, nazywana przemianą austenityczną. W stalach podeutektoidalnych po przekroczeniu temperatury Ac3 rozpoczyna się przemiana ferrytu w austenit, a w stalach nadeutektoidalnych po osiągnięciu temperatury Accm- proces rozkładu cementytu.
    Przemiana austenityczna rozpoczyna się zarodkowaniem austenitu na granicach międzyfa-zowych ferryt - cementyt i ma charakter dyfuzyjny. Szybkość zachodzenia przemiany austenitycznej zależy głównie od stopnia przegrzania perlitu (ferrytu) powyżej temperatury Ac1, (Ac3) przy grzaniu izotermicznym lub od szybkości nagrzewania przy grzaniu ciągłym oraz od ogólnej powierzchni granic międzyfazowych ferryt-cementyt, tj. dyspersji perlitu. Przemianę tę można rozważać w trzech następujących po sobie etapach:
    • utworzenie austenitu niejednorodnego,
    • utworzenie austenitu jednorodnego,
    • rozrost ziaren austenitu.
    Bezpośrednio po zakończeniu przemiany austenitycznej otrzymany austenit jest niejedno-rodny i do pełnego wyrównania koncentracji węgla i innych pierwiastków stopowych ko-nieczne jest dalsze wygrzewanie.
    Przemianie perlitu w austenit towarzyszy rozdrobnienie ziarna (rys.3), jednak dalszy wzrost temperatury lub czasu austenityzowania sprzyja rozrostowi ziaren. Skłonność do rozrostu ziaren austenitu zależy w znacznym stopniu od rodzaju stali, które możemy podzielić na dwie grupy:
    • stale drobnoziarniste o małej skłonności do rozrostu ziaren austenitu w zakresie tempera-tur do 900-950C,
    • stale gruboziarniste, w których rozrost ziaren austenitu następuje bezpośrednio po zakończeniu przemiany austenitycznej.

  2. Przemiany podczas chłodzenia
    Austenit jest fazą trwałą tylko w pewnym zakresie temperatur i po ochłodzeniu poniżej temperatury Ar, ulega przemianie perlitycznej, bainitycznej lub martenzytycznej. Dane doty-czące zależności struktury i właściwości stali od temperatury i czasu przemiany przechłodzo-nego austenitu zawierają wykresy CTP (czas - temperatura - przemiana). W zależności od sposobu chłodzenia dla różnych gatunków stali są opracowywane wykresy:
    • CTPi - przy chłodzeniu izotermicznym,
    • CTPc - przy chłodzeniu ciągłym

  3. Przemiana perlityczna.
    Przemiana perlityczna zachodzi po ochłodzeniu austenitu do zakresu temperatur pomiędzy temperaturą Ar1, a temperaturą minimalnej trwałości austenitu 500-550C. W jej wyniku z austenitu powstaje mieszanina eutektoidalna złożona z płytek ferrytu i cementytu zwana perlitem. Przemiana perlityczna jest przemiany dyfuzyjną, związaną z przegrupowaniem atomów węgla i zachodzi przez zarodkowanie oraz rozrost zarodków. Zarodkowanie perlitu przebiega homogenicznie na granicach ziaren austenitu czy nierozpuszczonych cząst-kach innych faz, przy czym z danych doświadczalnych wynika, że w pierwszej kolejności powstaje płytka cementytu, powodując zubożenie zawartości węgla w otaczającym ją austenicie. Gdy stężenie węgla w austenicie spadnie do poziomu odpowiadającego jego zawartości w ferrycie - powstaje płytka ferrytu, co prowadzi do wzbogacenia sąsiednich obszarów austenitu w węgiel do zawartości wymaganej dla powstania płytki cementytu. Kolonia perlitu rośnie poprzez dobudowywania nowych płytek ferrytu i cementytu oraz przez wzrost czołowy, który zachodzi na drodze dyfuzyjnego przegrupowywania atomów węgla.
    W warunkach chłodzenia izotermicznego odległość między płytkami ferrytu i cementytu zmniejsza się wraz z przechłodzeniem austenitu. Na przykład w perlicie utworzonym w temperaturze 700C m, a w perlμodległość między płytkami wynosi ok.1icie m.μutworzonym w temperaturze 600C - 0,1

  4. Przemiana bainityczna.
    Przemiana bainityczna zachodzi w stalach pomiędzy temperaturą najmniejszej trwałości austenitu a temperaturą początku przemiany martenzytycznej. Podczas chłodzenia izoter-micznego w zależności od temperatury przemiany rozróżnia się bainit górny, tworzący się w zakresie temperatury poniżej minimalnej trwałości austenitu a temperaturą 350-400C oraz bainit dolny powstający w temperaturze pomiędzy 350-400C a temperaturą początku prze-miany martenzytycznej.
    Przemiana bainityczna rozpoczyna się od utworzenia zarodków ferrytu na granicach ziaren austenitu. Obecnie przyjmuje się, że przemiana sieci austenitu w sieć ferrytu jest typu mar-tenzytycznego czyli zachodzi na drodze bezdyfuzyjnego ścinania. Natomiast węgliki tworzą się w wyniku dyfuzji węgla i zarodkowania nowej fazy. Wynika stąd, że bainit jest mieszani-ną przesyconego węglem ferrytu i węglików. Cechą bainitu górnego jest to, że zarodki ferrytu krystalizują głównie na granicy ziaren austenitu, natomiast wydzielenie cementytu zachodzi . Morfologia tworzącego sięγ/αna granicy międzyfazowej cementytu na granicach listew ferrytu zależy od zawartości węgla w stali. W stalach niskowęglowych występują izolowane cząstki cementytu, natomiast przy większych zawartościach cementyt przyjmuje postać cien-kiej błonki węglików po granicach listew ferrytu. W bainicie dolnym zarodki ferrytu krystali-zują na granicy ziaren austenitu oraz na już istniejących płytkach ferrytu. Istotną cechą baini-tu dolnego jest również to, że wydzielanie się węglików zachodzi wewnątrz płytek ferrytu, przy czym w zależności od warunków przemiany, może wydzielić się cementyt o wzorze chemicznym Fe24C zawiera 8,4% Cε. Węglik εlub węglik i krystalizuje w układzie heksagonal-nym; wydziela się podczas przemiany bainitycznej oraz odpuszczania niskiego.
    Wraz z obniżeniem temperatury przemiany bainitycznej maleje wielkość listew ferrytu ba-initycznego oraz wielkość cząstek węglików, a rośnie ich liczba. Rozdrobnienie listew ferrytu bainitycznego rośnie również ze wzrostem zawartości węgla w stali. Pod względem morfolo-gicznym bainit górny jest bardziej zbliżony do perlitu drobnego, a bainit dolny do martenzy-tu. Oprócz bainitu górnego i dolnego wyróżnia się jeszcze bainit czysto ferrytyczny, występu-jący w stalach niskowęglowych oraz bainit inwersyjny, tworzący się w stalach nadeutekto-idalnych powyżej temperatury 350C.

6.Przemiana martenzytyczna.
Przemiana martenzytyczna (nazywana przemianą bezdyfuzyjną lub ścinającą) zachodzi w stalach po przechłodzeniu austenitu poniżej temperatury Ms (ang. martensite start) z prędkością równą lub większą od prędkości krytycznej. W wyniku powyższej przemiany powstaje martenzyt tj. przesycony roztwór , o strukturze tetragonalnej, powstającej przezαwęgla w żelazie zniekształcenie komórki sieci A2 (ferrytu) obecnością atomów węgla w lukach oktaedrycznych. Parametry sieci tetragonalnej martenzytu, a tym samym jego właściwości zależą głównie od zawartości węgla w martenzycie. Martenzyt cechuje wysoka twar-dość i mała ciągliwość spowodowana obniżeniem symetrii sieci i wysokimi naprężeniami wywołanymi przez atomy międzywęzłowe oraz obecność defektów sieciowych (dyslokacji, mikrobliźniaków).
Przemiana martenzytyczna rozpoczyna się po przekroczeniu temperatury Ms i zachodzi z bardzo dużą prędkością 1000-7000 m/s. Czas tworzenia jednej płytki martenzytu wynosi ok.10-7s. Warunkiem przebiegu przemiany martenzytycznej jest ciągłe obniżanie temperatury aż do osiągnięcia temperatury Mf (ang. martensite finish), poniżej której przemiana marten-zytyczna nie zachodzi, pomimo pozostania w strukturze pewnej ilości austenitu.
Przyczyną pozostawania w strukturze pewnej ilości austenitu (zwanego austenitem szcząt-kowym) jest znaczny wzrost objętości martenzytu w porównaniu z austenitem o około 3-4%, co powoduje wzrost naprężeń ściskających w strukturze i zahamowanie dalszej przemiany austenitu. Ilość austenitu szczątkowego po przemianie martenzytycznej zależy od: zawartości węgla w stali, temperatury początku i końca przemiany martenzytycznej, temperatury auste-nityzowania stali i szybkości chłodzenia w zakresie temperatur Ms i Mf. Wpływ węgla na temperaturę początku i końca przemiany martenzytycznej oraz zawartość austenitu szczątkowego w stali węglowej przedstawiono na rys.6 i 7. W miarę wzrostu za-wartości węgla w stali zarówno temperatura Ms, jak i Mf ulega obniżeniu, przy czym w sta-lach o zawartości ponad 0,6% C temperatura Mf leży poniżej zera C i dla zmniejszenia ilości austenitu szczątkowego w strukturze konieczne jest przeprowadzenie obróbki podzerowej (tzw. wymrażania). Ilość austenitu szczątkowego w stali wzrasta również jeżeli podczas chłodzenia w zakresie temperatur Ms i Mf próbka zostanie izotermicznie wytrzymana.

Odpuszczanie polega na nagrzaniu stali zahartowanej do temperatury niższej od Ac1, wygrzaniu w tej temperaturze i chłodzeniu do temperatury pokojowej. W zależności od tempera-tury, w której prowadzony jest proces, rozróżnia się odpuszczanie:
• niskie 100-250C,
• średnie 250-500C,
• wysokie 500C - Ac1.

Zmiana twardości próbki w próbie Jominy'ego.
Jedną z najczęściej stosowanych metod określania hartowności stali jest metoda hartowania od czoła (Jominy'ego) opisana w PN-79/H-04402. Polega ona na hartowaniu od czoła próbki walcowej o średnicy 25 mm i długości 100 mm (z kołnierzem) strumieniem wody wypływającej z dyszy o średnicy 12,5 mm. Po zahartowaniu zeszlifowuje się po 0,4 mm wzdłuż przeciwległych tworzących próbki i dokonuje pomiarów twardości metodą Rockwella w skali C w odległości od czoła próbki: dwa odciski co 1,5 mm, sześć co 2 mm i następne co 5 mm. Następnie sporządza się wykres hartowności stali w układzie współrzędnych: twardość HRC - odległość od czoła.

Ważne Pojęcia z Obróbki Cieplnej:

SEZONOWANIE - jest to proces mający na celu usunięcie naprężeń powstałych w elemencie, który był odlany, kuty na zimno lub spawany. Najprostszym zabiegiem sezonującym element jest ... pozostawienie go na działanie zróżnicowanych wpływów atmosferycznych (czyli za looburką). Wadą tego procesu jest to, że element sezonowany musi dość długo być poddawany tym wpływom atmosferycznym, nie krócej niż rok. Można też element poddać sezonowaniu sztucznemu polegającemu na tym, że dany element podgrzewamy lub studzimy przez kilka godzin (podgrzewanie w temperaturze 100 - 160 st.C przez kilkanaście godzin, ziębienie w temperaturze 60 - 150 st.C poniżej zera przez kilka godzin).

ODPUSZCZANIE - jest to proces usuwający naprężenia spowodowane obróbką cieplną lub cieplno-chemiczną. Określenie „odpuszczanie w wysokiej temperaturze” jest często używane potocznie w powiązaniu z działaniem zmniejszającym twardość materiału, a raczej jest to proces wyżarzania. Proces odpuszczania polega na nagrzaniu, a następnie ostudzeniu części wykonanej ze stali. Mamy trzy rodzaje odpuszczania: niski, średni i wysoki (ściśle związane z niską, średnią i wysoką temperaturą procesu).

  1. odpuszczanie niskie usuwa naprężenia hartownicze:

  • odpuszczanie średnie stosuje się do odpuszczania sprężyn: