Blacharz_721[01]_O1.04

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Tomasz Madej

Rozpoznawanie materiałów i podstawowych technik
wytwarzania 721[01].O1.04

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Właściwości materiałów

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Stopy Ŝelaza z węglem

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Metale nieŜelazne i ich stopy

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Materiały niemetalowe

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Wyroby hutnicze

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

4.6. Obróbka skrawaniem

4.6.1. Materiał nauczania

4.6.2. Pytania sprawdzające

4.6.3. Ćwiczenia

4.6.4. Sprawdzian postępów

4.7. Odlewnictwo

4.7.1. Materiał nauczania

4.7.2. Pytania sprawdzające

4.7.3. Ćwiczenia

4.7.4. Sprawdzian postępów

4.8. Obróbka plastyczna

4.8.1. Materiał nauczania

4.8.2. Pytania sprawdzające

4.8.3. Ćwiczenia

4.8.4. Sprawdzian postępów

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9. Obróbka cieplna

4.9.1. Materiał nauczania

4.9.2. Pytania sprawdzające

4.9.3. Ćwiczenia

4.9.4. Sprawdzian postępów

4.10. Korozja metali

4.10.1. Materiał nauczania

4.10.2. Pytania sprawdzające

4.10.3. Ćwiczenia

4.10.4. Sprawdzian postępów

4.11. Spajanie materiałów – spawanie, zgrzewanie, lutowanie

4.11.1. Materiał nauczania

4.11.2. Pytania sprawdzające

4.11.3. Ćwiczenia

4.11.4. 4.11.4. Sprawdzian postępów

4.12. Podstawy eksploatacji maszyn i urządzeń

4.12.1. Materiał nauczania

4.12.2. Pytania sprawdzające

4.12.3. Ćwiczenia
4.12.4. Sprawdzian postępów

69
70

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik, będzie Ci pomocny w opanowaniu wiedzy dotyczącej rozpoznawania

materiałów i podstawowych technik wytwarzania.

Poradnik ten zawiera:

−

wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności które powinieneś mieć
opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej.

−

cele kształcenia tej jednostki modułowej.

−

materiał nauczania, który umoŜliwia samodzielne przygotowanie się do wykonania
ć

wiczeń i zaliczenia sprawdzianów. Wykorzystaj do poszerzenia wiedzy wskazaną

literaturę oraz inne źródła informacji.
Obejmuje on równieŜ ćwiczenia, które zawierają:

−

wykaz materiałów, narzędzi i sprzętu potrzebnych do realizacji ćwiczenia,

−

pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia,

−

sprawdzian teoretyczny,

−

sprawdzian praktyczny,

−

przykład  zadania/ćwiczenia  oraz  zestaw  pytań  sprawdzających,  czyli  twoje  opanowanie
wiedzy i umiejętności z zakresu całej jednostki. Zaliczenie tego ćwiczenia jest dowodem
osiągnięcia  umiejętności  praktycznych  określonych  w  tej  jednostce  modułowej.
Wykonując  sprawdzian  postępów  powinieneś  odpowiadać  na  pytanie  tak  lub  nie,  co
oznacza, Ŝe opanowałeś materiał albo nie.
JeŜeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela lub

instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność.
Po przerobieniu materiału spróbuj zaliczyć sprawdzian z zakresu jednostki modułowej.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów

bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpoŜarowych, wynikających z rodzaju
wykonywanych prac. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu nauczania jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

określić podstawowe obowiązki pracodawcy w zakresie zapewnienia bezpiecznych
i higienicznych warunków pracy,

−

wskazać konsekwencje naruszenia przepisów i zasad bhp podczas wykonywania zadań
zawodowych,

−

określić wymagania bhp dotyczące pomieszczeń pracy i pomieszczeń higieniczno-
sanitarnych,

−

dostrzec zagroŜenia związane z wykonywaną pracą,

−

dobrać środki ochrony indywidualnej do rodzaju wykonywanej pracy, określić przepisy
bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpoŜarowej oraz ochrony środowiska
podczas uŜytkowania przyrządów, narzędzi, maszyn i urządzeń,

−

zastosować podręczny sprzęt oraz środki gaśnicze zgodnie z zasadami ochrony
przeciwpoŜarowej,

−

zareagować w przypadku zagroŜenia poŜarowego zgodnie z instrukcją przeciwpoŜarową,

−

zastosować zasady ochrony środowiska obowiązujące na stanowisku pracy,

−

przygotować przybory kreślarskie i materiały rysunkowe do wykonywania szkiców,

−

zastosować zasady sporządzania rysunku technicznego maszynowego,

−

wyjaśnić oznaczenia stosowane na rysunku technicznym maszynowym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

określić właściwości fizyczne, chemiczne, mechaniczne i technologiczne metali i stopów,

−

rozpoznać materiały konstrukcyjne metalowe i niemetalowe wykorzystywane
w blacharstwie,

−

rozpoznać oraz określić zastosowanie materiałów pomocniczych,

−

rozróŜnić wyroby hutnicze wykorzystywane w blacharstwie, scharakteryzować procesy
technologiczne obróbki cieplnej, cieplno-chemicznej, plastycznej, odlewnictwa, obróbki
wiórowej i spajania,

−

rozróŜnić podstawowe prace z zakresu obróbki skrawaniem ręcznej i mechanicznej,

−

rozróŜnić zabiegi cieplne stosowane podczas obróbki blach,

−

rozróŜnić technologie obróbki plastycznej na zimno,

−

rozróŜnić metody spajania,

−

rozróŜnić procesy tarcia, smarowania i zuŜycia,

−

wyjaśnić istotę korozji i wskazać sposoby jej zapobiegania,

−

posłuŜyć się normami, dokumentacją techniczną,

−

skorzystać z katalogów, poradników, programów komputerowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Właściwości materiałów

4.1.1. Materiał nauczania

Materiałami

konstrukcyjnymi

nazywamy

materiały

inŜynierskie,

które

są

wykorzystywane do budowy maszyn i urządzeń. Do materiałów konstrukcyjnych zaliczamy
metale i ich stopy, polimery, ceramikę i kompozyty.

Metale są to materiały, które w stanie stałym charakteryzują się następującymi

właściwościami:

−

dobre przewodnictwo ciepła i elektryczności,

−

połysk,

−

plastyczność,
Własności mechaniczne, są to cechy związane z wytrzymałością materiału na działanie

róŜnego  rodzaju  sił  zewnętrznych,  są  kryterialnymi  wielkościami  w  doborze  materiałów.
Poznanie  własności  materiałów  nie  jest  wystarczające  do  oceny  ich  przydatności  do
określonego  celu.  Niezbędne  jest  tu  jeszcze  poznanie  wpływu  róŜnych  czynników,  np.
temperatury,  czasu,  sposobu  i  wielkości  obciąŜenia,  kształtu  i  wymiarów  przedmiotu,  na
zmiany tych własności.

Metody badań własności mechanicznych moŜemy podzielić na dwie grupy:

−

własności technologiczne, decydujące o przydatności materiałów do określonej obróbki,

−

własności wytrzymałościowe, do wyznaczania, których niezbędna jest znajomość siły
lub momentu sił, jako jednej z wielkości mierzonych podczas badania.
Własności technologiczne to cechy materiału charakteryzujące jego zachowanie się

w czasie procesów produkcyjnych. W celu zbadania własności technologicznych określonego
materiału naleŜy przeprowadzić tylko te próby, których wyniki będą informować
o moŜliwości realizacji przewidywanej obróbki. np. materiały stosowane na odlewy poddaje
się próbie lejności, obrabiane zaś przez skrawanie – próbie skrawalności, obrabiane
plastycznie – badaniom własności plastycznych itd.

Własności odlewnicze. Podstawowymi własnościami charakteryzującymi przydatność

metalu lub stopu do celów odlewniczych jest lejność, czyli zdolność do wypełniania form,
następnie skurcz metalu podczas stygnięcia oraz jednorodność składu chemicznego w całej
masie odlewu.

Lejność zaleŜna jest od płynności materiału w temperaturze zalewania formy i decyduje

nie tylko o łatwości wypełniania formy, lecz ma równieŜ wpływ na makrostrukturę odlewu.

Skrawalność. Podatność materiału do obróbki skrawaniem nazywa się skrawalnością.

Dobra  skrawalność  najczęściej  występuje  w  materiałach,  które  nie  odznaczają  się  dobrymi
własnościami  mechanicznymi.  Stal  wykazująca  dobrą  skrawalność  ma  niewielką
wytrzymałość  na  rozciąganie  oraz  odznacza  się  kruchością,  powodowaną  zawartością  siarki
i fosforu w stali.

Ścieralność jest cechą podobną do skrawalności, określa ją podatność materiału do

zuŜywania się wskutek tarcia ślizgowego. Miarą ścieralności jest zmniejszenie masy badanej
próbki spowodowane tarciem twardej tarczy o badany materiał.

Własności plastyczne
Ocenę technologicznych własności plastycznych przeprowadza się na podstawie prób

mających wykazać podatność materiału do odkształceń trwałych, niezbędnych do nadania

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

właściwych kształtów produktom, przy czym głównie wymienić naleŜy: próbę zginania,
próbę nawijania drutu, próbę kucia oraz próbę tłoczności.

Próbę zginania przeprowadza się na prętach o przekrojach kołowym, kwadratowym lub

prostokątnym. Polega ona na powolnym zginaniu próbki wokół pręta.

Próba nawijania drutu. Próbę nawijania stosuje się do drutów o średnicach mniejszych

od 6 mm. Określa ona własności plastyczne drutu oraz pozwala na wykrycie niejednorodności
materiału. Ponadto umoŜliwia w przypadku drutów emaliowanych określenie w warunkach
próby trwałości nałoŜonej powłoki. Próba polega na nawinięciu drutu na trzpień o określonej
ś

rednicy.

Próba kucia. Próbę kucia moŜna wykonać zaleŜnie od potrzeby jako próbę spęczania,

próbę rozklepywania lub próbę rozbijania.

Próba tłoczności. Do badania tłoczności cienkich blach i taśm stosuje się metodę

Erichsena. Polega ona na powolnym wtłaczaniu kulisto zakończonego tłocznika stalowego
lub kulki w próbkę z blachy umocowanej w- odpowiednio ukształtowanej matrycy. Miarą
tłoczności w próbie metodą Erichsena jest głębokość wgłębienia do chwili wystąpienia w nim
pęknięcia.

Próba zgrzewalności i spawalności. Zgrzewanie polega na łączeniu pod naciskiem

części metalowych nagrzanych do odpowiedniej temperatury. Podobny wynik moŜna równieŜ
uzyskać wywierając na łączone ze sobą części nacisk w temperaturze otoczenia. JednakŜe
w tym wypadku wymagany jest znacznie większy (nacisk oraz staranniejsze oczyszczenie
powierzchni. Łączenie metali w temperaturze otoczenia nazywa się spajaniem.

Twardość. Twardością nazywa się odporność materiału na odkształcenia trwałe

powstające wskutek wciskania weń wgłębnika. Do pomiaru twardości stosuje się najczęściej
metody: Brinella, Rockwella, Vickersa.

Udarność. Odporność na uderzenie zaleŜy od rodzaju materiału, temperatury oraz

kształtu próbki, którą poddano badaniu, a takŜe od sposobu jej obciąŜenia.

ZaleŜnie od sposobu obciąŜenia moŜna wyróŜnić udarowe rozciąganie, udarowe

ciskanie, udarowe skręcanie oraz udarowe zginanie. Wynik badania udarowego zginania

nazywa się udarnością.

Własności cieplne
Głównymi własnościami cieplnymi materiałów technicznych są: pojemność cieplna,

rozszerzalność temperaturowa oraz przewodność cieplna.

Pojemnością cieplną substancji nazywa się ilość ciepła potrzebną do podniesienia

temperatury  tej  substancji  o  jeden  stopień.  Przewodność  cieplna  jest  określona
współczynnikiem  przewodności  cieplnej.  Jest  to  ilość  ciepła,  która  w  jednostce  czasu
przepływa  przez  jednostkę  powierzchni,  gdy  róŜnica  temperatury  w  ciele  przewodzącym
ciepło równa jest ∆K na jednostkę długości. W technice współczynnik przewodności cieplnej
wyraŜa się W/ (m · K).

Własności elektryczne
Stosowane w technice materiały ze względu na zdolność przewodzenia prądu

elektrycznego  dzieli  się  na  przewodniki,  półprzewodniki  i  izolatory:  Umownie  przyjęto
uwaŜać  za  przewodniki  ciała,  których  oporność  właściwa  w  temperaturze  pokojowej  jest
mniejsza  od  10

Ω cm. Za izolatory uwaŜa się ciała o oporności właściwej przekraczającej

Ω cm. Ciała wykazujące oporność właściwą od l do 10

Ω

cm uwaŜa się za

półprzewodniki.

Własności magnetyczne
W zaleŜności od zachowania się materiałów w polu magnetycznym moŜna wszystkie

materiały podzielić na diamagnetyczne, paramagnetyczne i ferromagnetyczne Materiały
diamagnetyczne ustawiają się w stałym polu magnetycznym prostopadle do kierunku linii sił
pola. Materiałami diamagnetycznymi są: bizmut, cynk, miedź. Materiały paramagnetyczne

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ustawiają  się  w  polu  magnetycznym  równolegle  do  kierunku  linii  sił  pola.  Własności
paramagnetyczne  wykazują  między  innymi:  aluminium,  chrom  i  mangan.  Materiały
ferromagnetyczne umieszczone w polu magnetycznym wraz ze wzrostem natęŜenia tego pola
ulegają  namagnesowaniu  i  po  usunięciu  pola  magnetycznego  wykazują  samoistne  własności
magnetyczne.  Materiałami  ferromagnetycznymi  są:  Ŝelazo  w  temperaturze  otoczenia,  nikiel,
kobalt oraz niektóre ich tlenki i węgliki.

Własności chemiczne
Z punktu widzenia konstruktora i eksploatatora urządzeń własności chemiczne

materiałów sprowadzają się do odporności materiału na działanie środowiska, w którym
urządzenia te przebywają stale. Metale, z którymi w budownictwie maszyn mamy najczęściej
do czynienia, wykazują tendencje do utleniania się (korozja chemiczna) lub ulegają jonizacji
w obecności elektrolitu.

Własności fizyczne
Do własności fizycznych zalicza się:

−

gęstość – jest to stosunek masy ciała jednorodnego do objętości, wyraŜany w kg/m

lub

g/cm

−

ciepło właściwe – jest to ilość ciepła pobierana przez 1 g danej substancji przy zmianie
temperatury o 1ºC,

−

temperatura wrzenia dla większości metali jest dość wysoka,

−

temperatura topnienia metali i ich stopów wyraŜana w stopniach Celsjusza.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jaka jest definicja materiałów konstrukcyjnych?
2.  Jakie są podstawowe właściwości odlewnicze materiałów konstrukcyjnych?
3.  Jakie są podstawowe właściwości wytrzymałościowe materiałów konstrukcyjnych?
4.  W  jaki  sposób  definiujemy  pojęcie  wytrzymałości  na  pełzanie  i  wytrzymałości

zmęczeniowej?

5.  Jakie są własności cieplne materiałów konstrukcyjnych?
6.  Jakie są własności elektryczne materiałów konstrukcyjnych?
7.  Jakie są własności magnetyczne materiałów konstrukcyjnych?
8.  Jakie są własności chemiczne materiałów konstrukcyjnych?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Mając daną silę F = 100 N oraz pręt stalowy o przekroju 20 mm

oblicz wytrzymałość na

rozciąganie.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  wypisać dane dotyczące ćwiczenia,
2)  wypisać szukane dotyczące ćwiczenia,
3)  napisać zaleŜność pozwalająca obliczyć wytrzymałość na rozciąganie,
4)  napisać objaśnienia do wzoru,
5)  obliczyć wytrzymałość na rozciąganie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

pręt stalowy o przekroju 20 mm

−

przybory do pisania,

−

notatnik,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca właściwości materiałów.

Ćwiczenie 2

Mając dany pręt stalowy o długości 5 cm poddano go działaniu pewnej siły pod

wpływem, której pręt uległ wydłuŜeniu o 0,2 cm. Oblicz wydłuŜenie względne materiału.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  wypisać dane dotyczące ćwiczenia,
2)  wpisać szukane dotyczące ćwiczenia,
3)  napisać zaleŜność pozwalającą obliczyć wydłuŜenie względne materiału,
4)  napisać objaśnienia do wzoru,
5)  obliczyć wydłuŜenie względne materiału.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

pręt stalowy o długości 5 cm,

−

przybory do pisania,

−

notatnik,

−

literatura zgodna punktem 6 poradnika dotycząca właściwości materiałów.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) zdefiniować pojęcie materiałów konstrukcyjnych?



2) wymienić i omówić podstawowe własności odlewnicze materiałów
3) konstrukcyjnych?



4) wymienić i omówić podstawowe własności wytrzymałościowe
5) materiałów konstrukcyjnych?



6) zdefiniować pojęcie wytrzymałości na pełzanie i wytrzymałości
7) zmęczeniowej?



8) omówić własności cieplne materiałów konstrukcyjnych?



9) omówić własności elektryczne materiałów konstrukcyjnych?



10)

omówić własności magnetyczne materiałów konstrukcyjnych?



11)

omówić własności chemiczne materiałów konstrukcyjnych?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Stopy Ŝelaza z węglem

4.2.1. Materiał nauczania

Stop metali to mieszanina metali lub metalu z pierwiastkami niemetalicznymi,

o właściwościach metalu. Stopy uzyskuje się przez stopienie składników i następnie
schłodzenie. Stop najczęściej posiada odmienne właściwości od jego elementów składowych,
w niektórych przypadkach nawet niewielkie dodatki wpływają znacznie na właściwości
stopu.

Stal to stop Ŝelaza z węglem plastycznie obrobiony i plastycznie obrabialny o zawartości

węgla  nieprzekraczającej  2,06%  co  odpowiada  granicznej  rozpuszczalności  węgla  w  Ŝelazie
(dla  stali  stopowych  zawartość  węgla  moŜe  być  duŜo  wyŜsza).  Węgiel  w  stali  najczęściej
występuje  w  postaci  perlitu  płytkowego.  Niekiedy  jednak,  szczególnie  przy  większych
zawartościach węgla cementyt występuje w postaci kulkowej w otoczeniu ziaren ferrytu.

Stal obok Ŝelaza i węgla zawiera zwykle równieŜ inne składniki. Do poŜądanych –

składników stopowych – zalicza się głównie metale (chrom, nikiel, mangan, wolfram, miedź,
molibden, tytan). Pierwiastki takie jak tlen, azot, siarka oraz wtrącenia niemetaliczne, głównie
tlenków siarki, fosforu, zwane są zanieczyszczeniami.

Stal otrzymuje się z surówki w procesie świeŜenia – stary proces, w nowoczesnych

instalacjach hutniczych dominują piece konwertorowe, łukowe, próŜniowe, pozwalające na
uzyskanie najwyŜszej jakości stali.

Stale dzielimy na niestopowe oraz na stopowe. Do niestopowych zaliczamy stale

podstawowe, jakościowe oraz specjalne. Do stali stopowych zaliczamy stale jakościowe oraz
specjalne.

Stale konstrukcyjne niestopowe ogólnego przeznaczenia są znakowane literami St

i liczbami  porządkowymi  0,  3,  4,  5,  6  i  7  (np.  St5),  określającymi  numer  gatunku  w  miarę
wzrastającej zawartości węgla. Litera S na końcu znaku oznacza, Ŝe stal jest przeznaczona na
konstrukcje  spawane,  np.  St3S.  Litera  V  na  końcu  znaku  oznacza  stal  o  ograniczonej
zawartości  węgla,  a  litera  W  –  stal  o  ograniczonej  zawartości  węgla,  fosforu  i  siarki.
Zawartość  miedzi  w  stali  jest  oznaczana  symbolem  Cu  na  końcu  znaku.  Gatunki  od  0  do  4
występują  wyłącznie  jako  spawalne,  czyli  zawsze  z  literą  S  na  końcu  znaku  (StOS,  St3S
i St4S).

Stale konstrukcyjne niestopowe do utwardzania powierzchniowego i ulepszania

cieplnego  są  stosowane  na  części  maszyn  i konstrukcji poddawanych obróbce cieplnej przez
normalizowanie  i  ulepszanie  cieplne,  a  w  przypadku  stali  niskowęglowych  –  równieŜ  przez
nawęglanie.  Znak  stali  składa  się  z  liczb,  które  mogą  być  uzupełnione  literami.  Liczby
określają przybliŜoną średnią zawartość węgla w setnych częściach procentu. Na końcu znaku
stali dodaje się litery, które oznaczają: G – stal  o podwyŜszonej zawartości manganu, A – stal
o podwyŜszonej czystości w zakresie fosforu i siarki, AA – stal o zaostrzonych wymaganiach
w  zakresie  składu  chemicznego  (ograniczonym  zakresie  zawartości  węgla,  ograniczonej
zawartości  fosforu  i  siarki  i  ograniczonej  sumie  zawartości  Cr  +  Mo  +Ni),  rs    –  stal
o regulowanej zawartości siarki, h – stal o wymaganej hartowności, H – stal o podwyŜszonej
dolnej  granicy  twardości  w  stosunku  do  wymaganego  pasma  hartowności,  L  –  stal
o obniŜonej górnej granicy twardości w stosunku do wymaganego pasma hartowności.

Staliwem nazywa się stal o zawartości węgla od 0,1 do 0,25%, niepoddaną obróbce

plastycznej i odlaną w formy odlewnicze. Staliwo otrzymuje się – tak jak stal –
w konwertorach oraz piecach martenowskich i elektrycznych. RozróŜnia się staliwo węglowe
i stopowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Staliwo węglowe konstrukcyjne w zaleŜności od wymaganych własności, dzieli się na

8 gatunków róŜniących się między sobą wytrzymałością, udarnością i zawartością
poszczególnych pierwiastków.

Gatunek staliwa określa znak, który składa się z litery, trzycyfrowej liczby określającej

wymaganą minimalną wartość wytrzymałości na rozciąganie oraz czasami litery
W oznaczającej ograniczony skład chemiczny mający wpływ na jednolitą spawalność.

Staliwo stopowe konstrukcyjne zawiera 0,15–0,4% węgla oraz dodatki stopowe:

0,40–1,60%  manganu,  0,20–0,80%  krzemu,  0,30–1,40%,  chromu,  0,30–0,80%  niklu,
0,20–0,60%  molibdenu  i  0,15–0,30%  wanadu.  Znak  staliwa  składa  się  z  litery  L,  liczby
określającej  średnią  zawartość  węgla  oraz  litery  oznaczającej  pierwiastki  stopowe  wg
malejących  zawartości procentowych składnika. Znaki liter oznaczające składnik stopowy są
identyczne jak przy oznaczaniu stali.

eliwo otrzymuje się przez przetopienie surówki z dodatkiem złomu Ŝeliwnego

i stalowego  w  piecu  zwanym  Ŝeliwiakiem.  śeliwo  odznacza  się  dobrymi  własnościami
odlewniczymi  i  jest  uŜywane  do  wyrobu  wielu  części  samochodów  i  maszyn  wytwarzanych
odlewaniem.  Węgiel  zawarty  w  Ŝeliwie  moŜe  występować  w  postaci  grafitu  lub  cementytu.
Zawartość krzemu i wolne stygnięcie odlewu sprzyja wydzielaniu się węgla w postaci grafitu,
a  zawartość  manganu  i  szybkie  stygnięcie  wpływa  na  wydzielanie  się  węgla  w  postaci
cementytu.  śeliwo,  w  którym  węgiel  wydzielił  się  w  postaci  grafitu,  nazywa  się  Ŝeliwem
szarym,  a  Ŝeliwo,  w  którym  węgiel  wydzielił  się  w  postaci  cementytu,  nosi  nazwę  Ŝeliwa
białego.  RozróŜnia  się  następujące  rodzaje  Ŝeliw:  szare,  białe,  modyfikowane  sferoidalne,
ciągliwe i stopowe.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jaka jest definicja stali?
2.  W jaki sposób definiuje się staliwo?
3.  W jaki sposób definiuje się Ŝeliwo?
4.  Jakie są właściwości fizyczne stali?
5.  W jaki sposób oznacza się stal?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie otrzymanych próbek odróŜnij Ŝeliwo od stali. Zaprezentuj efekt otrzymanej

pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia:

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zanotować nazwy otrzymanych próbek,
2)  rozpoznać otrzymane próbki,
3)  wypisać na kartce która próbka naleŜy do stali a która do Ŝeliwa,
4)  zaprezentować efekt swojej pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

próbki Ŝeliwa i stali,

−

normy i katalogi,

−

przybory do pisania,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

notatnik,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca stopów Ŝelaza z węglem.

Ćwiczenie 2

Na podstawie oznaczeń stali napisz, jaka to stal. Zaprezentuj efekt swojej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia:

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  znaleźć w normach i katalogach metody oznaczania stali,
2)  wypisać symbole stali które naleŜy rozpoznać,
3)  opisać symbole stali,
4)  zaprezentować efekt swojej pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

tabliczki z oznaczeniami stali,

−

przybory do pisania,

−

notatnik,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca stopów Ŝelaza z węglem.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) wyjaśnić pojęcie stali?



2) wyjaśnić pojęcie staliwa?



3) wyjaśnić pojęcie Ŝeliwa?



4) podać zasady oznaczania stali?



5) rozpoznać stal od Ŝeliwa?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Metale nieŜelazne i ich stopy

4.3.1. Materiał nauczania

Mosiądz – stop miedzi i cynku zawierający do 40% tego metalu. Mosiądze mogą

zawierać takŜe dodatki takich metali jak ołów, aluminium, cyna, mangan, Ŝelazo i chrom oraz
krzem. Mosiądz ma kolor Ŝółty (złoty), lecz przy mniejszych zawartościach cynku zbliŜa się
do naturalnego koloru miedzi. Stop ten jest odporny na korozję, ciągliwy, łatwy do obróbki
plastycznej. Posiada dobre właściwości odlewnicze.

Mosiądze stosuje się na wyroby armatury, osprzęt odporny na wodę morską, śruby

okrętowe, okucia budowlane, np. klamki. Na elementy maszyn w przemyśle maszynowym,
samochodowym, elektrotechnicznym, okrętowym, precyzyjnym, chemicznym. WaŜnym
zastosowaniem mosiądzu jest produkcja instrumentów muzycznych. Mosiądz dostarczany jest
w postaci sztab do odlewania lub prętów, drutów, blach, taśm i rur.

Brązy – stopy miedzi z innymi metalami i ewentualnie innymi pierwiastkami, w którym

zawartość  miedzi  zawiera  się  w  granicach  80–90%  wagowych.  Brązy  posiadają  dobre
własności  wytrzymałościowe,  są  łatwo  obrabialne.  Brązy  wysokostopowe  poddają  się  takŜe
hartowaniu.  Posiadają  dobre  właściwości  przeciwścierne,  odporne są na wysoką temperaturę
i korozję. Zastosowanie brązów jest ograniczone ze względu na ich wysoką cenę. Brązy dzieli
się  na  brązy  do  obróbki  plastycznej,  dostarczane  w  formie  wyrobów  hutniczych  –  blach,
pasów,  taśm,  prętów,  drutów  i  rur  oraz  brązy  odlewnicze  dostarczane  w  postaci  sztab  lub
kęsów.  Brązy  posiadają  dobre  własności  wytrzymałościowe,  są  łatwo  obrabialne.  Brązy
wysokostopowe  poddają  się  takŜe  hartowaniu.  Posiadają  dobre  właściwości  przeciwścierne,
odporne  są  na  wysoką  temperaturę  i  korozję.  Zastosowanie  brązów  jest  ograniczone  ze
względu  na  ich  wysoką  cenę.  Brązy  dzieli  się  na  brązy  do  obróbki  plastycznej,  dostarczane
w formie  wyrobów  hutniczych  –  blach,  pasów,  taśm,  prętów,  drutów  i  rur  oraz  brązy
odlewnicze dostarczane w postaci sztab lub kęsów.

Stopy aluminium to tworzywa metaliczne otrzymane przez stopienie aluminium

z jednym lub większą liczbą metali (bądź z niemetalami), celowo wytworzone dla uzyskania
Ŝą

danych własności. Aluminium przerabia się plastycznie – walcuje (blachy, folie) lub

wyciska  (pręty,  rury,  drut,  kształtowniki).  Obróbkę  plastyczną  moŜna  przeprowadzać  na
zimno  lub  na  gorąco  (ok.  450°C).  Stopy  aluminium  cechują  się  korzystnym  parametrem
konstrukcyjnym,  tzn.  stosunkiem  wytrzymałości  do  cięŜaru  właściwego,  który  jest  większy
niŜ  dla  stali,  a  oprócz  tego  ich  udarność  nie  maleje  w  miarę  obniŜania  temperatury,  dzięki
czemu  w  niskich  temperaturach  mają  większą  udarność  niŜ  stal.  Mają  jednak  niską
wytrzymałość  zmęczeniową.  Stopy  aluminium  dzieli  się  na:  odlewnicze  oraz  do  obróbki
plastycznej.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń

1.  Jakie są właściwości stopów miedzi?
2.  Jaka jest klasyfikacja mosiądzu?
3.  Jaka jest definicja brązu?
4.  Jaka jest klasyfikacja brązów?
5.  Jaka jest klasyfikacja stopów aluminium?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie otrzymanych próbek odróŜnij mosiądz od brązu. Zaprezentuj efekt

otrzymanej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia:

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zanotować nazwy otrzymanych próbek,
2)  rozpoznać otrzymane próbki,
3)  wypisać na kartce która próbka naleŜy do brązów a która do mosiądzu,
4)  zaprezentować efekt swojej pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

próbki brązu i mosiądzu,

−

przybory do pisania,

−

notatnik,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca metalów nieŜelaznych i ich stopów.

Ćwiczenie 2

Dokonaj obserwacji mikroskopowej zgładów metalograficznych wybranych stopów

metali nieŜelaznych. Zidentyfikuj składniki strukturalne stopów, przerysuj zaobserwowane
pod mikroskopem trzy wybrane mikrostruktury oraz dokonaj dokładnego opisu wykonanych
rysunków.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) dokonać identyfikacji składników strukturalnych stopów na podstawie obserwacji

mikroskopowej zgładów metalograficznych,

2)  przerysować zaobserwowane pod mikroskopem trzy wybrane mikrostruktury,
3)  wykonać dokładny opis wykonanych rysunków,
4)  omówić wyniki,
5)  podać wnioski.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

mikroskop metalograficzny,

−

komplet wytrawionych próbek,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca metalów nieŜelaznych i ich stopów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela do ćwiczenia 1.

nr materiał

stan materiału

odczynnik

silumin niemodyfikowany
znak: AlSi11

cecha: AK11

lany

10% NaOH
90% H

silumin modyfikowany
znak: AlSi11

cecha: AK11

lany

j.w.

miedź hutnicza tlenowa rafinowana
znak:Cu99

cecha: M90

lany

nie trawione

mosiądz
znak: CuZn10 cecha: M90

przeróbce

plastycznej na zimno
i wyŜarzaniu

25g FeCl

25ml HCl
10ml H

mosiądz ołowiowy
znak: CuZn39Pb2

cecha: MO59

lany

25g FeCl

25ml HCl
100ml H

mosiądz krzemowy
znak: CuZn16Si4

cecha: MK80

lany

j.w.

mosiądz
znak: CuZn40 cecha: M60

lany

j.w.

10 brąz cynowy

znak: CuSn10 cecha: B8

lany
(odlany

metodą

ciągłą Werti)

25g FeCl

25ml HCl

11 stop łoŜyskowy – babbit

znak: SnSb11Cu6

cecha: Ł83

lany

4% NaOH
95% H

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz

Tak Nie

1) scharakteryzować miedź?



2) dokonać podziału mosiądzu?



3) zdefiniować pojęcie brązu?



4) dokonać podziału brązów?



5) dokonać podziału stopów aluminium?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Materiały niemetalowe

4.4.1. Materiał nauczania

Tworzywa sztuczne są to wielkocząsteczkowe materiały organiczne, przewaŜnie

o skomplikowanej  budowie  chemicznej,  którym  w  określonych  warunkach,  tzn.  przy
odpowiedniej  temperaturze  i  ciśnieniu  moŜna  nadawać  określone  kształty.  Tworzywa
sztuczne  zawierają  dodatkowe  składniki,  które  nadają  im  własności  uŜytkowe.  Są  nimi:
stabilizatory, utwardzacze, napełniacze, zmiękczacze, barwniki i inne.

Do zalet tworzyw sztucznych zalicza, się:

−

dobrą, a niekiedy bardzo dobrą odporność chemiczną,

−

łatwość formowania wyrobów nawet o skomplikowanych kształtach,

−

dobre własności mechaniczne, bardzo dobre własności izolacyjne i małą gęstość,

−

łatwość otrzymywania wyrobów o estetycznym wyglądzie oraz barwie, a takŜe
uzyskiwanie wyrobów przezroczystych,

−

moŜliwość stosowania ich w róŜnorodnej postaci, czyli jako tworzywa konstrukcyjne,
materiały powłokowe, spoiwa, kleje, kity i włókna syntetyczne.
Do wad tworzyw sztucznych zalicza się:

−

niŜszą wytrzymałość i twardość niŜ metali i ich stopów,

−

małą odporność na działanie podwyŜszonej temperatury.
ZaleŜnie od własności chemicznych związków wielkocząsteczkowych wchodzących

w skład tworzyw sztucznych rozróŜnia się tworzywa termoplastyczne i termoutwardzalne
oraz chemoutwardzalne.

Tworzywa termoplastyczne (termoplasty) kaŜdorazowo pod wpływem działania

podwyŜszonej temperatury stają się miękkie, a po obniŜeniu temperatury z powrotem stają się
twarde i sztywne. UmoŜliwia to wielokrotną przeróbkę tych tworzyw.

Tworzywa termoutwardzalne podczas ogrzewania początkowo miękną, ale

przetrzymane w podwyŜszonej temperaturze stają się twarde nieodwracalnie. Po utwardzeniu
są nietopliwe i nierozpuszczalne, co uniemoŜliwia powtórny ich przerób.

Tworzywa chemoutwardzalne ulegają utwardzeniu juŜ w temperaturze pokojowej pod

wpływem działania dodanego do tworzywa utwardzacza. Reakcja utwardzania przebiega
szybciej w temperaturze podwyŜszonej.

Do najwaŜniejszych tworzyw termoplastycznych zaliczamy: polietylen, polipropylen,

polichlorek winylu, pilistyren, poliamidy, polimetakrylan metylu, azotan celulozy,
policzterofluoroetylen i poliestry termoplastyczne nasycone.

Polietylen jest tworzywem elastycznym o duŜej odporności na działanie wody

i większość  czynników  chemicznych,  odznacza  się  dobrymi  własnościami  izolacyjnymi
i duŜą  udarnością.  MoŜe  być  stosowany  w  zakresie  temperatury  od  -70°C  do  +70°C.  Jest
przerabiany  za  pomocą  wytłaczania  i  formowania  wtryskowego.  Polietylen  stosuje  się  do
wytwarzania powłok ochronnych oraz do laminowania.

Polipropylen jest jednym z najlŜejszych tworzyw sztucznych. MoŜe być uŜywany

w zakresie temperatury od -5°C do +100°C; w wyniku dodania etylenu i napełniaczy, jak np.
włókno szklane, jest odporny równieŜ na niŜsze temperatury. Odznacza się udarnością
i bardzo dobrą odpornością na działanie czynników chemicznych oraz dobrymi własnościami
dielektrycznymi. Polipropylen przetwarza się metodą wtryskową i wytłaczania.

Polichlorek winylu (PVC) jest odporny na działanie róŜnego rodzaju czynników

chemicznych, ma dobre własności mechaniczne i elektroizolacyjne oraz jest niepalny. MoŜe
być stosowany w zakresie temperatury od -30°C do +100°C. Polichlorek winylu przetwarza

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

się wieloma metodami, ale najczęściej za pomocą walcowania, wytłaczania i formowania
wtryskowego.

Polistyren jest odporny na działanie kwasów i zasad. Odznacza się dobrą

przezroczystością, gładką powierzchnią i moŜna go barwić na dowolne kolory. Jest jednym
z najlŜejszych tworzyw sztucznych. MoŜe być stosowany w zakresie temperatury od -40°C do
+75°C. Jest przetwarzany głównie za pomocą formowania wtryskowego oraz wytłaczania.

śywice epoksydowe moŜna utwardzać w temperaturze pokojowej lub w temperaturze

podwyŜszonej, stosując utwardzacze. Zastosowanie Ŝywic epoksydowych jako klejów i kitów
omówiono w rozdziale 20. Utwardzone Ŝywice epoksydowe mają dobre własności izolacyjne
i wytrzymałościowe oraz duŜą odporność chemiczną i na wpływy atmosferyczne.

Tworzywami ceramicznymi nazywa się elementy konstrukcyjne uformowane

w temperaturze otoczenia z materiałów mineralnych proszkowych lub plastycznych,
a następnie utrwalane za pomocą wypalania lub spiekania.

Podstawowymi materiałami do wytwarzania tworzyw ceramicznych są: glina i jej

odmiany, jak: szamot i kaolin, krzemionka, magnezyt, kwarc, skaleń, talk, związki wapnia,
związki metali.

Tworzywa ceramiczne mają wiele zalet, z których do najwaŜniejszych naleŜy zaliczyć:

duŜą odporność chemiczną i cierną, bardzo małą przewodność elektryczną, odporność na
ś

cieranie i duŜą twardość. Największe zastosowanie w przemyśle znalazły: porcelana,

kamionka, steatyt, klinkier.

Porcelanę otrzymuje się z kaolinu pławionego, kwarcu i skalenia, spiekanych

w temperaturze ok. 1400°C. Porcelana jest złym przewodnikiem ciepła, ma duŜą twardość
oraz odporność na korozję i ścieranie.

Kamionka jest wytwarzana z plastycznej gliny z dodatkiem skalenia. Kamionkę stosuje

się jako tworzywo izolacyjne podobnie jak porcelanę z tym, Ŝe nie nadaje się ona na izolatory
cienkościenne  i  drobne.  Kamionka  jest  równieŜ  odporna  na  ciecze  i  gazy  działające
korodująco.  Steatyt  jest  otrzymywany  z  talku  z  domieszką  gliny.  Odznacza  się  bardzo
dobrymi  własnościami  izolacyjnymi  i  mechanicznymi.  Jest  uŜywany  na  części  izolacyjne
w wyrobach przemysłu elektrotechnicznego.

Cermetale, czyli materiały metaloceramiczne, są otrzymywane z mieszaniny proszków

metalowych  z  niemetalami.  Odznaczają  się  duŜą  odpornością  na  działanie  wysokiej
temperatury  oraz  korozji.  Elementy  z  cermetali  wykonuje  się  przez  prasowanie  pod  bardzo
wysokim ciśnieniem, a następnie spiekanie w wysokiej temperaturze.

Szkło powstaje przez stopienie głównie tlenków: krzemu, wapnia, sodu i potasu

i ochłodzenie  poniŜej  temperatury  rekrystalizacji.  Szkło  jest  nieprzenikliwe  dla  cieczy
i gazów,  odporne  na  działanie  czynników  chemicznych,  niepalne  i  wytrzymałe  na
podwyŜszoną  temperaturę.  W  wysokiej  temperaturze  w  stanie  plastycznym  daje  się  łatwo
kształtować. Szkło – mimo swej przezroczystości – nie przepuszcza promieni nadfioletowych.
Obecnie  produkuje  się  specjalne  szkło  kwarcowe,  stosowane  w  autobusach  turystycznych,
które częściowo przepuszcza promienie nadfioletowe.

Włókno szklane produkuje się jako watę, włókno ciągłe i cięte włókno tekstylne. Jest

doskonałym,  powszechnie  stosowanym  materiałem  izolacyjnym.  Włókno  szklane  znalazło
duŜe  zastosowanie  jako  wypełniacz  róŜnych  Ŝywic  do  produkcji  części  nadwozi
samochodowych,  łodzi  i  innych  elementów.  Jako  wypełniacza  uŜywa  się  włókna  szklanego
w postaci tkaniny, taśmy i plecionki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jaka jest definicja tworzyw sztucznych?
2.  Jakie są zalety tworzyw sztucznych?
3.  Jakie są wady tworzyw sztucznych?
4.  Jakie są właściwości polietylenu?
5.  Jakie są właściwości polipropylenu?
6.  Jakie są właściwości polichlorku winylu?
7.  Jakie są właściwości polistyrenu?
8.  Jakie są właściwości szkła?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie opisu przedstawionego poniŜej podaj i omów, w jaki sposób otrzymuje się

tworzywa sztuczne. Podaj róŜnice między nimi.

„Tworzywa sztuczne (syntetyczne) otrzymuje się w wyniku trzech rodzajów reakcji:

−

polimeryzacji i kopolimeryzacji.

−

polikondensacji,

−

poliaddycji.
„Polimeryzacja jest reakcją, w wyniku, której monomery, tj. proste związki

małocząsteczkowe,  łączą  się  w  związek  wielocząsteczkowy,  tzw.  polimer.  Cechą
charakterystyczną  polimeryzacji  jest  brak  produktów  ubocznych.  Jest  to  reakcja  łańcuchowa
i ma  bardzo  szybki  przebieg.  Budowa  makrocząsteczek  zaleŜy  od  temperatury,  ciśnienia
i czasu  reakcji.  Istnieje  kilka  sposobów  polimeryzacji:  blokowa,  perełkowa,  emulsyjna
w roztworze  i  w  fazie  gazowej.  Kopolimeryzacja  to  jednoczesna  polimeryzacja  dwu  lub
więcej  róŜnych  rodzajów  monomerów.  Metodą  polimeryzacji  otrzymuje  się:  polichlorek
i polioctan  winylu,  polistyren,  polietylen,  pohmetakrylan  metylu  itp.  Polikondensacja  to
proces  chemiczny,  w  wyniku,  którego  jest  moŜliwa  reakcja  z  wieloma  cząsteczkami  w  tym
samym  czasie  z  wydzielaniem  produktu  ubocznego,  którym  jest  prosty  związek  chemiczny,
np. H

O, NH

, HC1. Tą metodą otrzymuje się Ŝywice: fenolowe, aminowe, poliestrowe oraz

większość  poliamidów.  Poliaddycja  jest  polireakcją  przebiegającą  stopniowo,  o  cechach
polimeryzacji  i  polikondensacji  bez  wydzielania  się  produktu  ubocznego.  Często  zachodzi
przegrupowanie  atomów  w  monomerze,  które  umoŜliwia  wzrost  łańcucha  polimeru.
W wyniku poliaddycji otrzymuje się Ŝywice epoksydowe i poliuretany”.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać uwaŜnie tekst,
2)  podać rodzaje reakcji w wyniku których otrzymuje się tworzywa sztuczne,
3)  wyjaśnić pojęcie reakcji w wyniku których powstają tworzywa sztuczne,
4)  podać róŜnice między tymi reakcjami.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

fragment tekstu przewodniego,

−

literatura dostępna w punkcie 6 poradnika dotycząca materiałów niemetalowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Na podstawie zamieszczonego niŜej tekstu uzupełnij przygotowany schemat.

„Ze względu na własności, tworzywa sztuczne dzieli się na elastomery i plastomery.

Elastomery  są  to  tworzywa,  które  w  temperaturze  pokojowej  wykazują  bardzo  duŜe
odkształcenia  spręŜyste  (kilkaset  procent)  i  mają  zdolność  do  prawie  natychmiastowego
powrotu  do stanu przed odkształceniem lub stanu bardzo do niego zbliŜonego. Tworzywa te
mogą  być  lub  są  modyfikowane  w  procesie  wulkanizacji  do  stanu  nierozpuszczalnego  we
wrzących  rozpuszczalnikach  organicznych.  Elastomerami  są  kauczuki  naturalne  i  wszystkie
kauczuki syntetyczne oraz niektóre polimery o własnościach podobnych do kauczuku. Moduł
spręŜystości  elastomerów  osiąga  wartość  l-r4  MPa.  Plastomerami  nazywa  się  wszystkie
pozostałe  tworzywa  sztuczne.  Szczególne  cechy  plastomerów  to:  gęstość  900–2200  kg/m

niska  przewodność  elektryczna  i  cieplna  wynosząca  125–210  W/(m·K),  dobra
elektroizolacyjność, stosunkowo dobre własności wytrzymałościowe, odporność na działanie:
czynników  chemicznych,  wody,  kwasów,  atmosfery,  światła  itp.,  duŜy  zakres  zmian
współczynnika  tarcia  i  regulacji  twardości,  łatwość  do  barwienia,  dobra  zdolność  do
formowania w stanie plastycznym, gładkość i estetyczność powierzchni, łatwość łączenia. Do
najwaŜniejszych  cech  ujemnych  naleŜy  mała  odporność  na  wysokie  temperatury  (większość
tworzyw  termoplastycznych  mięknie  w  temperaturze  ok.  100°C,  tylko  niektóre  wytrzymują
temperaturę  rzędu  200–300°C,  a  specjalne  600°C)  oraz  duŜy  współczynnik  rozszerzalności
cieplnej  Ŝywic  w  porównaniu  z  metalami.  Cechą  charakterystyczną  plastomerów  jest  duŜe
zróŜnicowanie stopnia palności (np. nitroceluloza jest łatwo palna, silikony są niepalne).
Ze  względu  na  właściwości  fizyczne  i  własności  technologiczne  plastomery  dzieli  się  na
termoplasty  i  duroplasty.  Termoplasty  są  tworzywami,  które  stają  się  plastyczne
w temperaturach podwyŜszonych, natomiast twardnieją w temperaturze otoczenia. Proces taki
moŜe  być  powtarzany  wielokrotnie  –  jest  procesem  odwracalnym.  Duroplasty  przechodzą
w procesie  nieodwracalnym  ze  stanu  plastycznego  w  stan  utwardzony.  JeŜeli  proces
utwardzania  odbywa  się  pod  wpływem  podwyŜszonej  temperatury,  to  takie  tworzywa
nazywają się tworzywami termoutwardzalnymi. Natomiast, jeŜeli proces utwardzania odbywa
się  pod  wpływem  czynników  chemicznych,  to  takie  tworzywa  nazywają  się  tworzywami
chemoutwardzalnymi.  Istnieją  tworzywa,  które  ulegają  utwardzeniu  pod  wpływem  łącznego
działania temperatury i czynników chemicznych”.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać uwaŜnie tekst,
2)  przerysować schemat,
3)  zanotować rodzaje tworzyw sztucznych,
4)  wypełnić rysunek

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

fragment tekstu przewodniego,

−

rysunek do uzupełnienia,

−

przybory do pisania,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca materiałów niemetalowych.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) wyjaśnić pojęcie tworzyw sztucznych?

2) wymienić zalety tworzyw sztucznych?

3) wymienić wady tworzyw sztucznych?

4) omówić właściwości polietylenu?

5) omówić właściwości polichlorku winylu?

6) omówić właściwości polistyrenu?

7) omówić właściwości poliamidów?

8) omówić właściwości fenoplastów?

9) omówić właściwości tworzyw chemoutwardzalnych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Wyroby hutnicze

4.5.1. Materiał nauczania

Wyroby hutnicze – to asortyment wyrobów stalowych, innych metali i stopów metali

dostarczany przez huty i zakłady metalurgiczne.

Metale i stopy przeznaczane do odlewania lub obróbki plastycznej dostarczane są

w postaci: sztab, kęsów oraz śrutu

Wyroby po obróbce plastycznej dostarczane są w postaci:

−

blach,

−

taśm,

−

prętów,

−

drutów,

−

profilów hutniczych,

−

kątowników,

−

ceowników,

−

teowników,

−

dwuteowników,

−

rur,

−

innych niesklasyfikowanych profili np. na maszty łodzi Ŝaglowych itp.
Pręt – wyrób hutniczy, którego wymiary poprzeczne są znacznie mniejsze niŜ długość.

Stosunek  wymiaru  poprzecznego  do  długości  mieści  się  w  zakresie  od  0,001  do  0,35.  Pręty
w większości  posiadają  duŜą  sztywność,  w  celu  ich  deformacji  naleŜy  uŜyć  znacznych  sił
i specjalistycznych  urządzeń.  Pręty  wykonywane  są  poprzez  walcowanie  lub  przeciąganie.
Dostępne są pręty o przekrojach:

−

okrągłym – średnice od 8 do 250 mm

−

sześciokątnym – średnica okręgu wpisanego 8 do 62 mm

−

kwadratowym – krawędź 8 do 180 mm

−

prostokątnym – szerokość 12 do 150 mm, grubość 5 do 60 mm

Pręt stalowy charakteryzowany jest przez następujące cechy:

−

rednica lub wymiary przekroju

−

gatunek stali

−

klasa stali
Dla łatwiejszego rozróŜnienia klasy stali pręty wykonuje się jako gładkie (klasy A-0

i A-I) lub Ŝebrowane (klasy A-II A-III i A-IIIN). W przypadku prętów Ŝebrowanych średnica
jest uśredniana, to znaczy, Ŝe średnica wynika z ilości materiału, a nie konkretnego wymiaru
pręta. Pręty uŜywane są do produkcji wyrobów poprzez obróbkę skrawaniem lub do
wykorzystania jako elementy konstrukcji, np. elementy kratownic, ram lub do zbrojenia
Ŝ

elbetu.

Pręty dostarczane są jako wyroby indywidualne, w przypadku większych wymiarów

poprzecznych lub w wiązkach w przypadku mniejszych wymiarów poprzecznych. Pręt
o przekroju okrągłym, którego stosunek wymiaru poprzecznego do długości jest duŜo
mniejszy niŜ 0,001, nazywane są drutami.

Kształtownik – element konstrukcyjny o duŜej długości i stałym przekroju poprzecznym,

wykonany najczęściej ze stali walcowanej lub giętej na zimno albo wytłoczony w procesie
ekstruzji z tworzywa sztucznego (np. PVC).

Kształtowniki stalowe często przypominają swoim kształtem (w przekroju poprzecznym)

jedną z liter alfabetu, dlatego teŜ wyróŜnia się następujące podstawowe ich typy:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

ceownik

−

teownik

−

dwuteownik (wyglądający jak dwie litery „T” zetknięte pionowymi kreskami)

−

zetownik

−

płaskownik

−

kątownik (przypominający literę „L”)
Kształtowniki w blacharstwie mogą być stosowane walcowane belki stalowe, zwane

kształtownikami, o przekrojach poprzecznych podanych na rysunku poniŜej

Rys. 1. Kształtowniki stalowe walcowane: a) kątownik równoramienny, b) kątownik nierównoramienny,

c) teownik, d) dwuteownik, e) ceownik, f) pręty i druty sześciokątne i kwadratowe [4, s. 132].

Rury stalowe instalacyjne są wykonywane o średnicach nominalnych l0–100 mm.
W zaleŜności od grubości ścianki rozróŜnia się rury:

−

lekkie L o grubości ścianki 2–4 mm,

−

rednie S o grubości ścianki 2,35–4,5 mm,

−

cięŜkie C o grubości ścianki 2,9–5,4 mm.
W zaleŜności od sposobu wykonania rozróŜnia się rury bez szwu — B i ze szwem,

zgrzewane elektrycznie lub ogniowo — Z. Rury B wykonuje się ze stali węglowej spawalnej,
a  rury  ze  szwem  Z  —  ze  stali  niskowęglowej  spawalnej  lub  zgrzewalnej.  Ze  względu  na
wykonanie  końców  rur  odróŜnia  się  rury  gładkie  i  gwintowane  —  G  (z  gwintem  rurowym
stoŜkowym).  Rury  gładkie  dostarcza  się  bez  złączek,  zaś  rury  gwintowane  ze  złączkami.
Spośród prętów stalowych najczęściej mają zastosowanie:

−

pręty o przekroju prostokątnym, tzw. płaskowniki lub prętyp łaskie albo taśmy stalowe,

−

pręty o przekroju okrągłym, tzw. pręty okrągłe,

−

pręty o przekroju kwadratowym i sześciokątnym. Pręty kwadratowe nazywane są
kratkówką.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Kształtowniki stalowe gięte na zimno ostatnio są produkowane przez polskie hutnictwo

kształtowniki stalowe gięte z blach na zimno. NajwaŜniejsze z nich pokazano na rysunku
poniŜej. Są one bardzo lekkie w porównaniu z pełnymi, normalnymi prętami
i kształtownikami, zachowują jednocześnie wysoką wytrzymałość.

Rys. 2. Kształtowniki stalowe gięte na zimno: a) kątownik równoramienny, b) kątownik nierównoramienny,

c) ceownik równoramienny, kwadratowy [4, s. 124].

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczenia

1.  Jaka jest definicja wyrobu hutniczego?
2.  Jakie znasz rodzaje kształtowników stalowych walcowanych?
3.  Jaka jest definicja pręta?
4.  W jaki sposób definiuje się kształtownik?
5.  Jakie znasz rodzaje kształtowników stalowych giętych na zimno?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie próbek kształtowników podaj ich nazwy. Zaprezentuj efekt swojej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zanotować nazwy otrzymanych próbek,
2)  rozpoznać otrzymane próbki,
3)  wypisać na kartce nazwę danego kształtownika.
4)  zaprezentować efekt swojej pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

próbki kształtowników,

−

przybory do pisania,

−

notatnik,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca wyrobów hutniczych.

Ćwiczenie 2

Na podstawie próbek rozpoznaj drut i pręt. Zaprezentuj efekt swojej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zanotować nazwy otrzymanych próbek,
2)  rozpoznać otrzymane próbki,
3)  wypisać na kartce nazwę danego kształtownika.
4)  zaprezentować efekt swojej pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

próbki drutów i prętów,

−

przybory do pisania,

−

notatnik,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca wyrobów hutniczych.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) podać definicję wyrobu hutniczego?

2) wymienić rodzaje kształtowników stalowych walcowanych?

3) podać definicje pręta?

4) podać definicje kształtownika?

5) wymienić rodzaje kształtowników?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6. Obróbka skrawaniem ręczna

4.6.1. Materiał nauczania

W zaleŜności od stopnia zmechanizowania ruchów roboczych wyróŜnia się trzy rodzaje

obróbki skrawaniem:

−

obróbkę ręczną, wykonywaną za pomocą narzędzi, których ruch główny i posuwowy jest
uzyskiwany za pomocą mięśni człowieka,

−

obróbkę ręczno-maszynową, wykonywaną narzędziami, których ruch główny jest
wywoływany urządzeniami mechanicznymi, a ruch posuwowy – ręcznie przez człowieka,

−

obróbkę maszynową, w której ruch główny i posuwowy narzędzia jest wywoływany
mechanicznie.
WyróŜnia się następujące rodzaje ręcznej obróbki skrawaniem: piłowanie, przecinanie

piłką,  cięcie,  ścinanie  i  wycinanie,  skrobanie,  nawiercanie,  wiercenie,  rozwiercanie,
pogłębianie,  frezowanie,  gwintowanie,  szlifowanie,  skrobanie,  docieranie  i  polerowanie.
Oprócz  obróbki  ręcznej  skrawaniem  wyróŜnia  się  obróbkę  ręczną,  do  której  zalicza  się:
trasowanie,  prostowanie,  gięcie,  nawijanie  spręŜyn,  a  nawet  nitowanie.  Operacje  te,  jak
równieŜ poprzednie zalicza się do podstawowych robót ślusarskich. W przypadku kiedy ruch
główny  przedmiotu  ma  napęd  mechaniczny,  co  bardzo  często  występuje  przy  szlifowaniu,
docieraniu i polerowaniu, a prawie zawsze przy pracach na wiertarce oraz frezarce, wówczas
taki rodzaj obróbki nazywa się obróbką ręczno-maszynową.

Przecinanie piłką ręczną jest stosowane do elementów o niewielkich przekrojach. Do

przecinania  stosuje  się  piłkę  ramową  złoŜoną  z  oprawki  i  brzeszczotu,  który  moŜe  być
mocowany  w  uchwytach  w  jednym  z  dwóch  prostopadłych  do  siebie  kierunków  (rys.  3a).
Przecinanie odbywa się po zamocowaniu przedmiotu w imadle.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wycinania z blach elementów stosuje się noŜyce ręczne o ostrzach zakrzywionych (rys. 3e).
Do przecinania lub obcinania rur stosuje się nastawne noŜyce krąŜkowe.

Ścinanie polega na stopniowym usuwaniu zbędnego materiału za pomocą przecinaka.

Przedmiot zwykle jest zamocowany w imadle o duŜej sztywności. Ścinanie moŜe odbywać
się warstwami według wytrasowanych rys lub na poziomie szczęk imadła (rys. 3f).

Wycinanie polega na wykonywaniu na powierzchni przedmiotu rowków o wymaganym

kształcie i zarysie przekroju poprzecznego za pomocą wycinaków. Kształt ostrza wycinaka
(prostokątny lub półokrągły) zaleŜy od Ŝądanego zarysu rowka. Typowym przykładem jest
wycinanie rowków smarnych w prowadnicach lub panewkach łoŜysk ślizgowych.

Piłowanie jest obróbką, którą stosuje się do zdejmowania naddatku materiału

o niewielkiej  grubości  za  pomocą  narzędzi  zwanych  pilnikami.  Pilniki  są  to  narzędzia
skrawające  o  duŜej  liczbie  ostrzy.  W  zaleŜności  od  przeznaczenia  są  wytwarzane  o  róŜnych
wymiarach,  róŜnej  liczbie  i  kierunku  nacięć  na  10  mm  długości  ostrza  oraz  o  róŜnych
przekrojach  poprzecznych.  Ze  względu  na  zastosowanie  pilniki  dzieli  się  na:  zdzieraki,
równiaki, półgładziki, gładziki, podwójne gładziki, półjedwabniki  i jedwabniki.

Rys. 4. Piłowanie pilnikami: a) rodzaje nacięć na pilnikach, b) przykłady zastosowania pilników o róŜnych

przekrojach poprzecznych [2, s. 700].

Skrobanie polega na zdejmowaniu warstwy metalu o grubości 0,002–0,02 mm (podczas

jednego ruchu roboczego) za pomocą narzędzi zwanych skrobakami. Celem tego zabiegu jest
uzyskanie dokładnych, gładkich powierzchni w elementach maszyn, które ślizgają się
wzajemnie lub przylegają do siebie. Skrobanie stosuje się wtedy, kiedy nie ma innych
moŜliwości zastosowania dokładnej obróbki wykańczającej, np. szlifowania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 6. Narzędzia i przykłady wykonywania otworów: a) nawiertak zwykły, b) nawiertak chroniony, c) część

robocza wiertła krętego, d) wiercenie, e) powiercanie [2, s. 72].

Pogłębianie wykonuje się za pomocą pogłębiaczy stoŜkowych lub czołowych (rys. 7)

w celu: załamania ostrych krawędzi otworu, wykonania gniazd stoŜkowych, wgłębień pod
nity, wejść do gwintowania, planowania występu, wykonania wgłębienia walcowego itp.

Rys. 7. Pogłębiacze: a) walcowy, b) stoŜkowy, c) czołowy i przykłady pogłębiania [2, s. 72].

Rozwiercanie jest obróbką wstępnie wykonanego otworu, polegającą na niewielkim

powiększeniu  jego  średnicy  za  pomocą  rozwiertaków  walcowych  lub  stoŜkowych  o  małych
kątach  pochylenia.  Rozwiercanie  moŜe  być  zgrubne  i  wykańczające  (rys.  7).  Celem
rozwiercania  jest  uzyskanie  otworu  o  duŜej  dokładności  i  małej  chropowatości  powierzchni.
Naddatki  na  rozwiercanie  wynoszą  zwykle  0,l–0,5  mm  przy  rozwiercaniu  zgrubnym
i 0,02–0,3  mm  przy  wykańczającym.  Rozwiercanie  ręczne  odbywa  się  z  małą  prędkością
skrawania,  przy  której  nie  występuje  narost  i  nie  pojawiają  się  drgania.  Otwory  stoŜkowe
o zbieŜności  1:50  i  1:30  rozwiercane  ręcznie,  moŜna  wykonywać  rozwiertakiem
wykańczaniem.  Otwory  o  większej  zbieŜności  wykonuje  się  stopniowo  rozwiertakami:
wstępnym, zdzierakiem, a następnie wykańczakiem.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 8. Rozwiertaki: a) zdzierak, b) wykańczak o zębach prostych, c) o zębach śrubowych, d) nastawny,

e) komplet rozwiertaków stoŜkowych, f) sprawdzanie ustawienia, g) rozwiercani [2, s. 73].

Gwintowanie jest obróbką wykonywaną na powierzchni wałków oraz otworów, która

polega  na  kształtowaniu  wzdłuŜ  linii  śrubowej  rowka  o  odpowiednim  zarysie  za  pomocą
gwintowników (w otworach) lub narzynek (na elementach walcowych). Podczas gwintowania
ręcznego  przemieszczanie  się  narzędzia  względem  przedmiotu  w  czasie  jednego  obrotu
odpowiada  wartości  skoku  gwintu.  Gwintowanie  otworu  odbywa  się  kompletem  trzech
gwintowników (zdzieraka, pośredniego i wykańczaka), które kolejno umieszczane w pokrętle,
wprowadza się do pracy.

4.6.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonywania ćwiczeń

1.  Jakie są rodzaje ręcznej obróbki skrawaniem?
2.  Na czym polega trasowanie?
3.  Na czym polega prostowanie i gięcie?
4.  Jakie znasz przykłady obróbki ręcznej?
5.  Na czym polega przecinanie, ścinanie i wycinanie?
6.  Jakie są zasady skrobania powierzchni płaskich?
7.  Na czym polega rozwiercanie?
8.  Na czym polega gwintowanie?

4.6.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj dwa arkusze pokrycia z blachy ocynkowanej o szerokości 290 mm i szerokości

590 mm. Zaprezentuj efekt swojej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować dokładnie treść zadania,
2)  zapisać wykaz operacji prowadzących do wykonania pokrycia,
3)  zapisać wykaz narzędzi do trasowania, pomiaru i obróbki blachy,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4) zapisać obliczenia wymiarów arkusza pokrycia w rozwinięciu,
5) zgromadzić na stanowisku pracy narzędzia do trasowania oraz narzędzia i materiały

niezbędne do wykonania pokrycia,

6) sprawdzić stan techniczny krawędziarki (zaginarki) poprzez poruszenie dźwignią oporu,
7) wytrasować i wyciąć rozwinięcie arkuszy pokrycia,

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

przybory do trasowania,

−

przybory kontrolno-pomiarowe,

−

przebijaki,

−

dwuróg,

−

noŜyce ręczne (prawe, lewe),

−

młotek blacharski,

−

rękawice ochronne,

−

noŜyce stołowe lub gilotynowe,

−

krawędziarka,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca obróbki ręcznej.

Ćwiczenie 2

Wykonaj 5 sztuk Ŝabek o wymiarach 65x30x30 mm. Zaprezentuj efekt swojej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować dokładnie treść zadania,
2)  zapisać wykaz narzędzi do trasowania, pomiaru i obróbki blachy,
3)  zgromadzić  na  stanowisku  pracy  narzędzia  do  trasowania  oraz  narzędzia  i materiały

niezbędne do wykonania pokrycia,

4) sprawdzić stan techniczny krawędziarki (zaginarki) poprzez poruszenie dźwignią oporu,
5) wytrasować i wyciąć Ŝabki,

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

przybory do trasowania,

−

przybory kontrolno-pomiarowe,

−

przebijaki,

−

dwuróg,

−

noŜyce ręczne (prawe, lewe),

−

młotek blacharski,

−

rękawice ochronne,

−

noŜyce stołowe lub gilotynowe,

−

krawędziarka,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca obróbki ręcznej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz

Tak

Nie

1) wymienić rodzaje ręcznej obróbki skrawaniem?

2) określić na czym polega prostowanie i cięcie?

3) podać przykłady obróbki ręcznej?

4) określić na czym polega przecinanie, ścinanie i wycinanie?

5) podać zasady skrobania powierzchni płaskich?

6) określić na czym polega rozwiercanie?

7) określić na czym polega gwintowanie?

8) określić na czym polega frezowanie?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7. Odlewnictwo

4.7.1. Materiał nauczania

Odlewnictwem nazywa się dziedzinę techniki obejmującą wytwarzanie części maszyn

lub

przedmiotów

przez

wypełnianie

ciekłym

stopionym

metalem

odpowiednio

przygotowanych form. Otrzymane przedmioty nazywamy ogólnie odlewami, a metodę ich
wytwarzania – odlewaniem.

W procesie wytwarzania odlewów rozróŜnia się kilka kolejno następujących po sobie

etapów:

−

przygotowanie modelu przedmiotu, którego odlew ma być wykonany,

−

przygotowanie materiałów formierskich,

−

przygotowanie formy odlewniczej oraz rdzeni,

−

wypełnienie ciekłym metalem formy odlewniczej,

−

wyjęcie odlewu z formy,

−

oczyszczenie i wykończenie odlewu.
Modele odlewnicze, rdzenie i formy
Zewnętrzne kształty odlewu odtwarza się za pomocą modelu. Kształty wewnętrzne

odtwarza się za pomocą rdzeni, które mocuje się w odpowiednich gniazdach formy. Modele
uŜywane do wyrobu form z rdzeniami powinny nie tylko odtwarzać kształty zewnętrzne
odlewów, lecz równieŜ kształty gniazd rdzeniowych. Ta część modelu, która odtwarza kształt
gniazda, nazywa się znakiem rdzeniowym.

Najprostsze jest formowanie ręczne w gruncie. Dzieli sie je na formowanie zakryte

i odkryte.  Na  rys.  8  przedstawiono  sposób  formowania  odkrytego  w  gruncie.  Model
1 przedmiotu  przewidzianego  do  odlania  osadza  się  w  masie  formierskiej  i  za  pomocą
poziomnicy  4 sprawdza  się  połoŜenie  modelu.  Po  ustaleniu  modelu  za  pomocą  ubijaków
zagęszcza  się  dookoła  niego  masę,  a  jej  nadmiar  zgarnia  się  do  poziomu  górnej  powierzchni
modelu. W celu odprowadzenia gazów nakłuwa się formę nakłuwakiem 3, potem wykonuje się
wlew 5, zbiornik wlewowy 6 i przelew 7. Model wyjmuje się z formy za pomocą uchwytu 2.

Formowanie odkryte stosuje się do przedmiotów, których strona wierzchnia stanowić

będzie płaszczyznę. W formach odkrytych odlewy mają górną powierzchnię chropowatą,
zanieczyszczoną ŜuŜlem.

Rys. 8. Formowanie odkryte w gruncie [4, s. 135].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Oczyszczanie odlewów polega na usunięciu z ich powierzchni cząstek masy formierskiej

lub zgorzeliny powstałej podczas obróbki cieplnej. Oczyszczać moŜna szczotkami stalowymi
lub przez bębnowanie i piaskowanie, a takŜe ręcznie przez młotkowanie za pomocą młotków
pneumatycznych.

Bębnowanie odbywa się w specjalnych bębnach (rys. 11). Do wnętrza bębna

1 załadowuje się, oprócz odlewów, tzw. gwiazdki z białego Ŝeliwa. W czasie obrotu bębna
znajdujące się wewnątrz niego odlewy uderzają o siebie wzajemnie i o gwiazdki, i w ten
sposób ulegają oczyszczeniu.

Piaskowanie polega na tym, Ŝe na oczyszczoną powierzchnię odlewu kieruje się pod

ciśnieniem spręŜonego powietrza strumień piasku lub śrutu Ŝeliwnego. Podczas oczyszczania
piaskiem powstają ogromne ilości pyłu i dlatego przewaŜnie stosuje się oczyszczanie śrutem.

Rys. 11. Bęben do oczyszczania odlewów [4, s. 140].

Zalewki i nierówności usuwa się przecinakami pneumatycznymi lub za pomocą

szlifierek. Do szlifowania odlewów często mają zastosowanie szlifierki z giętkim wałkiem.
Niektóre odlewy wymagają specjalnych zabiegów wykańczających, jak malowanie,
emaliowanie i trawienie.

Malowania dokonuje się zwykle przez natryskiwanie w specjalnych komorach lub przez

zanurzanie w kadziach z farbą.

Emaliowanie moŜe być wykonywane na mokro lub na sucho. W pierwszym przypadku

odlewy  po  dokładnym  opiaskowaniu  pokrywa  się  masą  emalierską  rozmieszaną  z  wodą,  po
czym  suszy  się  je,  a  następnie  wypala  w  specjalnych  piecach  w  temperaturze  ok.  700°C.
Emaliowanie suche (wanien, umywalek) wykonuje się w ten sposób, Ŝe nagrzewa się odlewy
do  temperatury  ok.  700°C,  a  następnie  posypuje  się  je  sproszkowaną  emalią  i  natychmiast
wsuwa z powrotem do pieca.

Do specjalnych sposobów odlewania, poza odlewaniem w kokilach, naleŜy odlewanie

pod  ciśnieniem,  odlewanie  odśrodkowe,  odlewanie  do  form  skorupowych  oraz  odlewanie
precyzyjne,  tzw.  metodą  wytapianych  modeli  (dawniej  zwaną  metodą  traconego  wosku).  Ta
ostatnia  metoda  zapewnia  dokładność  wymiarów  i  gładkość  powierzchni,  a  polega  na
wykonaniu  pod  ciśnieniem  w  stalowej  matrycy  modelu  z  wosku  ziemnego,  parafiny  i  Ŝywic
syntetycznych.  Otrzymany  w  ten  sposób  model  pokrywa  się  cienką  warstwą  zawiesiny
mielonego  piasku  kwarcowego,  zmieszanego  z  grafitem  w  szkle  wodnym.  Po  wyschnięciu
formuje  się  go  w  skrzynce  formierskiej,  a  następnie  umieszcza  w  piecu  i  w  temperaturze
100–120°C wytapia się model woskowy (rys. 12).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 12. Schemat formy do odlewania metodą wytapiania modeli: 1 – masa formierska, 2 – woskowy model

układu wlewowego, 3 – modele woskowe wyrobów [6, s. 34].

Ze względu na charakter procesu technologicznego i warunki eksploatacji urządzeń

odlewniczych  praca  w  odlewniach  musi  być  podporządkowana  w  sposób  szczególny
przepisom  bhp.  Najczęstszymi  chorobami  zawodowymi  występującymi  wśród  pracowników
zatrudnionych  w  odlewniach  są  schorzenia:  dróg  oddechowych  (m.in.  krzemica),  układu
krąŜenia (choroby serca), układu ruchu (reumatyzm) oraz schorzenia skóry.

W odlewniach najwięcej wypadków zdarza się podczas przenoszenia i przewoŜenia

cięŜarów, a następną grupę stanowią oparzenia (przewaŜnie ciekłym metalem lub ŜuŜlem).

4.7.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jaka jest definicja odlewnictwa?
2.  Jakie są etapy wytwarzania odlewów?
3.  Jakie są definicje podstawowych pojęć związanych z procesem odlewania?
4.  Jaka jest klasyfikacja odlewania?
5.  Jaka jest definicja mas formierskich i rdzeniowych?
6.  Na czym polega wykonywanie form piaskowych?
7.  Jakie  są  specjalne  metody  odlewania  pod  względem:  istoty  metod,  przebiegu  procesu,

zalet i zastosowania?

8. Na czym polega i jak jest realizowane wykańczanie odlewów?

4.7.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Opracuj w formie opisowej odlew rury z kołnierzem, przyjmując następujące załoŜenia:

długość rury 100 mm, średnica rury 20 mm, długość kołnierza – 20 mm

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  sporządzić rysunek techniczny projektowanej rury z kołnierzem,
2)  wykonać wzorzec rury,
3)  przygotować półmatrycę,
4)  wykonać połówki matrycy ze stopu ZnAL,
5)  wykonać gotową matrycę,
6)  wypełnić matrycę masą,
7)  zanurzyć rurę w zawiesinie pyłu w krzemianie etylu,
8)  obsypać pyłem lub drobnym piaskiem i wysuszyć,
9)  wytopić model,
10)  wypalić formę,
11)  zalać formę.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

zestaw do opracowania rysunku technicznego, papier milimetrowy, zestaw przyborów
kreślarskich lub zestaw komputerowy z oprogramowaniem CAD,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia dotycząca odlewnictwa.

Ćwiczenie 2

Na podstawie dostępnej literatury przedmiotu sporządź schemat przygotowania masy

formierskiej. Schemat przygotuj w formie planszy ilustrującej poszczególne etapy
przygotowania masy formierskiej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) poszukać w dostępnej literaturze przedmiotu wiadomości dotyczących przygotowania

mas formierskich,

2)  umieć wyjaśnić poszczególne etapy przygotowania mas formierskich,
3)  przygotować plansze na której będzie umieszczony schemat,
4)  narysować schemat przygotowania mas formierskich,
5)  wyjaśnić sporządzony schemat przygotowania mas formierskich,

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

karty katalogowe, normy,

−

notatnik,

−

plansza,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca odlewnictwa.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) wyjaśnić pojęcie odlewnictwo?

2) wymienić etapy wytwarzania odlewów?

3) podać i objaśnić podstawowe pojęcia związane z procesem odlewania?

4) wymienić i uzasadnić róŜne podziały odlewania?

5) omówić masy formierskie i rdzeniowe?

6) wyjaśnić na czym polega wykonywanie form piaskowych?

7) scharakteryzować specjalne metody odlewania?

8) wyjaśnić na czym polega wykańczanie odlewów?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8. Obróbka plastyczna

4.8.1. Materiał nauczania

Obróbka plastyczna to taka, podczas której – w wyniku działania sił zewnętrznych –

następuje zmiana kształtu i własności materiału. RozróŜnia się obróbkę plastyczną na zimno
i na gorąco. Gdy odkształcenie plastyczne następuje w temperaturze niŜszej od temperatury
rekrystalizacji, to mamy do czynienia z obróbką plastyczną na zimno, gdy zaś powyŜej tej
temperatury – z obróbką plastyczną na gorąco.

Temperatura rekrystalizacji róŜnych metali i stopów zaleŜy głównie od ich temperatury

topnienia i wynosi:

−

dla stali ok. 550°C,

−

dla aluminium ok. 200°C,

−

dla miedzi ok. 250°C,

−

dla mosiądzu ok. 300–400°C,

−

dla cyny i cynku ok. 20°C.
Wynika z tego, Ŝe np. obróbka plastyczna stali w temperaturze ok. 500°C jest obróbką

plastyczną  na  zimno,  natomiast  obróbka  plastyczna  cynku  w  temperaturze  ok.  30°C  jest  juŜ
obróbką  plastyczną  na  gorąco.  Nie  znaczy  to  jednak,  Ŝe  obróbki  plastycznej  na  gorąco
dokonuje  się  w  temperaturze  niewiele  przekraczającej  temperaturę  rekrystalizacji,  gdyŜ
w miarę  jej  wzrostu  zwiększa  się  plastyczność  materiału  i  do  kształtowania  są  potrzebne
mniejsze  naciski.  Temperatura  obróbki  plastycznej  na  gorąco  dla  róŜnych  metali  i  stopów
wynosi:

−

dla stali 800–1200°C,

−

dla aluminium 350–450°C,

−

dla miedzi 900–1050°C,

−

dla mosiądzu 700–800°C,

−

dla cyny i cynku ok. 150–170°C.
RozróŜnia się następujące podstawowe sposoby obróbki plastycznej:

−

kucie,

−

tłoczenie,

−

walcowanie,

−

ciągnienie.
Kucie dzieli się na ręczne i maszynowe. Proces technologiczny kucia obejmuje

następujące czynności:

−

przygotowanie materiału do kucia, tj. cięcie, czyszczenie, nagrzewanie,

−

kucie,

−

wykańczanie odkuwek, tj. ich okrawanie, oczyszczanie, wyŜarzanie i ewentualne
dogniatanie.
Do kucia ręcznego materiał nagrzewa się przewaŜnie w ogniskach kowalskich lub

małych piecach komorowych. Do miejscowego nagrzewania materiału stosuje się piece
oczkowe lub szczelinowe opalane gazem lub mazutem.

Narzędzia do kucia ręcznego przedstawiono na rys. 30. Podstawowymi operacjami kucia

ręcznego są: przecinanie, przebijanie, wydłuŜanie, spęczanie, wyginanie, odsadzanie
i zgrzewanie. Przecinanie odbywa się na kowadle za pomocą przecinaków i podcinek.
Przebijanie otworów moŜe się odbywać na kowadle lub dziurownicy.

WydłuŜanie materiału wykonuje się młotkiem lub Ŝłobnikiem na kowadle (rys. 13).

Falistą powierzchnię materiału, powstałą po przejściu Ŝłobnika, wygładza się gładzikiem.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 13. WydłuŜanie na kowadle: a) wydłuŜanie za pomocą Ŝłobnika, b) rozszerzanie za pomocą Ŝłóbka,

c) rozszerzanie płaskownika rąbem młotka, d) wygładzanie gładzikiem kowalskim [6, s. 46].

Spęczanie polega na uderzaniu młotkiem w materiał ustawiony pionowo na kowadle,

wskutek czego pręt staje się krótszy i grubszy.

Odsadzaniem nazywa się zmniejszenie grubości materiału na jego końcu; jest ono

wykonywane na kowadle za pomocą odsadzki.

Zgrzewanie polega na łączeniu stali przez nagrzanie jej do wysokiej temperatury

(ok. 1200°C) i złączenie pod uderzeniami młota.

Rys. 14. Niektóre operacje kowalskie: a) spęczanie sworznia na końcu, b) spęczanie sworznia w środku,

c) wyginanie na rogu kowadła, d) wyginanie na krawędzi kowadła, e) zgrzewanie stykowe
(doczołowe), f) zgrzewanie na zakładkę, g) zgrzewanie w klin [7, s. 67].

Kucie ręczne, zwłaszcza odkuwek o skomplikowanych kształtach, wymaga wysokich

kwalifikacji kowala. Jest stosowane obecnie tylko w nielicznych małych warsztatach oraz do
wykonywania wyrobów artystycznych, jak np. ozdobne kraty, lichtarze, ozdobne okucia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Podczas kucia maszynowego nacisk na materiał wywiera maszyna, działająca statycznie

lub dynamicznie (prasa, kuźniarka, młot mechaniczny itp.). Kucie na prasach nazywa się
prasowaniem.

Kucie maszynowe dzieli się na swobodne i matrycowe. Najczęściej kucie maszynowe

jest wykonywane na młotach, które ze względu na zastosowanie dzieli się na młoty: do kucia
swobodnego i do kucia matrycowego. Ze względu na rodzaj napędu rozróŜnia się młoty
o napędzie mechanicznym oraz młoty parowo-powietrzne.

Tłoczenie jest obróbką plastyczną na zimno lub na gorąco, obejmującą operacje cięcia

i kształtowania blach, a takŜe folii i płyt niemetalowych.

Cieciem nazywa się proces tłoczenia, podczas którego następuje całkowite lub częściowe

oddzielenie jednej części materiału od drugiej.

Kształtowanie polega na nadawaniu blachom załoŜonego z góry kształtu i wymiarów.
Operacje cięcia moŜna podzielić na: wycinanie, dziurkowanie, przycinanie, okrawanie,

odcinanie, nadcinanie (rys. 15), a takŜe rozcinanie i wygładzanie (rys. 15)

Rys. 15. Operacje cięcia: a) wycinanie, b) dziurkowanie, c) przycinanie, d) okrawanie, e) odcinanie, f) nadcinaie

[9, s. 98].

Najczęściej stosowanymi operacjami cięcia są wycinanie, zwane równieŜ wykrawaniem,

i dziurkowanie. Operacje te wykonuje się na prasie za pomocą przyrządu zwanego
wykrojnikiem (rys. 16). RozróŜnia się wykrojniki bez prowadzenia (rys. 16a) i z prowadzeniem
płytowym lub słupowym (rys. 16b).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 16. Wykrojniki: a) bez prowadzenia, b) z prowadzeniem słupowym, 1, 2 – słupy, 3 – głowica, 4 – stempel,

5 – płyta tnąca, 6 – płyta podstawowa [9, s. 90].

Wykrojnik bez prowadzenia jest przeznaczony do mniej dokładnego wykrawania.

Wykrojniki  z  prowadzeniem  zapewniają  większą  dokładność  wycinania  lub  dziurkowania.
NaleŜy  zaznaczyć,  Ŝe  między  wycinaniem  a  dziurkowaniem  jest  tylko  róŜnica  w  określeniu,
która  część  ciętej  blachy  jest  wyrobem,  a  która  odpadem.  Przy  dziurkowaniu  blacha
z otworami  jest  wyrobem,  a  przy  wycinaniu  odwrotnie.  Wszystkie  operacje  cięcia  są
wykonywane przewaŜnie za pomocą wykrojników na prasach mimo środowych.

Operacje kształtowania dzieli się na: gięcie, ciągnienie, obciąganie, wywijanie,

wygniatanie, rozpęczanie, obciskanie, wyoblanie, wyciskanie itp.

Ciągnienie składa się z następujących operacji: wytłaczanie, przetłaczanie i dotłaczanie.

Pierwszą operacją ciągnienia jest wytłaczanie, czyli wykonanie np. z krąŜka blachy o średnicy
D naczynia w kształcie miseczki za pomocą stempla o średnicy d (rys. 17a). Następną
operacją ciągnienia jest przetłaczanie, w czasie, którego następuje zmniejszenie wymiarów
miseczki uprzednio wytłoczonej, np. ze średnicy d

na średnicę d

Rys. 17. Operacje ciągnienia: a) wytłaczanie, b) przetłaczanie, c) dotłaczanie: 1 – stempel, 2 – dociskacz,

3 – matryca, 4 – krąŜek blachy, 5 – miseczka, 6 – wyrzutnik ułatwiający wyjęcie gotowego wyrobu
[8, s. 92].

Wytłaczanie wykonuje się za pomocą wytłaczaka, a przetłaczanie – za pomocą

przetłaczaka. Oba przyrządy ogólnie określamy jako ciągowniki.

Do nowoczesnych metod tłoczenia zalicza się:

−

tłoczenie wybuchowe, przy którym wykorzystuje się energię detonacji materiałów
wybuchowych,

−

tłoczenie pneumatyczne, które polega na wykorzystaniu energii wysokopręŜnych gazów,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

tłoczenie elektrohydrauliczne, polegające na wykorzystaniu energii wyładowań
elektrycznych w cieczy,

−

tłoczenie elektromagnetyczne, w którym jest wykorzystane działanie na blachę im pulsu
pola magnetycznego.
Do tłoczenia uŜywa się najczęściej pras mimośrodowych, korbowych i hydraulicznych.

Do  ciągnienia  uŜywa  się  bardzo  często  pras  podwójnego  działania,  aby  zapewnić
zróŜnicowany  nacisk  na  stempel  i  na  dociskacz.  Do  cięcia,  a  najczęściej  wycinania
i dziurkowania, uŜywa się pras mimośrodowych.

Do ciągnienia są przeznaczone prasy korbowe, kolanowe, jak równieŜ hydrauliczne

(przewaŜnie podwójnego działania).

Wszystkie prasy są uruchamiane dźwignią ręczną lub noŜną i powinny być

zabezpieczone  przed  moŜliwością  włoŜenia  ręki  w  obszar  pracy  suwaków.  Ostatnio  stosuje
się  zabezpieczenia  za  pomocą  fotokomórki,  która  powoduje  natychmiastowe  zatrzymanie
prasy  w  przypadku,  gdy  zbliŜy  się  rękę  do  obszaru  pracy  suwaków.  Nowoczesne  prasy  są
sterowane  wyłącznie  elektrycznie  i  zamiast  dźwigni  są  wyposaŜone  w  pulpit  sterowniczy
z przyciskami do uruchamiania i sterowania mechanizmami prasy.

Walcowanie obejmuje m. in. technologię wytwarzania półwyrobów i wyrobów

walcowanych  ze  stali,  metali  nieŜelaznych  i  ich  stopów.  Walcowanie  metali  moŜe  się
odbywać  na  gorąco  lub  na  zimno  za  pomocą  nacisków  wywieranych  na  materiał  przez
obracające się walce, które nadają mu wymagany kształt. Bardzo cienkie blachy, taśmy i folie
walcuje się na walcarkach wielowalcowych na zimno.

Rys. 18. Walcowanie gwintu: a) szczękami, b) rolkami [6, s. 45].

4.8.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie są cechy charakterystyczne obróbki plastycznej?
2.  Jakie są zjawiska i ich skutki występujące w obróbce plastycznej na zimno?
3.  Jakie są róŜnice pomiędzy obróbką plastyczną na zimno i na gorąco?
4.  Jakie znasz podziały metod plastycznego kształtowania przedmiotów?
5.  Na czym polegają operacje: cięcia, gięcia i kształtowania wytłoczek?
6.  Na czym polega proces wyoblania, zgniatania obrotowego, specjalne metody tłoczenia?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Z blachy ocynkowanej wykonaj rurę spustową o średnicy 200 mm i długości 300 mm

i dno skrzynki zlewowej o wymiarach 300 mm x 300 mm. Na rurze na wysokości 100 mm od
jej  końca  wykonaj  przeŜłobienie  usztywniające.  W  dnie  skrzynki  zlewowej  wykonaj  otwór
umoŜliwiający  połączenie  z  rurą  spustową.  W  rurze  spustowej  i  dnie  skrzynki  zlewowej
wykonaj  kołnierze  i  ukształtuj  rąbek  leŜący  pojedynczy  o  szerokości  5  mm.  Połącz  rurę
spustową z dnem skrzynki.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować dokładnie treść zadania oraz rysunek połączenia rury spustowej z dnem

skrzynki zlewowej,

2) zapisać wykaz operacji prowadzących do wykonania połączenia rury spustowej z dnem

skrzynki zlewowej,

3)  zapisać wykaz narzędzi do trasowania, pomiaru i obróbki blachy,
4)  zapisać wymiary arkusza blachy do wykonania rury spustowej,
5)  zgromadzić  na  stanowisku  pracy  narzędzia  do  trasowania  oraz  narzędzia  i materiały

niezbędne do wykonania połączenia rury spustowej z dnem skrzynki zlewowej,

6) sprawdzić stan techniczny zawijarki,
7) wytrasować i wyciąć rozwinięcie rury spustowej, linie gięcia trasować przy uŜyciu

pisaka,

8)  ukształtować na zawijarce rurę spustową, połączyć za pomocą rąbka,
9)  wytrasować, wyciąć dno skrzynki zlewowej,
10)  połączyć  oba  elementy  poprzez  zagięcie  kołnierza  rury  spustowej  na  brzegi  kołnierza

w dnie,

11) po zakończeniu pracy uporządkować stanowisko, oczyścić narzędzia i zwrócić do

miejsca przechowywania, odpady wrzucić do pojemnika.

WyposaŜenie stanowiska pracy

−

przybory do trasowania,

−

przybory kontrolno-pomiarowe,

−

noŜyce ręczne,

−

dwuróg,

−

młotek blacharski,

−

pobijak,

−

rękawice ochronne,

−

stół warsztatowy z imadłem,

−

kleszcze blacharskie (warsztatowe),

−

noŜyce stołowe lub gilotynowe,

−

krawędziarka,

−

blacha stalowa, ocynkowana grubości 0,5 mm,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca obróbki plastycznej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rysunek do ćwiczenia 1. [11].

4.8.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) podać cechy charakterystyczne obróbki plastycznej?

2) opisać zjawiska występujące w obróbce plastycznej na zimno?

3) porównać obróbkę plastyczną na zimno i na gorąco?

4) podać moŜliwe podziały metod plastycznego kształtowania przedmiotów?

5) wyjaśnić na czym polegają operacje cięcia, gięcia?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9. Obróbka cieplna

4.9.1. Materiał nauczania

Obróbką cieplną nazywa się celowe zabiegi cieplne, w wyniku, których zmienia się

własności mechaniczne, fizyczne lub chemiczne metali i stopów w stanie stałym. Wywołane
zmiany strukturalne są uzaleŜnione od temperatury, czasu trwania zabiegu oraz działania
aktywnego środowiska.

Pojęcia podstawowe z zakresu obróbki cieplnej
Operacją nazywa się część procesu technologicznego, np. hartowanie, odpuszczanie,

wyŜarzanie.

Zabiegiem nazywa się część operacji, np. nagrzewanie, wygrzewanie, chłodzenie.
Do zabiegów w obróbce cieplnej zalicza się:

−

grzanie – podwyŜszanie i następnie utrzymywanie temperatury przedmiotu,

−

nagrzewanie – ciągłe lub stopniowe podwyŜszanie temperatury przedmiotu,

−

podgrzewanie – podwyŜszanie temperatury przedmiotu do wartości pośredniej,

−

dogrzewanie – podwyŜszanie temperatury przedmiotu od wartości pośredniej do
docelowej,

−

wygrzewanie – wytrzymywanie przedmiotu w temperaturze pośredniej lub docelowej,

−

chłodzenie – obniŜanie temperatury przedmiotu do temperatury otoczenia lub innej,

−

podchładzanie – obniŜanie temperatury przedmiotu do wartości wyŜszej niŜ zamierzona
końcowa temperatura chłodzenia,

−

dochładzanie – obniŜanie temperatury przedmiotu od wartości pośredniej do docelowej,

−

wychładzanie – wytrzymywanie przedmiotu w temperaturze podchładzania lub
w temperaturze końca chłodzenia ciągłego.
Hartowanie polega na nagrzewaniu stali do odpowiedniej temperatury, zaleŜnej od

rodzaju materiału, zwykle do temperatury ok. 30°C wyŜszej od temperatury przemiany A

wygrzaniu  jej  w  tej  temperaturze  w  celu  uzyskania  jednakowej  temperatury  w  całej  masie
materiału  i  szybkim  chłodzeniu.  Celem  hartowania  jest  uzyskanie  struktury  materiału
o większej  twardości.  Zwiększenie  twardości  stali  zahartowanej  jest  spowodowane
utworzeniem się tzw. martenzytu.

ZaleŜnie od sposobu nagrzewania rozróŜnia się hartowanie z ogrzewaniem na wskroś

i hartowanie powierzchniowe.

Hartowanie z ogrzewaniem na wskroś dzieli się na zwykłe, stopniowe i z przemianą

izotermiczną:
1. Hartowanie zwykłe polega na nagrzaniu stali do temperatury powyŜej linii GSK,

wygrzaniu w tej temperaturze i szybkim chłodzeniu. Odmianą hartowania zwykłego jest
hartowanie przerywane.

2. Hartowanie stopniowe polega na nagrzaniu i wygrzaniu stali jak w czasie hartowania

zwykłego,  oziębieniu  w  kąpieli  (najczęściej  solnej)  o  temperaturze  nieco  wyŜszej  od
temperatury  początku  przemiany  martenzytycznej,  krótkim  wygrzaniu  w  tej  kąpieli  do
wyrównania temperatury w przekroju przedmiotu i następnie chłodzeniu w powietrzu.

3. Hartowanie z przemianą izotermiczną polega na ochłodzeniu stali w kąpieli

o temperaturze  wyŜszej  od  temperatury  początku  przemiany  martenzytycznej
i utrzymaniu  przedmiotu  w  tej  kąpieli  aŜ  do  zakończenia  przemiany  austenituw  tzw.
bainit. Obróbka ta wymaga stosowania odpuszczania.
Hartowanie  powierzchniowe  polega  na  szybkim  ogrzaniu  warstwy  powierzchniowej

przedmiotu do temperatury wyŜszej od temperatury krytycznej i oziębieniu. Celem jego jest

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

uzyskanie twardej powierzchni odpornej na ścieranie z zachowaniem plastycznego rdzenia,
który przy zmiennych obciąŜeniach nie ulega pęknięciu.

W zaleŜności od sposobu nagrzewania rozróŜnia się hartowanie powierzchniowe:

−

płomieniowe, polegające na nagrzewaniu przedmiotu palnikiem gazowym,

−

indukcyjne, polegające na nagrzewaniu przedmiotu prądami wirowymi wzbudzonymi
w warstwie powierzchniowej przedmiotu oraz prądami szybkozmiennymi w induktorze
(wzbudniku),

−

kąpielowe, polegające na nagrzewaniu przez krótkie zanurzenie przedmiotu w kąpieli
solnej lub ołowiowej, o temperaturze duŜo wyŜszej niŜ temperatura hartowania stali.
Do chłodzenia uŜywa się wanien hartowniczych, które wypełnia się cieczami

chłodzącymi.  Wanny  wykonane  z  blachy  stalowej  są  wyposaŜone  w  urządzenia  do  dopływu
wody  lub  oleju.  Wanny  olejowe  mają  zazwyczaj  podwójne  ściany,  miedzy,  którymi
przepływa  woda.  Przedmiotem  chłodzonym  naleŜy  poruszać  w  czasie  kąpieli,  aby  ułatwić
odrywanie  się  od  jego  powierzchni  pęcherzyków  pary  utrudniających  chłodzenie.  Przedmiot
powinien  być  zanurzony  w  ten  sposób,  aby  wszystkie  jego  miejsca  były  ochłodzone
jednocześnie.  Sposoby  zanurzania  przedmiotów  w  kąpieli  i  poruszania  nimi  podczas
hartowania przedstawiono na rys. 19.

Rys. 19. Zanurzanie przedmiotów i poruszanie nimi podczas hartowania [4, s. 102].

Odpuszczanie umoŜliwia usunięcie napręŜeń wewnętrznych powstałych w przedmiotach

podczas  hartowania  i  polepsza  ich  własności  plastyczne.  Odpuszczanie  polega  na  nagrzaniu
uprzednio  zahartowanego  przedmiotu  poniŜej  temperatury  723°C,  wygrzaniu  w  tej
temperaturze,  a  następnie  chłodzeniu.  ZaleŜnie  od  temperatury  nagrzewania  rozróŜnia  się
odpuszczanie niskie, średnie i wysokie.

Odpuszczanie niskie (w temperaturze 150–250°C) usuwa napręŜenia własne materiału

z zachowaniem jego duŜej twardości. Odpuszczanie niskie stosuje się do narzędzi,
sprawdzianów oraz części maszyn ze stali niestopowych i nisko-stopowych.

Odpuszczanie średnie zwiększa wytrzymałość i spręŜystość materiału przy dostatecznie

duŜej ciągliwości. Stosuje się je do przedmiotów naraŜonych w czasie pracy na uderzenia, jak
np. matryce.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Odpuszczanie wysokie zwiększa wytrzymałość i spręŜystość materiału z jednoczesnym

zachowaniem jego duŜej twardości i odporności na uderzenia (uzyskanie moŜliwie duŜej
plastyczności). Stosuje się je do materiałów przeznaczonych na części maszyn pracujących
pod znacznym obciąŜeniem i naraŜonych na uderzenia, jak np. wały, korbowody.

WyŜarzanie jest operacją cieplną polegającą na nagrzaniu materiału do Ŝądanej

temperatury, wygrzaniu w tej temperaturze i następnie powolnym chłodzeniu do temperatury
otoczenia. ZaleŜnie od temperatury wyŜarzania, sposobu studzenia oraz celu zabiegu
rozróŜnia

się:

wyŜarzanie

ujednorodniające,

normalizujące,

zupełne,

niezupełne,

zmiękczające, rekrystalizujące, odpręŜające.

WyŜarzanie ujednorodniające ma na celu zmniejszenie miejscowych niejedno-rodności

składu chemicznego, które powstają w czasie odlewania i krzepnięciamateriału, np. wlewków
stali stopowych.

WyŜarzanie normalizujące ma na celu otrzymanie równomiernej budowy

drobnoziarnistej, która nadaje stali lepsze własności mechaniczne niŜ budowa gruboziarnista.
WyŜarzanie to stosuje się równieŜ w celu usunięcia napręŜeń własnych i polepszenia
własności wytrzymałościowych.

WyŜarzanie zupełne polega na nagrzaniu stali do temperatury 30–50°C powyŜej linii

GSE,  wygrzaniu  w  tej  temperaturze  i  następnie  studzeniu  do  przekroczenia  temperatury
723°C.  Celem  wyŜarzania  zupełnego  jest  przekrystalizowanie  zupełne  stali,  nadanie  jej
jednorodnej  drobnoziarnistej  struktury  o  małej  twardości  i  duŜej  ciągliwości,  usuniecie
napręŜeń własnych oraz często polepszenie obrabialności.

WyŜarzanie niezupełne, podobne do wyŜarzania zupełnego, jest stosowane w celu

zmniejszenia twardości, usunięcia napręŜeń własnych i zwiększenia plastyczności stali.

WyŜarzanie zmiękczające jest stosowane w celu uzyskania zmniejszenia twardości stali.
WyŜarzanie rekrystalizujące polega na nagrzaniu uprzednio zgniecionego stopu do

temperatury 550–650°C, wygrzaniu w tej temperaturze, a następnie wolnym studzeniu
w powietrzu. WyŜarzanie to jest stosowane w celu usunięcia zgniotu i przywrócenia stali
początkowej plastyczności.

WyŜarzanie odpręŜające polega na nagrzaniu stopu (stal, stopy aluminium, stopy

miedzi) do temperatury poniŜej przemian (450–650°C), wygrzaniu w tej temperaturze
i studzeniu. Jest stosowane w celu zmniejszenia napręŜeń własnych w materiale, powstałych
wskutek zgrubnej obróbki skrawaniem, spawania, obróbki plastycznej na zimno itp.

4.9.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń

1.  Jaka jest definicja obróbki cieplnej?
2.  Jaka jest definicja hartowania?
3.  Na czym polega hartowanie zwykłe?
4.  Na czym polega hartowanie stopniowe?
5.  Na czym polega hartowanie z przemianą izotermiczną?
6.  Jaka jest definicja i klasyfikacja hartowania powierzchniowego?
7.  Jaka jest definicję i klasyfikacja odpuszczania?
8.  Jaka jest definicja i klasyfikacja wyŜarzania?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie poniŜszego tekstu dokonaj charakterystyki procesu nagrzewania.

„Obróbka cieplna ma na celu zmianę właściwości fizycznych, mechanicznych, a czasem

chemicznych stali. Do najczęściej stosowanych rodzajów obróbki cieplnej stali naleŜą:
nagrzewanie, hartowanie, odpuszczanie i wyŜarzanie.

Nagrzewanie metali stosuje się w celu łatwiejszej zmiany kształtu podczas kucia na

gorąco, bez zmian właściwości mechanicznych metalu. Kucie stali wykonuje się zaleŜnie od
zawartości w niej węgla w temperaturze 700–1200°C; mniejsza temperatura nagrzewania jest
stosowana do stali o większej zawartości węgla. Nagrzewanie metali w czasie robót
kowalskich odbywa się w kotlinach kowalskich, tj. paleniskach na koks, którego Ŝarzenie
podtrzymuje się podmuchem powietrza tłoczonego przez wentylator nawiewny

Hartowanie stosuje się w czasie konserwacji i wyrobu narzędzi. Polega ono na

utwardzeniu stali przez podgrzanie jej i gwałtowne studzenie.

Zabieg ten zmienia strukturę stali.
Temperaturę nagrzanej stali w zaleŜności od jej rodzaju podnosi się do 650–1300°C.

Kontroluje się ją wg barwy rozŜarzonej stali. Barwa ciemnoczerwona oznacza temperaturę
650–700°C, wiśniowa – 800°C, jasnoczerwona – 900°C, Ŝółtawoczerwona – 1000°C,
pomarańczowa – 1100°C, cytrynowa – 1200°C i biała – 1300°C. RozŜarzoną stal chłodzi się
gwałtownie przez zanurzenie w wodzie (stal zwykła) lub oleju (stal stopowa).

Odwrotnym zabiegiem do hartowania jest odpuszczanie, tj. zmiękczanie stali. Zabieg ten

stosuje się np. do przekuwania narzędzi. Polega to na nagrzewaniu zahartowanej stali do
temperatury 190 –650°C, a następnie powolnym jej chłodzeniu.

WyŜarzanie polega na ogrzaniu stali do temperatury 400–1300°C, przetrzymaniu stali

w tej temperaturze i na powolnym jej chłodzeniu. Najczęściej stosuje się wyŜarzanie
twardych drutów, aby ułatwić ich wyginanie i zapobiec łamaniu”.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  przeczytać uwaŜnie tekst,
2)  zanotować definicje nagrzewania,
3)  zanotować właściwości procesu nagrzewania,
4)  przedstawić swoje spostrzeŜenia na forum klasy lub grupy

WyposaŜenie stanowiska pracy

−

fragment tekstu przewodniego,

−

przybory do pisania,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca obróbki cieplnej.

Ćwiczenie 2

Na podstawie poniŜszego tekstu dokonaj charakterystyki procesu hartowania.

„Obróbka cieplna ma na celu zmianę właściwości fizycznych, mechanicznych, a czasem

chemicznych stali. Do najczęściej stosowanych rodzajów obróbki cieplnej stali naleŜą:
nagrzewanie, hartowanie, odpuszczanie i wyŜarzanie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Nagrzewanie metali stosuje się w celu łatwiejszej zmiany kształtu podczas kucia na

Hartowanie stosuje się w czasie konserwacji i wyrobu narzędzi. Polega ono na

utwardzeniu stali przez podgrzanie jej i gwałtowne studzenie.

Zabieg ten zmienia strukturę stali.
Temperaturę nagrzanej stali w zaleŜności od jej rodzaju podnosi się do 650–1300°C.

Odwrotnym zabiegiem do hartowania jest odpuszczanie, tj. zmiękczanie stali. Zabieg ten

stosuje się np. do przekuwania narzędzi. Polega to na nagrzewaniu zahartowanej stali do
temperatury 190–650°C, a następnie powolnym jej chłodzeniu.

WyŜarzanie polega na ogrzaniu stali do temperatury 400–1300°C, przetrzymaniu stali

w tej temperaturze i na powolnym jej chłodzeniu. Najczęściej stosuje się wyŜarzanie
twardych drutów, aby ułatwić ich wyginanie i zapobiec łamaniu”.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  przeczytać uwaŜnie tekst,
2)  zanotować definicje hartowania,
3)  zanotować właściwości procesu hartowania,
4)  przedstawić swoje spostrzeŜenia na forum klasy lub grupy

WyposaŜenie stanowiska pracy

−

fragment tekstu przewodniego,

−

przybory do pisania

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca obróbki cieplnej.

4.9.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) wyjaśnić pojęcie obróbki cieplnej?

2) wyjaśnić podstawowe pojęcia z zakresu obróbki cieplnej?

3) wyjaśnić pojęcie hartowanie?

4) wyjaśnić pojęcie hartowanie zwykłe?

5) wyjaśnić pojęcie hartowanie stopniowe?

6) wyjaśnić pojęcie hartowanie z przemianą izotermiczną?

7) podać definicję i klasyfikacje hartowania powierzchniowego?

8) podać definicję i klasyfikację odpuszczania?

9) podać definicję i klasyfikację wyŜarzania?

10) podać definicję i rodzaje obróbki cieplno-chemicznej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.10. Korozja metali

4.10.1. Materiał nauczania

Korozja jest procesem stopniowego niszczenia materiału. W zaleŜności od warunków

korozja następuje wskutek reakcji chemicznej lub elektrochemicznej materiału z otaczającym
ś

rodowiskiem. Wszystkie materiały ulegają korozji w określonym stopniu. Stopień

intensywności zaleŜy od rodzaju materiału, jego składu chemicznego, struktury wewnętrznej
oraz rodzaju ośrodka otaczającego.

Korozja chemiczna polega na utlenianiu metali, elektrochemiczna na rozpuszczaniu

metalu będącego anodą ogniwa w procesie elektrochemicznym. Ze względu na charakter
zniszczenia metali wyróŜnia się korozję: równomierną, wŜerową, punktową, selektywną,
stykową, międzykrystaliczną, zmęczeniową i napręŜeniową (rys. 21).

Rys. 20. Podstawowe rodzaje korozji: a) równomierna, b) wŜerowa, c) selektywna, d) międzykrystaliczna,

e) napręŜeniowa [9, s. 115].

Korozja równomierna polega na niszczeniu całej powierzchni metalu ze stałą

prędkością, która jest określana w mm/rok lub wagowo w g/(m

-h), przy czym uwaŜa się, Ŝe

jeŜeli prędkość korozji materiału jest mniejsza lub równa 0,15 mm/rok, to taki materiał nadaje
się do budowy odpowiedzialnych elementów konstrukcyjnych, naraŜonych na niszczenie
korozyjne.

Korozja wŜerowa polega na tym, Ŝe róŜne obszary powierzchni metalu ulegają korozji

z róŜną intensywnością. Lokalne miejsca o stosunkowo duŜym zniszczeniu korozyjnym są
nazywane wŜerami.

Korozja selektywna charakteryzuje się tym, Ŝe jedna lub kilka faz stopu koroduje

znacznie szybciej niŜ baza metalu. Zjawisko to jest powodem znacznego obniŜenia
wytrzymałości materiału.

Korozja międzykrystaliczną powstaje i rozwija się na granicach ziaren metali i ich

stopów.

Korozja napręŜeniowa moŜe pojawić się w wyniku sumowania się oddziaływania

rodowiska korozyjnego i pola napręŜeń rozciągających. Pęknięcie obciąŜonego elementu

moŜe nastąpić nieoczekiwanie pod wpływem napręŜeń znacznie niŜszych od granicy
wytrzymałości na rozciąganie.

Korozja zmęczeniowa ma miejsce wówczas, gdy zjawiska zmęczeniowe w metalach

rozwijają się równocześnie z działaniem nań ośrodka korozyjnego-ciekłego lub gazowego.
Obserwuje się wówczas znaczny spadek wytrzymałości zmęczeniowej materiału.

Korozja chemiczna następuje wskutek działania na metale środowisk ciekłych

niebędących  elektrolitami  i  nazywa  się  korozją  metali  w  nieelektrolitach  oraz  środowisk
gazowych  w  podwyŜszonej  temperaturze,  zwanej  korozją  gazową.  Ciekłe  środowisko
korozyjne  stanowią  ciecze  organiczne,  takie  jak:  ropa  naftowa  zawierająca  siarkę,  pochodne
ropy naftowej, bezwodne alkohole, fenol, benzen.

Korozja gazowa jest procesem niszczenia metali na granicy styku metalu z suchym

gazem w podwyŜszonej temperaturze. JeŜeli zachodzi ona w środowisku zawierającym tlen,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

to produktami korozji są stałe tlenki metali tworzące warstewkę zgorzeliny. Podobne
działanie na metale wywierają inne gazy, jak: pary siarki, chlor, pary bromu, jodu.

Odporność metali na utlenianie w wysokich temperaturach nazywa się Ŝaroodpornością.

Miarą  Ŝaroodporności  jest  szybkość  wzrostu  warstewek  tlenkowych  w  określonych
warunkach:  metal,  środowisko  utleniające,  temperatura.  Dla  metali  technicznie  waŜnych
prowadzi się badania szybkości korozji gazowej w celu jej zapobiegania.

Korozja elektrochemiczna jest procesem wynikającym ze zjawisk zachodzących w krótko

zwartych  miejscowych  ogniwach,  które  powstają  wskutek  zetknięcia  metalu  z  elektrolitem.
JeŜeli  powstają  na  powierzchni  metali,  nazywa  się  je  ogniwami  korozyjnymi.  Przyczyną
powstawania  w  stopach  jednofazowych  miejsc  anodowych  i  katodowych  są  między  innymi
róŜnice  stęŜeń  składników  roztworu  stałego  między  ziarnami,  a  nawet  w  obszarze
pojedynczych ziaren.

Rys. 21. Przykład korozji elektrochemicznej [9, s. 118].

RozróŜnia się następujące metody zabezpieczenia przed korozją:

−

ochronę elektrochemiczną,

−

nakładanie i wytwarzanie powłok ochronnych,

−

właściwy dobór materiałów i prawidłowa konstrukcja elementów naraŜonych na

−

korozją.
RozróŜnia się powłoki ochronne nakładane i wytwarzane.
Powłoki ochronne nakładane dzieli się na metalowe i niemetalowe. Na powłoki

metalowe o duŜej odporności na korozję uŜywa się niklu, chromu, miedzi, srebra, cyny,
cynku, ołowiu, kadmu, aluminium. Powłoki ochronne nakłada się galwanicznie oraz przez
zanurzenie, natryski i platerowanie.

Powłoki niemetalowe oddzielają mechanicznie metal od agresywnego środowiska. Są

one pochodzenia organicznego, jak np. farby, oleje, lakiery szybko schnące i lakiery piecowe,
a ponadto smoły asfalty oraz róŜnego rodzaju smary. Ostatnio stosuje się do tego celu
tworzywa sztuczne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Oksydowanie (czernienie) polega na wytwarzaniu na powierzchni stali warstwy tlenków

elaza. Oksydować moŜna nie tylko na kolor czarny lub brunatny, lecz równieŜ na róŜne ich

odcienie.

Fosforanowanie polega na wytwarzaniu na powierzchni stali warstwy krystalicznej

fosforanów Ŝelaza.

Przystępując do powlekania środkami przeciw korozji, element naleŜy oczyścić usuwając

nalot. Przy mniejszej liczbie elementów oraz niewielkich ich wymiarach czyści się je ręcznie
szczotkami stalowymi lub papierem ściernym.

Powłoki olejne otrzymuje się pokrywając metal pokostem lub farbą olejną. Podobnie

nanosi się farby o spoiwach z tworzyw sztucznych lub chlorokauczukowych.

Powłoki bitumiczne otrzymuje się z asfaltów naturalnych lub sztucznych. Mają one

ciemny kolor i są mało estetyczne, dlatego uŜywa się ich rzadziej niŜ farb. Zaletą tych powłok
jest odporność na działanie czynników chemicznych.

Powłokę cementową otrzymuje się rozpuszczając cement w wodzie; powstaje w ten

sposób mleko cementowe, którym powleka się tylko elementy stalowe. Środek ten jest rzadko
stosowany, gdyŜ powłoka taka jest nietrwała i z biegiem czasu odpada od elementu
stalowego. Powłoki cementowej moŜna uŜywać tylko jako tymczasowego środka zapobiega-
wczego rdzewieniu.

Czynności przygotowawcze
Przed nałoŜeniem powłoki ochronnej arkusze blachy naleŜy starannie oczyścić, odtłuścić

i wytrawić.

Czyszczenie polega na mechanicznym usunięciu zanieczyszczeń: błota, zaprawy, betonu

lub rdzy. Jeśli zanieczyszczeń jest mało, to usuwa się je ręcznymi szczotkami stalowymi. Do
czyszczenia większych powierzchni uŜywa się okrągłych szczotek stalowych napędzanych
mechanicznie. Na ogół są one umieszczone na końcu giętkiego wału, połączonego z silnikiem
elektrycznym.

Odtłuszczanie polega na usunięciu z powłoki blachy wszelkiego rodzaju tłuszczów przez

kąpiel w ługach Ŝrących, węglanach lub związkach alkalicznych.

Odtłuszczanie ręczne polega na szczotkowaniu zanieczyszczonego przedmiotu

szczotkami filcowymi albo tarczowymi, zwilŜonymi roztworem odłuszczającym. Większe
przedmioty odłuszcza się zanurzając je w podgrzewanych wannach. Odtłuszczone blachy
naleŜy spłukać gorącą wodą, aby zmyć resztki chemikaliów.

Trawienie usuwa rdzę, zgorzel oraz wszelkie tlenki i inne naloty z obrabianej

powierzchni.  Do  trawienia  stosuje  się  wodne  roztwory  kwasu  siarkowego(VI),  solnego,
fosforowego(V)  itp.  Trawienie  naleŜy  wykonywać  bardzo  ostroŜnie,  gdyŜ  nadmierne
działanie kwasów czyni blachę kruchą, co jest szczególnie niebezpieczne dla cienkościennych
wyrobów  i  pokryć  blaszanych.  Trawienie  jest  zazwyczaj  czynnością  przygotowawczą  przed
wykończeniem powierzchni, np. przed pokrywaniem galwanicznym lub lakierowaniem.

Nanoszenie powłok metalicznych

Metalizacja ogniowa polega na zanurzeniu metalizowanej blachy w roztopionym metalu

po starannym usunięciu z jej powierzchni wszelkich zanieczyszczeń i tlenków. W ten sposób
pokrywa się blachy czarne cynkiem.

Metalizacja natryskowa polega na rozpyleniu i naniesieniu drobnych cząstek stopionego

metalu na pokrywaną powierzchnię. Do tego celu słuŜą pistolety metalizacyjne (rys. 22).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 22. Pistolet metalizacyjny [6, s. 254].

Blacha przeznaczona do metalizowania powinna być odpowiednio przygotowana. Do

czynności przygotowawczych naleŜą: usunięcie wszelkich zanieczyszczeń i nadanie
odpowiedniej szorstkości powierzchni blachy, czyli polepszenie przyczepności powłoki
metalowej.

Grubość antykorozyjnej powłoki cynkowej powinna wynosić 0,06–0,1 mm.
Metalizacja natryskowa jest bardzo droga i dlatego stosuje się ją tylko wówczas, gdy

powlekanie innego rodzaju jest niemoŜliwe.

Powłoki galwaniczne wykonuje się w zakładach przemysłowych w zwykłej

temperaturze. Tą metodą otrzymuje się powłoki doskonale trzymające się podłoŜa i dowolnie
cienkie. Galwanizowanie polega na elektrolitycznym osadzaniu metali na powierzchni
metalowych wyrobów w celu trwałego zabezpieczenia ich przed korozją. Na ogół metal,
którym pokrywa się, jest anodą, a blacha – katodą.

Rys. 23. Schemat wanny galwanicznej [5, s. 121].

Aby grubość powłoki była jednakowa, odległości między poszczególnymi punktami

anody i katody powinny być jednakowe (rys. 23).

Pokrywanie odbywa się w stałych wannach galwanicznych. Blachy powlekane wiesza się

na wieszakach w elektrolicie pośrodku między anodami. Przed rozpoczęciem pokrywania
galwanicznego z powierzchni blachy naleŜy starannie usunąć wszelkie zanieczyszczenia,
tłuszcze i tlenki (czyszczenie mechaniczne, odtłuszczanie i trawienie).

Blachę cynkową i ocynkowaną chroni się najczęściej sposobem galwanicznym przez

pokrycie jej związkami miedzi. Do miedziowania galwanicznego stosuje się kąpiele
cyjankowe, co umoŜliwia otrzymanie warstwy miedzi dobrze trzymającej się na podłoŜu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

eby powłoka miedziana była równomierna i drobnoziarnista, miedziowanie powinno

odbywać się przy małym natęŜeniu prądu. Całkowita warstwa ochronna miedzi powinna
wynosić 0,01–0,03 mm.

Miedziowanie blach moŜna równieŜ wykonać zanurzając je w roztworze siarczanu(Vl)

miedzi(ll) – CuSO

lub rozprowadzając ten związek po powierzchni szmatą albo szczotką.

Powłoki metaliczne blachy czarnej
Mosiądzowanie wykonuje się podobnie jak miedziowanie, ale wyłącznie metodami

przemysłowymi.

Brązowienie jest odmianą malowania. UŜywa się do tego celu farb aluminiowych w postaci

zawiesiny  w  specjalnych  emulsjach  wodnych  lub  olejowych,  nazywanych  tynkturami.
Brązowienie wykonuje się na budowie gotowymi farbami do brązowienia. Powierzchnia blachy
przed  nałoŜeniem  powłoki  powinna  być  przygotowana  jak  do  malowania  olejnego.  Farbę
nakłada  się  pędzlem  lub  pistoletem  lakierniczym.  JeŜeli  wymagany  jest  połysk,  to  dodatkowo
naleŜy pokryć blachę wodoodpornym lakierem bezbarwnym.

Srebrzenie wykonuje się galwanicznie przez elektrolityczne nałoŜenie powłoki srebra

w kąpieli elektrolitów cyjankowych. Srebrzenie moŜna równieŜ wykonać chemicznie,
zanurzając blachę w wodnym roztworze cyjanowym soli srebra, a takŜe przez
metalizowanie katodowe rozpylonym srebrem. Wszystkie sposoby srebrzenia wykonuje się
jedynie w specjalnych zakładach metodami przemysłowymi.

Złocenie polega na nałoŜeniu cieniutkich, grubości 0,0001 mm, listków prawdziwego

złota  lub  jego  imitacji  na  odpowiednio  przygotowaną  powierzchnię  blachy.  Przygotowanie
polega  na  oczyszczeniu  blachy  z  wszystkich  zanieczyszczeń  i  powleczeniu  jej  mikstonem,
czyli  specjalnie  preparowanym  pokostem  lnianym  z  dodatkiem  Ŝywic  szlachetnych.
Mikston  powinien  być  nałoŜony  równomiernie  i  gładko.  Nadmiar  mikstonu  usuwa  się
tamponem  z  irchy  lub  waty.  Tampon  naleŜy  często  zmieniać,  aby  zawsze  był  czysty.  Po
wyschnięciu  mikstonu  na  powierzchnię  nakłada  się  listki  złota.  JeŜeli  są  one  wykonane
z imitacji  złota,  to  nakłada  się  je  palcem.  Prawdziwe  złoto  nanosi  się  pędzelkiem  o  lekko
natłuszczonych  końcach  włosia.  Imitację  układa  się  na  zakład,  a  złoto  prawdziwe
dopasowuje się bez zakładu.

4.10.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń

1.  Jaka jest definicja korozji?
2.  Jaka jest definicja korozji chemicznej?
3.  Jaka jest definicja korozji elektrochemicznej?
4.  Jaka jest definicja następujących pojęć: tarcie czyste, tarcie suche, tarcie graniczne, tarcie

półsuche, tarcie płynne, tarcie półpłynne, tarcie kinetyczne, tarcie statyczne?

5. Jakie znasz sposoby zapobiegania zjawisku korozji?

4.10.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Arkusz silnie skorodowanej blachy ocynkowanej o wymiarach 250 mm x 300 mm

zabezpiecz antykorozyjnie.

Sposób wykonania ćwiczenia:

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeczytać uwaŜnie ćwiczenie,
2) zorganizować stanowisko pracy,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3)  zaplanować czynności związane z wykonywaniem ćwiczenia,
4)  przygotować arkusz blachy do zabezpieczenia antykorozyjnego,
5)  oczyścić arkusz blachy usuwając nalot wykorzystując do tego ręczne szczotki metalowe,

papier ścierny lub szczotki mechaniczne,

6)  przygotować pistolet metalizacyjny,
7)  nanieść powłokę ochronną,
8)  zaprezentować efekty swojej pracy,
9)  dokonać oceny ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

arkusz blachy,

−

papier ścierny, szczotki ręczne,

−

szczotki mechaniczne,

−

pistolet metalizacyjny,

−

rodek do metalizowania,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca korozji metali.

Ćwiczenie 2

Arkusz silnie skorodowanej blachy czarnej o wymiarach 250 mm x 300 mm zabezpiecz

antykorozyjnie.

Sposób wykonania ćwiczenia:

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać uwaŜnie ćwiczenie,
2)  zorganizować stanowisko pracy,
3)  zaplanować czynności związane z wykonywaniem ćwiczenia,
4)  przygotować arkusz blachy do zabezpieczenia antykorozyjnego,
5)  oczyścić arkusz blachy usuwając nalot wykorzystując do tego ręczne szczotki metalowe,

papier ścierny lub szczotki mechaniczne,

6)  przygotować materiał antykorozyjny (farby aluminiowe),
7)  nanieść powłokę ochronną,
8)  zaprezentować efekty swojej pracy,
9)  dokonać oceny ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

arkusz blachy,

−

papier ścierny, szczotki ręczne,

−

szczotki mechaniczne,

−

farby aluminiowe,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca korozji metali.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.10.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) wyjaśnić pojęcie korozji?

2) podać klasyfikację korozji?

3) zdefiniować pojęcie korozji chemicznej?

4) zdefiniować pojęcie korozji elektrochemicznej?

5) zdefiniować podstawowe rodzaje tarcia?

6) omówić sposoby zapobiegania zjawisku korozji?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.11. Spajanie materiałów – spawanie, zgrzewanie, lutowanie

4.11.1. Materiał nauczania

Spajanie jest operacją technologiczną, której zadaniem jest wytworzenie w miejscu

łączenia  wiązań  międzyatomowych  zapewniających  ciągłość  sieci  krystalicznej.  ZaleŜnie  od
sposobu  uzyskania  złącza,  wyróŜnia  się  trzy  podstawowe  rodzaje  spajania:  spawanie,
zgrzewanie i lutowanie (rys. 24).

Rys. 24. Klasyfikacja procesów spajania [3, s. 65].

Spawanie polega na utworzeniu trwałego połączenia metalicznego poprzez

doprowadzenie  do  miejsca  łączenia  dwóch  metali  określonej  porcji  skoncentrowanej  energii
cieplnej.  Połączenie  jest  wynikiem  lokalnego  stopienia  brzegów  elementów,  a  następnie  ich
krzepnięcia  w  łączonych  materiałach.  Przemieszczane  wzdłuŜ  brzegów  łączonych  części
ź

ródło ciepła powoduje topienie materiału złącza spawanego. Powstaje tzw. jeziorko,

a roztopiony metal stopniowo krzepnie i tworzy spoinę (rys. 25).

Rys. 25. Elementy rowka i spoiny: a) przygotowanie krawędzi materiału do spawania, b) elementy spoiny [8, s. 223].

Złącze spawane powstaje w wyniku połączenia dwóch elementów za pomocą spawania.

Z  uwagi  na  wzajemne  połoŜenie  elementów  wyróŜnia  się  złącza:  doczołowe,  teowe,
naroŜnikowe,  krzyŜowe,  zakładkowe,  przylgowe  (rys.  26).  W  wielu  przypadkach  brzegi
elementów  przeznaczonych  do  spawania  wymagają  odpowiedniego  przygotowania.  Dobre
złącze  spawane  powinno  mieć  taki  sam  skład  chemiczny,  własności  fizyczne,  strukturę,
wytrzymałość i odporność na korozję, jak metal rodzimy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 26. Rodzaje złącz spawanych: a) doczołowe ze spoiną czołową, b) teowe, c) naroŜne, d) krzyŜowe,

e) zakładkowe, f) przylgowe ze spoiną grzebietową [1, s. 165].

W zaleŜności od grubości materiału i rodzaju konstrukcji połączenia brzegi materiału

mogą być nieukosowane, spoina typu I lub ukosowane, spoiny typu: V, X, U, K, itp.

Podstawowe rodzaje spawania to spawanie gazowe i elektryczne.
Spawanie gazowe polega na uzyskiwaniu ciepła ze spalania w palniku mieszaniny

gazów, głównie acetylenu C2H2 z tlenem. Palnik jest urządzeniem, które doprowadza gazy
we właściwych proporcjach, umoŜliwia ich wymieszanie i spalanie w temperaturze 3000°C.

Rys. 27. Wymagane rowki do spion czołowych: a) jednostronna 1, b) dwustronna 1, c) spoina w kształcie V,

d) spoina X, e) spoina U, f) spoina 2U [8, s. 198].

Spawanie elektryczne polega na wykorzystaniu ciepła wytworzonego przez zamianę

energii elektrycznej na cieplną. Klasyfikację spawania elektrycznego przedstawia rys. 28.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Spawanie plazmowe polega na wykorzystaniu energii cieplnej plazmy o temperaturze

dochodzącej do 20 000°C. Plazmę otrzymuje się przez przepuszczanie gazu jedno- lub
dwuatomowego przez skoncentrowany w dyszy palnika łuk elektryczny. Wysoka temperatura
łuku powoduje jonizację i dysocjację gazów.

Zgrzewanie jest procesem, który zapewnia połączenie materiałów w stanie stałym

poprzez  dociśnięcie  łączonych  części  i  wytworzenia  ciepła  niezbędnego  do  osiągnięcia
temperatury  plastyczności  (ciastowatości)  w  miejscu  łączenia.  Dyfuzja  atomów  zachodząca
w takich  warunkach  tworzy  połączenie  metaliczne  złącza.  Klasyfikację  zgrzewania
oporowego przedstawia rys. 30.

Rys. 30. Klasyfikacja zgrzewania elektrycznego [1, s. 293].

Zgrzewanie tarciowe polega na wykorzystaniu ciepła uzyskanego z tarcia

przemieszczających (obracających) się względem siebie części pod określonym naciskiem.
Stosuje się je do zgrzewania trzonków narzędzi z częścią roboczą (wiertła, rozwiertaki, noŜe
tokarskie itp.).

Rys. 31. Zgrzewanie tarciowe: a) przy obrotach jednego z łączonych elementów, b) z obrotem dwóch łączonych

elementów [1, s. 297].

Zgrzewanie elektryczne oporowe polega na wykorzystaniu ciepła wydzielającego się na

styku  łączonych  części  podczas  przepływu  prądu  elektrycznego.  Proces  przebiega
następująco:  docisk  pneumatyczny  jest  wywierany  za  pomocą  miedzianych  elektrod
chłodzonych  wodą  w  odpowiednio  krótkim  czasie  (setne  lub  dziesiąte  części  sekundy);
jednocześnie  jest  przepuszczany  prąd  elektryczny  o  niskim  napięciu  (l–20  V)  i  wysokim
natęŜeniu (do 20 000 A, a nawet 50 000 A).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zgrzewanie elektryczne moŜe być: punktowe, liniowe lub garbowe (rys. 32). Odmianą

zgrzewania oporowego jest zgrzewanie elektryczne: doczołowe (powierzchnie zgrzewane są
zawsze w styku podczas przepływu prądu), iskrowe (powierzchnie zgrzewane są zbliŜane
i oddalane od siebie w celu wytworzenia łuku elektrycznego.

Rys. 32. Rodzaje zgrzewania: a) punktowe, b) liniowe, c) garbowe [1, s. 300].

Zgrzewanie próŜniowe polega na umieszczeniu części łączonych w próŜni (2,66–10

Pa),

docisku  i  podgrzaniu  do  temperatury  0,6–0,8  temperatury  topnienia.  Zgrzewanie
ultradźwiękowe  odbywa  się  przy  wykorzystaniu  ciepła  wytworzonego  przez  ultradźwiękowe
drgania  mechaniczne  części  łączonych  pod  niewielkim  naciskiem  o  częstotliwości
18–20 kHz. Jest stosowane do zgrzewania elementów obwodów scalonych.

Lutowanie polega na łączeniu elementów metalowych za pomocą specjalnych stopów

tworzących  tzw.  luty.  Lut  jest  spoiwem  o  znacznie  mniejszej  temperaturze  topnienia  niŜ
materiały  łączone.  Miejsce  łączenia  jest  nagrzewane  tylko  do  temperatury  topnienia  lutu,
który  rozpływając  się  między  łączonymi  powierzchniami  zwilŜa  je,  a  następnie  krzepnie
tworząc  połączenie  w  wyniku  sił  przyczepności  (adhezji)  i  dyfuzji  w  głąb  materiału
łączonego.  Materiał  elementów  łączonych  nie  ulega  stopieniu,  zachowuje  stan  stały.  Do
lutowania  stosuje  się  topniki  lutownicze,  których  zadaniem  jest  oczyszczenie  powierzchni
i ochrona  przed  utlenianiem.  Z  uwagi  na  stopień  twardości  lutu  wyróŜnia  się  lutowanie
miękkie i twarde. Lutowanie miękkie odbywa się za pomocą lutów o temperaturze topnienia
do  450°C.  Najczęściej  stosuje  się  luty  miękkie,  tj.  stopy  cyny  z  ołowiem  o  temperaturze
topnienia  do  300°C.  Źródłem  ciepła  jest  najczęściej  lutownica  elektryczna,  topnikiem  –
chlorek cynku dla stali lub kalafonia dla miedzi, albo specjalne pasty lutownicze. Lutowanie
twarde  odbywa  się  za  pomocą  lutów  twardych,  takich  jak:  mosiądz,  miedź,  stopy  Cu-Ag.
Temperatura  topnienia  zaleŜy  od  rodzaju  lutu  i  wynosi  690–l080°C.  Źródłem  ciepła  jest
w tym  przypadku  spalający  się  gaz  dostarczany  przez  palnik  lub  piec  indukcyjny.  Do
lutowania  stali,  Ŝeliwa  i  miedzi  stosuje  się  luty  mosięŜne  lub  srebrne.  Topnikiem  jest
mieszanina  boraksu  i  kwasu  bornego.  Połączenia  lutem  twardym  są  wytrzymałe,  szczelne
i mają  dobrą  przewodność  elektryczną.  Podstawowe  zalety  lutowania  to  krótki  czas  procesu
i stosunkowo niska temperatura łączenia bez nadtapiania brzegów łączonych części.

Przed przystąpieniem do lutowania rozgrzewa się lutownicę do temperatury zapewniającej

łatwe topienie lutowia. Temperatura lutownicy w czasie pracy nie powinna przekraczać
350°C, co rozpoznaje się po szybkim topnieniu okruchów cyny połoŜonych na grocie.

Lutownicę zwykłą podgrzewa się od jej tylnej części, aby nie pobrudzić części pobielonej.

Bielenie wykonuje się przez pocieranie rozgrzanej lutownicy o kawałek salmiaku (chlorku
amonu NH

C1), na którym leŜy kilka kropel cyny. Pod wpływem ciepła salmiak rozkłada się

na amoniak i kwas solny, który czyści lutownicę, a rozpuszczona cyna pokrywa ją, nadając
białe zabarwienie.

Przeznaczoną do lutowania blachę oczyszcza się dokładnie skrobakami, szczotką

drucianą, a nawet papierem ściernym. Wszelkie zanieczyszczenia, np. rdza, tłuszcze, farby,
bardzo utrudniają, a nawet mogą całkowicie uniemoŜliwić wykonanie trwałego połączenia;

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

spoiwo, bowiem nie przylega dokładnie do łączonych powierzchni. NaleŜy równieŜ dokładnie
obejrzeć krawędzie lutowanych blach, które pocięte tępymi noŜycami mogą mieć ostre,
poszarpane i wygięte miejsca. Przed lutowaniem trzeba krawędzie blach oskrobać, wyrównać
(rys. 33), aby dokładnie przylegały do siebie.

Rys. 33. Wyrównanie krawędzi przeciętych blach skrobakiem przed przystąpieniem do lutowania [5, s. 114].

Sposoby lutowania blach płaskich:

−

na zakładkę (rys. 34a),

−

na zakładkę z podgięciem (rys. 34b),

−

z podkładką (rys. 34c),

−

punktowo (rys. 34d).

Rys. 34. Złącza lutowane: a) na zakładkę, b) na zakładkę z podgięciem, c) z podkładką, d) punktowo [5, s. 115].

Lutowane blachy trzeba dobrze docisnąć, aby ściśle do siebie przylegały. UŜywa się do tego

kleszczy lub noŜyc lutowniczych (rys. 35). Podczas lutowania nagrzaną kolbę trzyma się w prawej

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ręce,  a  pałeczkę  lutowia  o  długości  ok.  20  cm  w  lewej.  Dotykając  lutowiem  do  lutownicy,
rozgrzewa  się  je  do  temperatury  topnienia.  Lutowie  ścieka  na  złącze,  gdzie  zostaje  kolbą
rozprowadzone  i  wyrównane.  Przed  kaŜdorazowym  rozprowadzeniem  cyny  lutownicę  pociera  się
o salmiak. Ewentualny nadmiar lutu usuwa się pilnikiem lub skrobakiem. Po wykonaniu połączenia
resztki kwasu lub pasty wyciera się suchą szczotką lub przemywa bieŜącą wodą.

Rys. 35. Zaciskanie blach w noŜycach lutowniczych [5, s. 116].

4.11.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jaka jest definicja spajania metali?
2.  Na czym polega spawanie?
3.  Jakie znasz rodzaje spawania?
4.  Na czym polega proces zgrzewania?
5.  Jakie znasz rodzaje zgrzewania?
6.  Na czym polega proces lutowania?
7.  Jakie są wspólne i róŜne cechy procesów spajania?
8.  Jakie znasz przykłady zastosowań w technice procesów spajania?
9.  Jakie procesy technologiczne moŜna uznać za bliskie procesom spajania?

4.11.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj połączenie lutowane na zakładkę dwóch arkuszy blachy cynkowej o wymiarach

200 mm x 200 mm.

Sposób wykonania ćwiczenia:

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  pobrać arkusze blachy na stanowisko pracy,
2)  przygotować lutownicę do pracy,
3)  oczyścić lutownicę,
4)  przeprowadzić operację oczyszczania mechanicznego,
5)  przygotować noŜyce lutownicze.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

arkusze blachy cynkowej,

−

lutownica,

−

noŜyce lutownicze,

−

lut, topnik,

−

pędzelek do wytrawiania,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca spajania materiałów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Wykonaj połączenie lutowane na zakładkę z podgięciem dwóch arkuszy blachy

cynkowej o wymiarach 200 mm x 200 mm.

Sposób wykonania ćwiczenia:

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

arkusze blachy cynkowej,

−

lutownica,

−

noŜyce lutownicze,

−

lut, topnik,

−

pędzelek do wytrawiania,

−

literatura zgodna z punktem 6 dotycząca spajania materiałów.

4.11.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) wyjaśnić pojęcie spajania metali?

2) wyjaśnić pojęcie spawanie?

3) podać i scharakteryzować rodzaje spawania?

4) wyjaśnić proces zgrzewania?

5) omówić rodzaje zgrzewania?

6) scharakteryzować proces lutowania i jego rodzaje?

7) podać cechy procesów spajania?

8) podać przykłady zastosowań procesów spajania, lutowania,
zgrzewania?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.12. Podstawy eksploatacji maszyn i urządzeń

4.12.1. Materiał nauczania

Eksploatacja maszyn lub urządzeń jest to zespół czynności obejmujący swym zakresem

planowanie, uŜytkowanie, obsługiwanie i przechowywanie maszyn lub urządzeń (rys. 36).

Rys. 36. Podział eksploatacji urządzeń na etapy [4, s. 243].

UŜytkowanie maszyn jest to etap lub etapy eksploatacji, w czasie, których odbywa się

praca sprawnej maszyny oraz bieŜąca kontrola jej stanu technicznego.

Obsługiwanie jest to zespół działań, które są wykonywane między etapami uŜytkowania

maszyny i mają na celu przywrócenie jej pierwotnego stanu technicznego. Jest to czas
przeznaczony na obsługę techniczną oraz naprawy urządzenia.

Przechowywanie

jest

oczekiwanie

maszyny

lub

urządzenia

(najczęściej

w magazynach) na przekazanie do uŜytkowania, obsługi lub naprawy.

W praktyce przez eksploatację rozumie się tylko uŜytkowanie i obsługiwanie maszyn lub

urządzeń.

Najczęściej mamy do czynienia z podziałem pod względem funkcjonalnym, tzn. według

funkcji, jakie spełniają maszyny i urządzenia, lub pod względem przeznaczenia, czyli jakiemu
celowi mają one słuŜyć.

Ponadto maszyny i urządzenia moŜna podzielić w zaleŜności od:

−

waŜności spełnianej funkcji na: podstawowe i pomocnicze, np. maszynami
podstawowymi w wydziałach obróbki wiórowej są obrabiarki, a pomocniczymi –
wentylatory, spręŜarki, instalacje w budynku i sam budynek,

−

krotności uŜycia na: jednokrotnego i wielokrotnego uŜycia,

−

zmiany miejsca uŜytkowania na: stacjonarne lub przemieszczalne, np. maszynami
stacjonarnymi są obrabiarki, kotły centralnego ogrzewania, a przemieszczalnymi –
samochody, suwnice itp.,

−

moŜliwości naprawialności na: nienaprawialne i naprawialne, np. urządzeniami
nienaprawialnymi są Ŝarówki elektryczne,

−

zasilanie w energię elektryczną na: produkujące energię elektryczną, np. turbiny
elektrowni wodnej i pobierające energię elektryczną, np. silniki elektryczne.
Jeszcze inny podział obejmuje maszyny i urządzenia pobierające energię elektryczną

(odbiorniki) i przetwarzające energię elektryczną, np. silniki elektryczne.

Układ eksploatacji maszyny lub urządzenia składa się z czterech elementów:

−

obiektu eksploatacji U, jakim jest maszyna lub urządzenie,

−

stanowiska eksploatowanego SU,

−

stanowiska obsługi SO,

−

stanowiska kierowania SK.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Istnienie tych elementów jest warunkiem koniecznym praktycznej realizacji eksploatacji.
KaŜdą maszynę lub urządzenie w zaleŜności od eksploatacji moŜna scharakteryzować

elementami układu eksploatacji, które stanowią:

−

rodzaj maszyny lub urządzenia i ich funkcja, a mianowicie: przeznaczenie, zestawienie
głównych zespołów funkcjonalnych i zestawienie zespołów i części mających główny
wpływ na trwałość maszyny czy urządzenia,

−

eksploatacyjna charakterystyka maszyny lub urządzenia, zawierająca informacje
o waŜności maszyny lub urządzenia, krotności uŜycia, moŜliwości zmiany miejsca
uŜytkowania, naprawialności skutkach poboru energii,

−

załoga,

−

przedmiot pracy określający rodzaj przedmiotów, na które oddziałuje pracownik za
pomocą maszyny lub urządzenia,

−

stanowisko pracy, charakteryzujące miejsce uŜytkowania maszyny lub urządzenia,

−

otoczenie stanowiska pracy określające otoczenie maszyny lub urządzenia, np.
wentylację, klimatyzację, temperaturę, wilgotność, oświetlenie,

−

rodzaj zasilania eksploatacyjnego zawierający charakterystykę

−

materiałów, narzędzi i części niezbędnych w trakcie uŜytkowania i obsługi,

−

stanowisko obsługi zawierające charakterystykę miejsca, na którym dokonuje się napraw,

−

rodki obsługi zawierające charakterystykę narzędzi, przyrządów,

−

sprawdzianów niezbędnych do wykonania naprawy urządzenia.
Kolejnym elementem mającym znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania urządzenia

jest  jego  instrukcja  lub  dokumentacja  techniczno  ruchowa  (DTR).  W  dokumentacji
techniczno-ruchowej  zawarte  są  podstawowe  informacje  dotyczące  eksploatacji  urządzenia.
Zawarte  są  ponadto  informacje  dotyczące  przyczyn  niesprawności  urządzenia,  podstawowe
parametry eksploatacyjne urządzenia, rysunki i schematy.

4.12.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Na czym polega eksploatacja maszyn lub urządzeń?
2.  Jaka jest definicja eksploatacji maszyn lub urządzeń?
3.  W jaki sposób definiujemy pojęcie uŜytkowanie maszyn?
4.  W jaki sposób definiujemy pojęcie obsługiwanie?
5.  W jaki sposób definiujemy pojęcie przechowywanie?
6.  Jakie są elementy układu eksploatacji?

4.12.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie instrukcji szczotek mechanicznych do czyszczenia nalotu na blachach

cynkowych dokonaj jego charakterystyki.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  określić przeznaczenie urządzenia,
2)  wypisać podstawowe parametry pracy (moc, napięcie),
3)  narysować układ połączeń urządzenia,
4)  wypisać podstawowe wielkości zabezpieczeń,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5) wypisać czynności związane z uruchomieniem urządzenia,
6) wypisać czynności związane z zatrzymaniem pracy urządzenia przy pracy normalnej

i awaryjnej,

7) wymienić zasady postępowania w razie awarii

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

szczotka mechaniczna,

−

dokumentacja techniczna,

−

przybory do pisania,

−

mierniki do pomiaru napięcia, natęŜania prądu i mocy,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca eksploatacji maszyn i urządzeń.

Ćwiczenie 2

Na podstawie schematu montaŜowego i ideowego wymień elementy wchodzące w skład

szlifierki kątowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  wypisać elementy wchodzące w skład szlifierki,
2)  przeanalizować dokumentację techniczną,
3)  podać informacje zawarte na schemacie ideowym szlifierki,
4)  podać informacje zawarte na schemacie montaŜowym szlifierki,
5)  zaprezentować wykonanie ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

szlifierka,

−

dokumentacja techniczna szlifierki,

−

przybory do pisania,

−

mierniki do pomiaru napięcia, natęŜenia i mocy,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca eksploatacji maszyn i urządzeń.

4.12.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) wymienić od czego zaleŜy zuŜywanie części maszyn?

2) zdefiniować pojęcie eksploatacji maszyn lub urządzeń?

3) zdefiniować pojęcie uŜytkowania maszyn?

4) zdefiniować pojęcie obsługiwanie?

5) zdefiniować pojęcie przechowywanie?

6) omówić układ eksploatacji?

7) wymienić i scharakteryzować elementy układu eksploatacji?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

Instrukcja dla ucznia

1.  Przeczytaj uwaŜnie instrukcję.
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.  Zapoznaj się z zestawem pytań testowych.
4.  Test zawiera 20 zadań o róŜnym stopniu trudności.
5.  Udzielaj  odpowiedzi  tylko  na  załączonej  karcie  odpowiedzi  stawiając  w  odpowiedniej

rubryce znak X. W przypadku pomyłki naleŜy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem,
a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóŜ jego rozwiązanie

na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

8. Na rozwiązanie testu masz 60 min.

Powodzenia

Zestaw zadań testowych

1. Przewodność elektryczną zaliczamy do własności

a)  chemicznych.
b)  technologicznych.
c)  fizycznych.
d)  mechanicznych.

2. Do metali bardzo trudno topliwych zaliczamy

a)  miedź.
b)  wolfram.
c)  kadm.
d)  chrom.

3. Bardzo duŜą odpornością na korozję odznacza się

a)  Ŝelazo,
b)  cyna,
c)  aluminium,
d)  platyna.

4. Przez udarność określa się odporność materiału na

a)  rozciąganie.
b)  uderzenie.
c)  ściskanie.
d)  zginanie.

5. Największą wadą tworzyw sztucznych jest

a)  niska wytrzymałość.
b)  słaba odporność na działanie czynników chemicznych.
c)  mała odporność na działanie podwyŜszonej temperatury.
d)  mała udarność.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. Polistyren zaliczamy do tworzyw

a)  Chemoutwardzalnych.
b)  termoplastycznych.
c)  Termoutwardzalnych.
d)  chemicznych.

7. Ostatnią operacją podczas przygotowania masy formierskiej jest

a)  przesiewanie.
b)  suszenie.
c)  nawilŜanie.
d)  spulchnianie.

8. W kokilach odlewa się przede wszystkim

a)  staliwo,
b)  Ŝeliwo szare,
c)  stopy aluminium,
d)  Ŝeliwo ciągliwe.

9. Pierwsza operacją tłoczenia jest:

a)  przetłaczanie.
b)  wytłaczanie.
c)  dotłaczanie.
d)  wygniatanie.

10. Do operacji wycinania lub dziurkowania stosuje się najczęściej prasy

a)  korbowe.
b)  hydrauliczne.
c)  mimośrodowe.
d)  kolanowe.

11. Nagrzewanie polega na

a)  ciągłym lub stopniowym podwyŜszaniu temperatury przedmiotu,
b)  podwyŜszaniu temperatur przedmiotu do wartości pośredniej,
c)  podwyŜszaniu temperatury przedmiotu,
d)  podwyŜszaniu temperatury przedmiotu od wartości pośredniej do docelowej.

12. Chłodzenie polega na

a) obniŜaniu temperatury przedmiotu do wartości wyŜszej niŜ zamierzona końcowa

temperatura chłodzenia,

b)  obniŜaniu temperatury przedmiotu do temperatury otoczenia lub innej.
c)  obniŜaniu temperatury przedmiotu od wartości pośredniej do docelowej.
d)  wytrzymywaniu  przedmiotu  w  temperaturze  podchładzania  lub  w  temperaturze

końca chłodzenia ciągłego.

13. Obróbka cieplno-chemiczna polega na

a) wyŜarzaniu normalizującym przedmiotu.
b) wzbogaceniu w węgiel lub azot powierzchniowej warstwy przedmiotu z miękkiej

stali.

c) ulepszaniu cieplnym materiału.
d) cięciu i gięciu metali.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14. Spawanie powinno odbywać się płomieniem

a)  utleniającym.
b)  nawęglającym.
c)  redukcyjnym.
d)  stałym.

15. Przy metodzie spawania w lewo palnik przesuwa się

a)  z prawej strony do lewej.
b)  z lewej strony do prawej.
c)  z lewej strony do dołu.
d)  nie ma znaczenia w którą stronę.

16. Korozja chemiczna polega na niszczącym działaniu

a)  elektrolitów.
b)  kwasów.
c)  gazów lub cieczy.
d)  zasad.

17. Korozja atmosferyczna powstaje, gdy wilgotność powietrza wynosi

a)  70%
b)  50%
c)  35%
d)  65%

18. Oksydowanie polega na wytwarzaniu na powierzchni stali warstwy

a)  siarczków miedzi.
b)  tlenków Ŝelaza.
c)  fosforanów Ŝelaza.
d)  tlenków aluminium.

19. Obsługa która występuje tylko jeden raz w całym okresie eksploatacji urządzenia to

obsługa
a)  wielokrotna.
b)  jednokrotna.
c)  techniczna.
d)  organizacyjna.

20. Proces niszczenia całej powierzchni metalu ze stałą prędkością nazywa się korozją

a)  wŜerową.
b)  równomierną.
c)  selektywną.
d)  międzykrystaliczną.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko...................................................................................................................

Rozpoznawanie materiałów i podstawowych technik wytwarzania

Zakreśl poprawną odpowiedź.

Zadania

Odpowiedzi

Punkty

Razem: