MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Leon Zujko
Rozró\
nianie cech charakterystycznych obróbki cieplnej,
cieplno-chemicznej, plastycznej i odlewnictwa 722[02].O1.06
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
mgr in\
. Gra\
yna Uhman
mgr in\
. Regina Mroczek
Opracowanie redakcyjne:
mgr in\
. Paweł Krawczak
Konsultacja:
mgr Małgorzata Sienna
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 722[02].O1.06
 Rozró\
nianie cech charakterystycznych obróbki cieplnej, cieplno-chemicznej, plastycznej
i odlewnictwa , zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu operator
obrabiarek skrawajÄ…cych
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREÅšCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Podstawy obróbki cieplnej 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 11
4.1.3. Ćwiczenia 12
4.1.4. Sprawdzian postępów 12
4.2. Wykonywanie obróbki cieplnej 14
4.2.1. Materiał nauczania 14
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 17
4.2.3. Ćwiczenia 17
4.2.4. Sprawdzian postępów 18
4.3. Wiadomości podstawowe o obróbce cieplno-chemicznej 19
4.3.1. Materiał nauczania 19
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 21
4.3.3. Ćwiczenia 22
4.3.4. Sprawdzian postępów 22
4.4. Podstawy obróbki plastycznej 23
4.4.1. Materiał nauczania 23
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 33
4.4.3. Ćwiczenia 33
4.4.4. Sprawdzian postępów 34
4.5. Podstawy odlewnictwa 35
4.5.1. Materiał nauczania. 35
4.5.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 44
4.5.3. Ćwiczenia 45
4.5.4. Sprawdzian postępów 45
5. Sprawdzian osiągnięć 46
6. Literatura 50
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy dotyczącej obróbki cieplnej
i ciepln-ochemicznej, plastycznej i odlewnictwa.
W poradniku zamieszczono:
- wymagania wstępne  wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć ju\

ukształtowane, abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,
- cele kształcenia  wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy
z poradnikiem,
- materiał nauczania  wiadomości teoretyczne niezbędne do osiągnięcia zało\
onych
celów kształcenia,
- zestaw pytań sprawdzających, czy opanowałeś ju\
podane treści,
- ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz
ukształtować umiejętności praktyczne,
- sprawdzian postępów,
- sprawdzian osiągnięć, przykładowy  zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie materiału całej jednostki modułowej,
- literaturę uzupełniającą.
Gwiazdka oznaczono pytania i ćwiczenia, których rozwiązanie mo\
e Ci sprawiać
trudności. W razie wątpliwości zwróć się o pomoc do nauczyciela.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
722[02].O1
Techniczne podstawy
zawodu
722[02].O1.01
Przestrzeganie przepisów
bezpieczeństwa i higieny pracy,
ochrony przeciwpo\
arowej
i ochrony środowiska
722[02].O1.03 722[02].O1.04
722[02].O1.02
Wykonywanie rysunków
Wykonywanie pomiarów
Posługiwanie się
części maszyn
warsztatowych
dokumentacjÄ… technicznÄ…
z wykorzystaniem programu
CAD
722[02].O1.05 722[02].O1.07
722[02].O1.06
Dobieranie materiałów Rozpoznawanie części
Rozró\
nianie cech
konstrukcyjnych, maszyn, mechanizmów
charakterystycznych
narzędziowych i urządzeń transportu
obróbki cieplnej, cieplno-
i eksploatacyjnych wewnątrzzakładowego
chemicznej, plastycznej
i odlewnictwa
Schemat układu jednostek modułowych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WST
PNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
 stosować układy SI,
 przeliczać jednostki,
 posługiwać się pojęciami z zakresu fizyki, chemii, materiałoznawstwa oraz metalurgii
procesów,
 korzystać z ró\
nych z
ródeł informacji,
 u\
ytkować komputer,
 współpracować w grupie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAA
CENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
 zinterpretować podstawowe prawa i zjawiska fizyczne wykorzystywane w procesach
obróbki cieplnochemicznej, odlewania i obróbki plastycznej,
 wyjaśnić procesy obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej,
 scharakteryzować hartowanie,
 scharakteryzować odpuszczanie,
 scharakteryzować wy\
arzanie,
 scharakteryzować obróbkę cieplno-chemiczną,
 sklasyfikować metody odlewania,
 scharakteryzować proces wykonywania części maszyn metodami odlewania,
 sklasyfikować obróbkę plastyczną metali,
 scharakteryzować proces wykonywania części maszyn za pomocą obróbki plastycznej,
 określić wady i zalety wykonywania części maszyn metodami odlewania i za pomocą
obróbki plastycznej,
 posłu\
yć się Polskimi Normami, dokumentacją technologiczną oraz katalogami,
 zastosować zasady bezpieczeństwa pracy oraz ochrony przeciwpo\
arowej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA
NAUCZANIA
4.1. Podstawy obróbki cieplnej
4.1.1. Materiał nauczania
We współczesnej technice istnieje wymóg zmniejszania cię\
aru i objętości
(materiałochłonności) wyrobów przemysłowych przy zachowaniu lub zwiększaniu ich
efektów technicznych. Powstały przesłanki do poszukiwania nowych tworzyw
konstrukcyjnych o wymaganych właściwościach, a tak\
e nadawania im takich właściwości
w procesach produkcyjnych. Jednym z takich procesów produkcyjnych jest obróbka cieplna,
która jest zabiegiem lub połączeniem zabiegów cieplnych, pod wpływem, których zmienia się
w stanie stałym struktura stopów, a tym samym ich właściwości mechaniczne, fizyczne
i chemiczne. Obrabiać cieplnie mo\
na przedmioty wykonane ze stopów \
elaza, ze stopów
metali nie\
elaznych, a tak\
e z czystych metali. Obróbka cieplna jest najczęściej jedną
z końcowych operacji procesu technologicznego gotowego wyrobu. Niekiedy obróbkę cieplną
stosuje się w celu ułatwienia obróbki plastycznej lub skrawaniem i wtedy występuje ona
odpowiednio wcześniej.
Istotę obróbki cieplnej stali stanowią zmiany struktury zachodzące podczas zabiegów
cieplnych, a które zale\
ne są od temperatury i czasu trwania zabiegów. W ich wyniku
następuje zmiana budowy wewnętrznej materiału (bez celowej zmiany jego składu
chemicznego), następstwem, której jest zmiana właściwości mechanicznych.
Przez zabieg cieplny rozumiemy cykl zmian temperatury rozpoczynający się i kończący
w temperaturze otoczenia. Składa się on z trzech etapów: nagrzewania, wygrzewania
i chłodzenia. Zabiegi cieplne mogą się ró\
nić między sobą szybkością nagrzewania
i chłodzenia oraz wysokością temperatury i czasem wygrzewania. Obróbka cieplna polega na
nagrzewaniu materiału do odpowiedniej temperatury, wygrzewaniu go w tej temperaturze
przez określony czas a następnie jego chłodzeniu z odpowiednią szybkością. Taki obraz
procesu obróbki cieplnej mo\
na przedstawić na wykresie we współrzędnych temperatura 
czas (rys. 1).
Rys. 1. Wykres zmian temperatury w procesie obróbki cieplnej [8].
Zabiegi, podczas których niezale\
nie od wysokości temperatury wygrzewania kończą się
powolnym chłodzeniem, nazywa się wy\
arzaniem.
Zabiegi, które kończą się szybkim chłodzeniem (oziębianiem) nazywa się hartowaniem,
je\
eli uprzednio wskutek nagrzewania występował w stali austenit.
W czasie wygrzewania wyrównuje się temperatura w objętości całego przedmiotu
i zachodzą określone przemiany fazowe lub strukturalne. Często proces nagrzewania
i wygrzewania określa się jednym pojęciem  grzanie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
Grzanie mo\
e być przeprowadzane w sposób ciągły lub stopniowy. Nie zawsze jest
wymagane grzanie całego przedmiotu, często obrabiamy cieplnie tylko jakiś fragment
przedmiotu lub nawet tylko określoną powierzchnię. Będziemy więc wyró\
niać grzanie
całkowite, częściowe i powierzchniowe.
Poprawny proces grzania powinien być szybki, ale równocześnie powinien zapewniać
równomierność grzania by nie spowodować uszkodzenia grzanego przedmiotu.
Do grzania przedmiotów stosuje się ró\
nego typu piece ogrzewane prÄ…dem elektrycznym,
gazem, rzadziej ropą. Niektóre piece, np. muflowe, mają tzw. atmosferę ochronną
zabezpieczajÄ…cÄ… powierzchniÄ™ grzanego przedmiotu przed niekorzystnymi zmianami
(utlenianie, odwęglanie). Na rys. 2 podano przykłady pieców do nagrzewania. Od rodzaju
i typu pieca zale\
y szybkość i równomierność nagrzewania. Największą szybkość
nagrzewania i jednocześnie największą równomierność grzania mo\
na zapewnić stosując
piece kąpielowe z kąpielą solną lub metalową. Do najnowszych rozwiązań nale\
Ä… piece
pró\
niowe. Najczęściej stosuje się je do hartowania i wy\
arzania. Przedmioty obrabiane
w piecach pró\
niowych mniej się odkształcają w porównaniu z tradycyjnymi sposobami
obróbki. Powierzchnia przedmiotu jest całkowicie zabezpieczona przed utlenianiem,
odwęglaniem i innymi niepo\
ądanymi zjawiskami. Unika się kłopotliwego czyszczenia
przedmiotu.
Rys. 2. Schematy pieców do nagrzewania: a) z wysuwanym trzonem, b) kąpielowego [8].
Chłodzenie polega na obni\
aniu temperatury obrabianych cieplnie przedmiotów od
temperatury wygrzewania do temperatury otoczenia (najczęściej). Chłodzenie do temperatury
ni\
szej, więc poni\
ej 0°C, nazywa siÄ™ wymra\
aniem. Przy szybkim obni\
aniu temperatury
mówimy, \
e przedmiot jest oziębiany, przy powolnym, naturalnym  studzony. Chłodzenie
mo\
e być przeprowadzane jako ciągłe, przerywane i stopniowe. Chłodzenie ciągłe
przeprowadza się w jednym ośrodku chłodzącym, np. w powietrzu lub w kąpieli, i jest
najprostszym i najczęściej stosowanym sposobem chodzenia. Chłodzenie przerywane polega
na obni\
aniu temperatury do pewnej wartości pośredniej; po jej osiągnięciu przedmiot
przenosi się do innego ośrodka o innej prędkości chłodzenia. Chłodzenie stopniowe polega na
obni\
aniu temperatury do wartości pośredniej i przetrzymywaniu w tej temperaturze przez
pewien czas wystarczający do wyrównania temperatury w przedmiocie lub zajścia
określonych przemian. Ośrodkami chłodzącymi mogą być gazy (powietrze atmosferyczne),
ciecze  tzw. kąpiele hartownicze (woda, oleje, kąpiele solne, ołowiowe) i ciała stałe (płyty
miedziane, stalowe). Przy chłodzeniu ( równie\
nagrzewaniu) jest po\
ądana równomierna
zmiana temperatury w całej chłodzonej masie materiału, poniewa\
zbyt du\
a ró\
nica
temperatur mo\
e wywołać naprę\
enia osłabiające a w skrajnym przypadku mogą
spowodować nawet jego zniszczenie.
Wartość temperatury, czas wygrzewania i szybkość chłodzenia zale\
ą od rodzaju obróbki
cieplnej i od materiału. Je\
eli dla danego materiału będziemy zmieniać te parametry
(temperaturę, czas, szybkość), to skutki obróbki będą ró\
ne.
Rozró\
nia się trzy podstawowe rodzaje obróbki cieplnej: wy\
arzanie, hartowanie
i przesycanie. Aby zrozumieć ich istotę, zapoznamy się z przemianami, jakie zachodzą w stali
w czasie ogrzewania i chłodzenia.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
Przemiany w stali podczas grzania
Właściwości stali zale\
ą od jej składu chemicznego i charakteru budowy. W celu
zrozumienia przemian, jakie następują w stalach podczas obróbki cieplnej, nale\
y
przeanalizować wykres równowagi faz stopów \
elazo-węgiel. Na rys. 3 pokazano część
wykresu \
elazo-cementyt; obejmuje on stale w zakresie przemian w stanie stałym. Na
podstawie tego wykresu mo\
na określić zmiany, jakie zachodzą w stalach w stanie stałym
podczas powolnego nagrzewania oraz ich strukturę. śelazo będące podstawowym
składnikiem stopu mo\
e występować w dwóch odmianach alotropowych:
- \
elazo ą (Feą), jest trwała do temperatury 910 oC (punkt G),
- \
elazo ł(Feł) występujące powy\
ej tej temperatury trwałe do temperatury 1401oC.
Zarówno w \
elazie ą, jak i ł rozpuszcza się w stanie stałym węgiel. Roztwór stały węgla
w \
elazie ą nazywa się ferrytem, a roztwór stały węgla w \
elazie Å‚ austenitem. Temperatura
powstawania austenitu zale\
y od zawartości węgla i jest określona na wykresie linią GSE(A3,
Acm), a jej najni\
sza wartość 723oC występuje przy zawartości węgla 0,80 % C. Węgiel, który
nie wchodzi do roztworu tworzy cementyt ( węglik \
elaza Fe3C), który jest bardzo twardy, ale
kruchy.
Punkt S zwany eutektoidalnym, dzieli stale pod względem budowy na stale o zawartości
węgla poni\
ej 0,80% (podeutektoidalne) i stale o zawartości węgla powy\
ej 0,80%
(nadetektoidalne).
Stale o małej zawartości węgla mają strukturę, w skład, której wchodzi ferryt i perlit
(mieszanina eutektoidalna ferrytu i cementytu), natomiast stale nadetektoidalne wykazujÄ…
w strukturze obecność du\
ej ilości perlitu oraz cementytu.
Rys. 3. Cześć układu równowagi \
elazo-cementyt [9].
W uproszczeniu mo\
na przyjąć, \
e ogrzewanie do temperatury 723°C (linia A1) nie
powoduje zmian w budowie wewnÄ™trznej stali. Po przekroczeniu temperatury 723°C.
następuje powolna przemiana perlitu w austenit. Przy dalszym podwy\
szeniu temperatury
w stalach podeutektoidalnych ( zawiera < 0,8% węgla) w austenicie rozpuszcza się ferryt,
a w stalach nadeutektoidalnych (zawierających >0,8% węgla)  cementyt. Powy\
ej linii A3,
dla stali podeutektoidalnych i powy\
ej linii Acm dla stali nadeutektoidalnych istnieje tylko
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
austenit. Opisane przemiany zachodzą dość wolno. Właśnie w celu zapewnienia czasu
wystarczającego dla pełnego zajścia odpowiedniej przemiany stosuje się wygrzewanie
Poza przemianami fazowymi i strukturalnymi obróbka cieplna mo\
e spowodować zmianę
wielkości ziarn. Z zasady po\
Ä…dana jest budowa drobnoziarnista, gdy\
zapewnia ona wy\
szÄ…
udarność stali. Podczas przemiany perlitu w austenit zawsze, niezale\
nie od wielkości ziaren
perlitu, powstajÄ… drobne ziarna austenitu. Dalsze podwy\
szanie temperatury sprzyja zanikaniu
granic pomiędzy niektórymi ziarnami, następuje rozrost ziaren. Skłonność do rozrostu ziaren
zale\
y od składu chemicznego stali. W stalach zwanych gruboziarnistymi rozrost ziaren
następuje prawie zaraz po przekroczeniu temperatury A1, w stalach zwanych
drobnoziarnistymi drobne ziarna utrzymują się do pewnej temperatury często znacznie
wy\
szej od temperatury przemiany A1 dopiero po jej osiągnięciu następuje gwałtowny rozrost
ziaren.
Rys. 4. Schemat zmiany wielkości ziarna podczas nagrzewania i chłodzenia stali eutektoidalnej [6].
Przemiana odwrotna  austenitu w perlit, a więc zachodząca podczas chłodzenia, nie
powoduje zmiany wielkości ziarna. Z drobnoziarnistego austenitu otrzymujemy po
przemianie drobnoziarnisty perlit, z gruboziarnistego austenitu  gruboziarnisty perlit
(rys. 4).
Przemiany w stali podczas chłodzenia
Jak pamiętamy podczas chłodzenia, po wydzieleniu się z austenitu ferrytu (poczynając od
przemiany A3, dla stali podeutektoidalnych) lub cementytu (poczynajÄ…c od przemiany Acm dla
stali nadeutektoidalnych) z pozostałego austenitu zawierającego 0,8% C w stałej temperaturze
przemiany A1 następuje wykrystalizowanie mieszaniny płytek cementytu i ferrytu  powstaje
perlit.
Wykrystalizowanie płytek cementytu wymaga znacznych przesunięć atomów, a więc
konieczny jest odpowiedni czas dla ich uformowania. Związek pomiędzy czasem,
temperaturÄ… i charakterem przemiany przedstawia siÄ™ na wykresach zwanych wykresami CTP
lub te\
 ze względu na kształt krzywych  wykresami C (rys. 5). Na tych wykresach krzywa
oznaczana symbolem p określa początek przemiany austenitu w perlit, krzywa oznaczana
symbolem k określa koniec tej przemiany. Naniesione na ten wykres linie oznaczone
symbolem u określają ró\
ne szybkości chłodzenia
Opisana poprzednio przemiana austenitu na perlit płytkowy zachodzi przy powolnym
chłodzeniu, oznaczonym na wykresie symbolem u1 Przy większych szybkościach chłodzenia
(v2) cementyt nie zdÄ…\
y uformować się w postaci wyraz
nych płytek i krystalizuje się
w postaci drobnych ziarn  powstaje struktura zwana perlitem drobnym. Chłodząc
z szybkością u3 otrzymujemy bardzo drobny cementyt, wykrywalny dopiero przy obserwacji
zgładu pod mikroskopem elektronowym. Taką strukturę, zło\
onÄ… z bardzo drobnego
cementytu i ferrytu, nazywa się bainitem górnym. Przy sposobie chłodzenia określonym linią
v4, otrzymuje się charakterystyczne igły widoczne pod mikroskopem metalograficznym. Igły
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
te składają się z bardzo drobnych płytek cementytu i ferrytu. Strukturę taką nazywa się
bainitem dolnym. Wszystkie struktury otrzymane po tych przemianach, a wiec struktura
perlitu i struktura bainitu, składają się z dwóch faz: cementytu i ferrytu.
Przemiana austenitu na perlit jest przemianÄ… dyfuzyjnÄ…. (dyfuzja  proces
rozprzestrzeniania się cząsteczek w gazie, cieczy lub ciałach stałych pod wpływem ró\
nicy
ciśnień parcjalnych). Im większe przechłodzenie, tym wolniej przebiega dyfuzja. Przy
szybkości chłodzenia większej od szybkości krytycznej (v5 = vkr) przemiana dyfuzyjna nie
zdÄ…\
y zajść. Natomiast w pewnej bardzo niskiej temperaturze zachodzi zupełnie inna,
bezdyfuzyjna przemiana austenitu na strukturÄ™ jednofazowÄ…, zwanÄ… martenzytem. PoczÄ…tek
tej przemiany określa na wykresie linia Ms. Martenzyt jest silnie przesyconym roztworem
węgla w \
elazie ą (Feą). Objętość martenzytu jest większa ni\
objętość austenitu. Powoduje
to powstanie w materiale naprÄ™\
eń ściskających i przyczynia się do zahamowania przemiany
austenitu na martenzyt. Pozostały austenit nazywa się austenitem szczątkowym; mo\
na
zmniejszyć jego ilość przez dalsze obni\
enie temperatury.
Rys. 5. Wykres przemian przechłodzonego austenitu [1].
Na poło\
enie krzywych C i linii Ms i Mf zasadniczy wpływ ma zawartość węgla i udział
pierwiastków stopowych. Przy małej zawartości węgla trwałość austenitu jest bardzo mała,
początek przemiany austenitu na perlit zachodzi po bardzo krótkim czasie. Krytyczna
szybkość chłodzenia (najmniejsza szybkość chłodzenia, przy której z austenitu o danej
zawartości węgla powstaje martenzyt) jest bardzo du\
a.
W stalach o zawartości poni\
ej 0,2% C praktycznie stosowane sposoby chłodzenia nie
zapewniają osiągnięcia prędkości krytycznej koniecznej dla uzyskania struktury
martenzytycznej. Dlatego stali tych nie hartuje się. Wzrost zawartości węgla, a tak\
e dodanie
do stali takich pierwiastków, jak nikiel, chrom, wolfram i molibden  powodują opóz
nienie
początku przemiany austenitu na perlit i zmniejszenie krytycznej szybkości chłodzenia.
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Co stanowi istotę obróbki cieplnej?
2. Jakie przemiany zachodzÄ… w stali podczas nagrzewania i wygrzewania?
3. Jak się zmienia wielkość ziarna podczas nagrzewania stali eutektoidalnej?
4. Jakie zmiany struktury zachodzą w stali podczas chłodzenia?
5. Jaki wpływ na strukturę stali ma szybkość chłodzenia podczas obróbki cieplnej?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wyznacz temperaturÄ™ przemiany austenitycznej dla stali niestopowej 15(C15), 25 (C25),
45 (C45), na podstawie wykresu Fe-C.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zidentyfikować stal niestopową 15(C15), 25 (C25), 45 (C45),
2) zidentyfikować zachodzące przemiany podczas nagrzewania stali i jej wygrzewania,
3) wyznaczyć temperaturę przemiany austenitycznej na podstawie wykresu Fe-C,
4) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
5) dokonać oceny,
6) zapisać wyniki przeprowadzonego ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- wykres Fe-C,
- PN,
- literatura,
- filmy dydaktyczne,
- foliogramy.
Ćwiczenie 2
Wyznacz przemiany strukturalne zachodzÄ…ce podczas nagrzewania, wygrzewania
i chłodzenia dla stali podeutektoidalnej, etektoidalnej i nadetektoidalnej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zidentyfikować stal podeutektoidalną, etektoidalną i nadetektoidalną na wykresie Fe-C,
2) określić przemiany zachodzące podczas nagrzewania stali i jej wygrzewania oraz podczas
chłodzenia,
3) wyznaczyć temperaturę przemiany na podstawie wykresu Fe-C,
4) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
5) dokonać oceny,
6) zapisać wyniki przeprowadzonego ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- wykre Fe-C,
- PN,
- literatura,
- foliogramy.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wyjaśnić istotę obróbki cieplnej?
2) rozró\
nić przemiany strukturalne zachodzące w stali podczas
nagrzewania i wygrzewania?
3) wyjaśnić, jakie zmiany strukturalne zachodzą w stali podczas
chłodzenia?
4) scharakteryzować zabiegi stosowane w obróbce cieplnej?
5) rozró\
nić materiały, które mo\
na poddawać obróbce cieplnej?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
4.2. Wykonywanie obróbki cieplnej
4.2.1. Materiał nauczania
Wy\
arzanie
Wy\
arzanie polega na nagrzaniu stopu do określonej temperatury (rys. 6), wygrzewaniu
w tej temperaturze i powolnym chłodzeniu (studzeniu). Fazy otrzymane po tej obróbce są
zgodne ze stanem równowagi stopu.
Rozró\
nia się następujące rodzaje wy\
arzania: ujednorodniające, normalizujące, zupełne,
zmiękczające, odprę\
ajÄ…ce, rekrystalizujÄ…ce i odpuszczajÄ…ce (wy\
arzanie odpuszczajÄ…ce,
zwane odpuszczaniem, stosuje siÄ™ po hartowaniu).
Rys. 6. Zakresy temperatur wy\
arzania i hartowania stali [5].
Wy\
arzanie ujednorodniające (homogenizowanie) powoduje usunięcie niejednorodności
chemicznej ziaren roztworu stałego i częściowo faz wydzielonych na granicach ziarn.
Stosowane jest do wy\
arzania wlewków i odlewów staliwnych.
Wy\
arzanie normalizujące (normalizowanie) stosuje się w celu uzyskania równomiernej
i rozdrobnionej struktury. Polega na nagrzaniu stali do temperatury o 30 50°C powy\
ej A1
lub Acm (w zale\
ności od tego, czy stal jest podeutektoidalna, czy nadeutektoidalna),
wygrzewaniu w tej temperaturze przez czas niezbędny do stworzenia struktury austenitycznej
i następnie chłodzeniu w spokojnym powietrzu. Normalizowanie polepsza właściwości
mechaniczne stali, bywa te\
stosowane jako obróbka przygotowująca do hartowania czy do
ratowania stali przegrzanych.
Wy\
arzanie zupełne jest właściwie odmianą wy\
arzania normalizującego, ró\
ni siÄ™ od
niego tylko powolniejszym chłodzeniem, początkowo razem z piecem, a następnie
w spokojnym powietrzu. Po wy\
arzaniu zupełnym stal odznacza się dobrą ciągliwością, małą
twardością i dobrą obrabialnością.
Wy\
arzanie zmiękczające (sferoidyzujące) polega na wygrzewaniu stali w temperaturze
30÷50°C. Powy\
ej A1 i chłodzeniu z przetrzymaniem w stałej temperaturze nieco poni\
ej A1
lub (częściej) na wahadłowym podgrzewaniu do temperatury powy\
ej A1 i studzeniu do
temperatury poni\
ej A1 (od 680°C do 740°C). NastÄ™puje przerywanie siatki cementytu
i formowanie tzw. cementytu kulkowego występującego na tle ferrytu. Taki proces nazywa
siÄ™ sferoidyzacjÄ…. Powoduje ona obni\
enie twardości, zwiększenie elastyczności i poprawę
obrabialności stali.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
Wy\
arzanie odprÄ™\
ajÄ…ce ma na celu zmniejszenie naprÄ™\
eń własnych powstających
w czasie odlewania, kucia, spawania, obróbki plastycznej na zimno czy nawet podczas
zgrubnego skrawania. W czasie tej obróbki temperatura wygrzewania stali powinna być
ni\
sza od temperatury rekrystalizacji, w której mogłyby zachodzić przemiany fazowe lub
strukturalne. Chłodzenie powinno być powolne, przewa\
nie wraz z piecem.
Wy\
arzanie rekrystalizujące stosuje się w celu usunięcia skutków zgniotu wywołanego
obróbką plastyczną na zimno. Wymaga nagrzania do temperatury wy\
szej od temperatury
rekrystalizacji.
Hartowanie
Hartowanie polega na nagrzaniu stali o 30 50oCpowy\
ej temperatury przemiany A1 lub
A1,3 (rys. 6), wygrzaniu w tej temperaturze a\
do otrzymania struktury austenitycznej
(w stalach podeutektoidalnych) lub austenityczno-cementytowej (w stalach
nadeutektoidalnych), a następnie na oziębianiu z szybkością najczęściej większą od szybkości
krytycznej. Celem tej obróbki cieplnej jest uzyskanie bardzo twardej struktury
martenzytycznej. Twardość martenzytu w zale\
ności od zawartości węgla wynosi
40 64 HRC. Stosowane są równie\
odmiany hartowania dajÄ…ce struktury bainityczne, na
przykład hartowanie z przemianą izotermiczną.
W zale\
ności od sposobu chłodzenia rozró\
nia się hartowanie zwykłe, przerywane,
stopniowe i z przemianą izotermtczną (izotermiczne). Dla oziębiania stali niestopowych
o zawartości 0,45 65% C odznaczających się bardzo du\
ą szybkością krytyczną, stosuje się
wodę. Stale o większej zawartości węgla z dodatkiem na przykład chromu, niklu, wolframu
mo\
na chłodzić w oleju lub nawet w strumieniu sprę\
onego powietrza. Szybkość chłodzenia
w hartowanym przedmiocie jest największa na powierzchni i maleje w kierunku rdzenia. Przy
odpowiednio du\
ych przekrojach materiał jest zahartowany tylko do pewnej głębokości, dalej
w głąb tworzą się w kolejności struktury bainityczne i perlityczne. Zdolność do hartowania
w głąb nazywa się hartownością. W zale\
ności od mo\
liwej do uzyskania grubości warstwy
zahartowanej rozró\
nia się stale głęboko i płytko hartujące się. Hartowność stali znacznie
podwy\
szajÄ… chrom i nikiel.
W wielu przypadkach celem obróbki cieplnej jest uzyskanie tylko twardej odpornej na
ścieranie powierzchni przy zachowaniu w miarę ciągliwego rdzenia. Stosuje się wtedy
hartowanie powierzchniowe. Polega ono na bardzo szybkim nagrzaniu warstwy
powierzchniowej i szybkim chłodzeniu jej w wodzie lub powietrzu tak, \
e hartuje siÄ™ tylko ta
warstwa materiału, która osiągnęła temperaturę hartowania. W zale\
ności od sposobu
nagrzewania warstwy wierzchniej rozró\
nia siÄ™ hartowanie powierzchniowe:
- płomieniowe  z nagrzewaniem warstwy wierzchniej od płomienia gazu (rys. 7a),
- indukcyjne  z nagrzewaniem warstwy wierzchniej za pomocą szybkozmiennych prądów
indukcyjnych (rys. 7b),
- kÄ…pielowe  z nagrzewaniem warstwy wierzchniej przez zanurzenie w nagrzanej do
odpowiedniej temperatury kÄ…pieli solnej lub metalowej.
Głębokość warstwy zahartowanej po hartowaniu powierzchniowym zwykle wynosi
0,4 2 mm.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
Rys. 7. Hartowanie: a) płomieniowe, b) indukcyjne, 1) przedmiot hartowany, 2) warstwa nagrzewana.
3) warstwa zahartowana, 4) palnik, 5) wzbudnik, 6) urządzenie do chłodzenia [8].
Odpuszczanie
Odpuszczanie stosuje się do przedmiotów uprzednio zahartowanych. Polega ono na
nagrzaniu (rys. 7) zahartowanej stali do temperatury poni\
ej przemiany A1, wygrzaniu w tej
temperaturze i schłodzeniu (najczęściej z dowolną szybkością). Stal o strukturze
martenzytycznej jest bardzo twarda, ale te\
krucha i mało plastyczna. Ponadto hartowanie
powoduje powstanie często bardzo znacznych naprę\
eń wewnętrznych. Celem odpuszczania
jest właśnie złagodzenie tych negatywnych skutków hartowania kosztem niezbyt du\
ego
obni\
enia twardości. Rozró\
nia siÄ™ odpuszczanie:
- niskie, przeprowadza się je w zakresie temperatur 150 250oC w celu usunięcia naprę\
eń
hartowniczych, przy zachowaniu wysokiej twardości i wytrzymałości. Wskutek podgrzania
stali następuje zamiana austenitu szczątkowego na martenzyt, który równocześnie zamienia
siÄ™ na martenzyt regularny, zwany te\
martenzytem odpuszczania,
- Å›rednie, prowadzi siÄ™ je w zakresie temperatur 350 450°C co pozwala na utrzymanie
dość wysokiej granicy sprę\
ystości i twardości materiału przy dostatecznej plastyczności.
Następuje zamiana struktury martenzytycznej na bardzo drobną strukturę perlityczną,
- wysokie, przeprowadza siÄ™ je w temperaturze wy\
szej od 500°C, ale ni\
szej od
temperatury przemiany A1. Wytworzony w tym zakresie temperatur perlit składa się
z bardzo drobnego cementytu kulkowego i ferrytu. Odpuszczanie wysokie powoduje
wzrost ciągliwości i udarności materiału przy dostatecznie du\
ej wytrzymałości.
Odpuszczanie wysokie prowadzi do znacznego zmniejszenia twardości warstwy
wierzchniej i nieznacznego w głębi materiału, w efekcie występuje wyrównanie twardości
w całym przekroju. Stale po wysokim odpuszczaniu odznaczają się korzystnym zestawieniem
właściwości wytrzymałościowych i plastycznych. Hartowanie w połączeniu z odpuszczaniem
wysokim lub średnim nazywa się często ulepszaniem cieplnym.
Przesycanie stali
Często roztwory stałe występujące w stopach metali przy obni\
aniu ich temperatury
wykazują zmniejszenie zdolności do rozpuszczania jednego składnika w drugim. Na przykład
\
elazo ą maksymalną ilość atomów węgla mo\
e przyjąć do swojej sieci w temperaturze
723°C. Ta graniczna rozpuszczalność wynosi 0,02%. Z wykresu równowagi \
elazo-cementyt
wynika, \
e przy chłodzeniu (powolnym) ferryt będzie ubo\
ał w węgiel, będzie się wydzielać
nowa faza  kryształy cementytu trzeciorzędowego. Je\
eli zastosujemy chłodzenie o du\
ej
szybkości, to węgiel nie zdą\
y wykrystalizować się w postaci cementytu i pozostanie w sieci
\
elaza Ä…. Powiemy, \
e powstał roztwór przesycony. Fazowo jest on niezgodny z fazami
istniejącymi w stanie równowagi w temperaturze otoczenia, zgodny jest natomiast z fazami
istniejącymi w temperaturze wygrzewania. Istotą przesycania jest więc uzyskanie
w temperaturze otoczenia struktury odpowiadajÄ…cej fazowo temperaturze odpowiednio
wy\
szej. W tym celu stop nagrzewa siÄ™ powy\
ej temperatury określonej krzywą granicznej
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
rozpuszczalności, wygrzewa w tej temperaturze i następnie szybko schładza. Przesycanie stali
niskowęglowych zabezpiecza przed wydzieleniem na granicach ziarn ferrytu siatki kruchego
cementytu. Dzięki temu obróbka ta znacznie podwy\
sza właściwości plastyczne stali
i znajduje zastosowanie do blach przeznaczonych do głębokiego tłoczenia. Przesycanie
stosuje się równie\
do stali kwasoodpornych (stale o strukturze austenitycznej), a tak\
e do
stopów aluminium i niektórych stopów miedzi.
Wady obróbki cieplnej
Do najczęściej spotykanych wad przedmiotów obrobionych cieplnie mo\
na zaliczyć:
- miękkie plamy, stanowiące na powierzchni przedmiotu miejsca o znacznie obni\
onej
twardości,
- odwęglanie, polegające na zmniejszeniu zawartości węgla w przypowierzchniowej
warstwie przedmiotu, powodowanym chemicznym działaniem ośrodka,
- przegrzanie, którego skutkiem jest nadmierny rozrost ziarn materiału przedmiotu,
powodowany zbyt wysoką temperaturą lub zbyt długim czasem grzania,
- przepalanie, przejawiajÄ…ce siÄ™ znacznym przegrzaniem oraz nieodwracalnymi zmianami
na granicach ziarn,
- przewęglenie, polegające na nadmiernym nasyceniu węglem warstwy przypowierzchniowej
przedmiotu,
- utlenianie wewnętrzne, polegające na utlenianiu się warstwy przypowierzchniowej
przedmiotu wzdłu\
granic ziarn.
4.2.2 Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Na czym polega wy\
arzanie?
2. Jakie rozró\
niamy odmiany wy\
arzania?
3. Na czym polega hartowanie stali?
4. Na czym polega odpuszczanie?
5. Na czym polega przesycanie stali?
6. Jakie mogą wystąpić wady obróbki cieplnej?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Ustal temperaturÄ™ wy\
arzania normalizujÄ…cego dla stali 45 (C45), 40H(41Cr4), 18G2A
(P460N).
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) ustalić temperaturę wy\
arzania dla określonej stali i rodzaju zabiegu na podstawie
dostępnej literatury,
2) dokonać oceny,
3) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
4) zapisać wyniki.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- wykres Fe-C,
- literatura.
Ćwiczenie 2
Dobierz temperaturę hartowania i odpuszczania niskiego, środowisko chłodzące i sposób
chłodzenia dla przedmiotu wykonanego ze stali 45 (C45).
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) dobrać temperaturę hartowania,
2) dobrać temperaturę odpuszczania niskiego,
3) określić sposoby chłodzenia przy hartowaniu w zale\
ności od kształtu i wielkości
przedmiotu,
4) określić jak sprawdzić jakość wykonanego hartowania,
5) rozpoznać strukturę stali po hartowaniu i odpuszczaniu,
6) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7) zapisać wyniki przeprowadzonego ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- PN,
- filmy dydaktyczne, foliogramy,
- literatura.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wyjaśnić, na czym polega wy\
arzanie?
2) wyjaśnić, na czym polega hartowanie?
3) wyjaśnić, na czym polega odpuszczanie?
4) dobrać rodzaj wy\
arzanie?
5) dobrać temperaturę nagrzania do hartowania?
6) dobrać rodzaj odpuszczanie?
7) zastosować przepisy bhp, ppo\
. i ochrony środowiska podczas
obróbki cieplnej?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
4.3. Wiadomości podstawowe o obróbce cieplno-chemicznej
4.3.1. Materiał nauczania
Obróbka cieplno-chemiczna polega na zmianie składu chemicznego warstwy wierzchniej
materiału wskutek aktywnego oddziaływania środowiska na jego powierzchnie. Obok
temperatury występuje tu nowy czynnik obróbki  środowisko aktywne chemicznie. Podstawą
obróbki cieplno-chemicznej jest zjawisko dyfuzji, której intensywność rośnie wraz ze
wzrostem temperatury i czasu wygrzewania. Zjawisko dyfuzji polega na przenikaniu atomów
ze środowiska, na przykład węgla, azotu lub innych pierwiastków w głąb obrabianego
materiału.
Do najwa\
niejszych rodzajów obróbki cieplno-chemicznej nale\
ą: nawęglanie,
azotowanie, cyjanowanie (łączne nasycanie powierzchni węglem i azotem). Stosuje się
równie\
nasycanie warstwy wierzchniej takimi pierwiastkami, jak: aluminium, krzem, chrom,
bor i inne.
Nawęglanie stosuje się do elementów maszyn, od których wymaga się twardej, odpornej
na ścieranie powierzchni i ciągliwego rdzenia. Nawęglanie jest procesem polegającym na
dyfuzyjnym nasycaniu warstwy wierzchniej stali węglem w celu nadania jej zdolności do
hartowania. Nawęgla się stale o zawartości węgla nie przekraczającej 0,30% C. Sieć
przestrzenna \
elaza Ä… mo\
e pomieścić tylko niewielkie ilości węgla. Znacznie więcej węgla
mo\
e przyjąć sieć \
elaza ł. Dlatego przy nawęglaniu stal podgrzewa się powy\
ej przemiany
A3. Praktycznie, w zale\
ności od zawartości węgla w stali, przyjmuje się temperaturę
nawÄ™glania od 880°C do 940°C. Åšrodowisko sÅ‚u\
ące do nawęglania nazywa się
karboryzatorem i mo\
e być stałe, ciekłe lub gazowe. Czas nagrzewania zale\
y od
temperatury wygrzewania, aktywności środowiska nawęglającego i wymaganej grubości
warstwy nawęglania, którą przyjmuje się najczęściej od 0,5 do 2,5 mm. Podwy\
szanie
temperatury, a tak\
e wydłu\
anie czasu wygrzewania prowadzi do zwiększenia grubości
warstwy nawęglanej, ale powoduje te\
znaczny rozrost ziarn w całej objętości materiału.
W celu stworzenia struktury drobnoziarnistej po nawęglaniu nale\
y stal normalizować. Po
normalizowaniu przeprowadza się hartowanie. Temperatura hartowania powinna być większa
od przemiany A1,3 tj. około 750oC. W celu odprę\
enia stali po hartowaniu stosuje siÄ™ niskie
odpuszczanie w temperaturze okoÅ‚o 180°C. Zespół kolejno po sobie nastÄ™pujÄ…cych operacji
nawęglania, hartowania i odpuszczania jest nazywany węgloutwardzaniem cieplnym. Dla
mało odpowiedzialnych elementów maszyn po nawęglaniu mo\
na ograniczyć obróbkę
cieplnÄ… do hartowania. Nale\
y zaznaczyć, \
e nawęglanie bez hartowania warstwy nawęglanej
nie miałoby znaczenia praktycznego.
Azotowanie polega na nasyceniu wierzchniej warstwy stali azotem. W podwy\
szonej
temperaturze azot Å‚atwo wiÄ…\
e siÄ™ z \
elazem tworząc roztwory stałe i związki chemiczne.
W obecności takich dodatków stopowych jak aluminium, chrom i molibden tworzy z nimi
odpowiednie azotki. Azotki te odznaczajÄ… siÄ™ bardzo du\
ą twardością, większą od twardości
martenzytu. Proces azotowania znacznie utrudnia węgiel. Dlatego do azotowania nie nadają
się stale wysokowęglowe. Praktycznie azotowanie stosuje się do stali stopowych, szczególnie
do stali zawierajÄ…cych aluminium, gdy\
aluminium tworzy z azotem najtwardsze azotki.
Azotowanie przeprowadza siÄ™ zazwyczaj po ulepszaniu cieplnym (po hartowaniu
i odpuszczaniu) i po obrobieniu powierzchni na ostateczny wymiar. Przedmioty do
azotowania umieszcza się w specjalnych piecach, przez które przepływa amoniak, i wygrzewa
przez okoÅ‚o 30 godzin w temperaturze 520 540°C. Grubość warstewki nasyconej azotem
przewa\
nie nie przekracza 0,8 mm. Azotowanie prawie nie wpływa na zmianę wymiarów.
Powierzchnie azotowane odznaczajÄ… siÄ™ du\
ą odpornością na ścieranie i na korozję.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
Cyjanowanie (węgloazotowanie kąpielowe) jest to proces nasycania warstwy wierzchniej
węglem i azotem. W zale\
ności od temperatury obróbki intensywniejsze jest nawęglanie lub
azotowanie. W temperaturze 800 850°C zachodzi głównie nawÄ™glanie i wobec tego warstwa
nasycona wymaga hartowania. W temperaturze ni\
szej  ok. 500°C, dominuje azotowanie
i warstwa cyjanowana nie wymaga hartowania. Po cyjanowaniu w wysokich temperaturach
grubość warstwy dochodzi do 0,3 mm, w niskich temperaturach  tylko do 0,04 mm.
Cyjanowanie wymaga krótkiego czasu wygrzewania, przewa\
nie 20 30 minut. Powierzchnie
cyjanowane odznaczajÄ… siÄ™ przewa\
nie bardzo du\
ą twardością i odpornością na ścieranie.
Obróbkę tę stosuje się głównie do narzędzi skrawających i części przyrządów pomiarowych.
Najczęściej cyjanowanie przeprowadza się w ciekłych kąpielach stopionego cyjanku sodu
NaCN lub cyjanku wapna Ca(CN)2. Obecnie, stosuje się równie\
węgloazotowanie w gazach
zawierających węgiel i azot.
Obróbka cieplna stopów metali nie\
elaznych
Znaczne zmiany właściwości mechanicznych i innych uzyskuje się równie\
po
zastosowaniu obróbki cieplnej do stopów metali nie\
elaznych. Stopy aluminium z miedziÄ…,
a tak\
e z manganem i krzemem, uzyskują wysokie właściwości wytrzymałościowe dopiero
po obróbce cieplnej zwanej przesycaniem. Obróbka ta polega na podgrzewaniu stopu do
temperatury, w której składnik stopowy w odpowiednio większym stopniu rozpuszcza się
w aluminium, wygrzaniu w tej temperaturze, a następnie na szybkim oziębianiu w celu
zatrzymania tego składnika w roztworze. Taki roztwór jest roztworem przesyconym. Przez
pewien czas, rzędu kilku godzin, stop po przesycaniu wykazuje bardzo dobre właściwości
plastyczne, przy nie zmienionych właściwościach wytrzymałościowych. Czas ten
wykorzystuje się do prowadzenia obróbki plastycznej.
W stopie przesyconym, a więc niezgodnym z warunkiem równowagi, występują
tendencje do powrotu do stanu równowagi. Stop  przygotowuje się do wydzielenia fazy
przesycającej, koncentrując w pewnych miejscach sieci aluminium atomy składnika
przesycającego. Częściowo mo\
e nastąpić te\
wydzielenie fazy przesycajÄ…cej, ale o strukturze
innej ni\
w stanie równowagi. Przemianom tym towarzyszy wzrost naprę\
eń wewnętrznych,
co w efekcie powoduje znaczny wzrost właściwości wytrzymałościowych. Procesy takie
nazywa siÄ™ starzeniem. Starzenie w temperaturze otoczenia przebiega samorzutnie i nazywa
siÄ™ starzeniem naturalnym. Proces starzenia przebiegajÄ…cy w podwy\
szonej temperaturze
nazywa się starzeniem sztucznym. Po starzeniu stopy aluminium tracą dobre właściwości
plastyczne, a zyskują znacznie lepsze właściwości wytrzymałościowe.
Obróbkę cieplną polegającą na przesycaniu, a następnie starzeniu nazywa się
utwardzaniem dyspersyjnym. Podgrzanie stopu w ciÄ…gu 2 3 minut do temperatury 200°C
powoduje ponowne odzyskanie dobrych właściwości plastycznych i pogorszenie właściwości
wytrzymałościowych. Zjawisko to nazywa się nawrotem. W 2 3 godziny po podgrzaniu stop
znowu traci dobre właściwości plastyczne i zyskuje dobre właściwości wytrzymałościowe.
Do stopów aluminium stosuje się równie\
wy\
arzanie zmiękczające i rekrystalizujące.
Stopy magnezu z aluminium, cynkiem i innymi pierwiastkami równie\
obrabia siÄ™
cieplnie. Najczęściej stosuje się wy\
arzanie zmiękczające, ujednorodniające oraz utwardzanie
dyspersyjne.
Zabiegi obróbki cieplnej stosuje się równie\
do stopów miedzi. W celu zmniejszenia
wytrzymałości i poprawienia właściwości plastycznych stopów stosuje się wy\
arzanie
zmiękczające lub rekrystalizujące. Dla podwy\
szenia właściwości wytrzymałościowych
niektóre stopy, np. brązy, berylowe, poddaje się utwardzaniu dyspersyjnemu, Do brązów
aluminiowych (brÄ…zale) stosuje siÄ™ hartowanie i odpuszczanie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
Aluminiowanie, zwane inaczej aliterowaniem lub kaloryzowaniem, polega na
wprowadzeniu glinu do stali. Proces nasycania glinem odbywa siÄ™ w mieszaninie
sproszkowanego aluminium, tlenku aluminium i chlorku amonu w temperaturze okoÅ‚o 900°C.
Grubość warstwy wzbogaconej w glin zale\
y od czasu trwania procesu. Po 24 godzinach
osiąga się warstwę grubości 1 mm, zawierającą około 50% Al.
Aluminiowaniu poddaje siÄ™ przedmioty przeznaczone do pracy w podwy\
szonej
temperaturze w atmosferze utleniającej. Utworzona na warstwie aluminium warstwa tlenków
chroni metal podło\
a przed dalszym utlenianiem. Wadą tych warstw jest ich kruchość.
Bezpieczeństwo pracy przy obróbce cieplnej i cieplno-chemicznej
W oddziałach obróbki cieplnej pracownikowi zagra\
a cały szereg szkodliwych dla
zdrowia czynników fizycznych i chemicznych. Podwy\
szona temperatura w pomieszczeniach
jest przyczyną zakłócenia w ustroju człowieka równowagi wodnej i solnej. Ró\
nica tej
temperatury z temperaturą zewnętrzną powoduje przyspieszoną wymianę powietrza i mo\
e
stać się przyczyną schorzeń dróg oddechowych i narządów ruchu. Promieniowanie świetlne i
podczerwone stwarza zagro\
enie dla oczu.
Cały szereg substancji chemicznych stosowanych lub powstających w procesie obróbki
cieplnej mo\
e stać się przyczyną powa\
nych zatruć. Zatruciem gro\
ą; tlenek węgla (czad),
powstający jako niepełny produkt spalania, arkoleina (produkt rozkładu olejów
organicznych), związki cyjanowe, kwas solny, ołów i wiele innych. Do organizmu człowieka
substancje te przenikają właściwymi sobie drogami, a mianowicie przez układ oddechowy,
pokarmowy, błonę śluzową, a tak\
e przez skórę. Ze względu na niewielkie, ale
systematycznie odbierane dawki substancji trujących objawy zatrucia mogą być przez długi
okres niezauwa\
alne lub lekcewa\
one.
Wysoka temperatura i cały szereg materiałów palnych stwarzają zagro\
enie po\
arowe,
często te\
istnieje niebezpieczeństwo wybuchu. Szczególnie silne zagro\
enie występuje przy
piecach pró\
niowych. Przedostanie się do komory pieca nawet niewielkich ilości oleju, wody
lub powietrza mo\
e spowodować wybuch.
W celu zmniejszenia istniejÄ…cego zagro\
enia pracownicy oddziałów obróbki cieplnej
muszą znać ogólne i szczegółowe przepisy bhp dotyczące obsługiwanych urządzeń oraz
bezwzględnie ich przestrzegać, stosować środki ochrony osobistej.
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Na czym polega nawęglanie?
2. W jakich środowiskach przeprowadza się nawęglanie?
3. W jakim celu stosujemy azotowanie?
4. Na czym polega cyjanowanie?
5. Na czym polega aluminiowanie?
6. Jakie zagro\
enia bhp występują przy obróbce cieplnej?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zaplanuj procesu nawęglania wałka wykonanego ze stali stopowej 20 HG (20MnCr5)
w środowisku stałym.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z istotą procesu nawęglania,
2) ustalić temperaturę nawęglania,
3) określić kolejność zabiegów nawęglania,
4) dobrać skład środowiska nawęglającego,
5) ustalić obróbkę cieplną po nawęglaniu,
6) określić sposób sprawdzenia jakość wykonanego nawęglania,
7) stosować przepisy bhp podczas procesu obróbki cieplnej,
8) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
9) zapisać wyniki.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- PN, poradniki,
- foliogramy, filmy dydaktyczne,
- literatura.
Ćwiczenie 2
Zaplanuj proces azotowania uzębienia koła zębatego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z zasadami wykonania azotowania,
2) dobrać stal nadającą się do azotowania,
3) przewidzieć zabiegi procesu azotowania określonego przedmiotu,
4) dobrać warunki wykonania azotowania,
5) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
6) zapisać wyniki.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- poradniki,
- filmy dydaktyczne, foliogramy.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wyjaśnić istotę nawęglania?
2) określić, w jakich środowiskach chemicznych następuje nawęglanie?
3) zaplanować proces nawęglania określonego przedmiotu?
4) wyjaśnić, na czym polega azotowanie?
5) wyjaśnić, na czym polega aluminiowanie?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
4.4 Podstawy obróbki plastycznej
4.4.1. Materiał nauczania
Odkształcenia sprę\
yste i plastyczne
Wszystkie metale i stopy majÄ… budowÄ™ krystalicznÄ…. Rysunek 8 przedstawia
schematycznie typową strukturę polikryształu zło\
oną z wielu monokryształów, to jest
pojedynczych ziarn o ró\
nych orientacjach osi i płaszczyzn sieci krystalicznych. Ziarna są
oddzielone warstewkami zanieczyszczeń i wtrąceń niemetalicznych.
Monokryształy mają ró\
ne defekty, przede wszystkim dyslokacje, których istnienie
umo\
liwia obróbkę plastyczną (odkształcenie monokryształu o idealnie regularnej siatce
wymaga ogromnych sił).
Rys. 8. Schemat polikryształu [8].
Wywierając siłę na monokryształ, przy wzrastających naprę\
eniach, powodujemy zmiany
odległości atomów w siatce krystalicznej wią\
e siÄ™ z tym pewna zmiana (przyrost lub ubytek)
objętości. Stan ten jest jednak nietrwały  po usunięciu obcią\
enia odkształcenie to zwane
odkształceniem sprę\
ystym, znika i monokryształ wraca do stanu początkowego.
Jeśli naprę\
enie w monokrysztale stanie siÄ™ odpowiednio du\
e. wystÄ…pi  niezale\
nie od
odkształcenia sprę\
ystego  odkształcenie plastyczne (to znaczy odkształcenie trwałe).
Mechanizm tego odkształcenia mo\
e być ró\
ny, ale zawsze polega ono na wzajemnym
przemieszczaniu się całych warstw atomów. Najczęściej odkształcenie plastyczne jest
wywołane poślizgiem.
Odkształcenie plastyczne jest trwałe  nie znika po usunięciu naprę\
eń zewnętrznych.
Mo\
e być te\
znacznie większe ni\
odkształcenie sprę\
yste. Podczas odkształcenia
plastycznego objętość materiału nie ulega zmianie  fakt ten ma podstawowe znaczenie dla
projektowania procesów obróbki plastycznej i ich oprzyrządowania.
Jak ju\
stwierdziliśmy, defekty struktury krystalicznej umo\
liwiajÄ… praktycznÄ… realizacjÄ™
obróbki plastycznej, czyli wystąpienie poślizgu przy stosunkowo niewielkim naprę\
eniu
Jednak w miarę wzrostu odkształcenia liczba dyslokacji rośnie, co powoduje z kolei
utrudnienie dalszych przemieszczeń warstw atomów. Zjawisko to, ograniczające powa\
nie
obróbkę plastyczną, nazywamy umocnieniem. Umocnienie powoduje wzrost twardości
i polepszenie właściwości mechanicznych jednak przy znacznym zmniejszeniu plastyczności.
Przechodząc do polikryształu stwierdzimy, \
e jego odkształcenie sprę\
yste polega na
niezale\
nym, jednoczesnym odkształceniu sprę\
ystym wszystkich ziarn (monokryształów).
Natomiast odkształcenie plastyczne polikryształu jest bardziej zło\
one, gdy\
występują tu
jednocześnie dwa zjawiska:
- odkształcenia plastyczne poszczególnych ziarn,
- przemieszczenie wzajemne ziarn.
W rezultacie powstaje struktura ukierunkowana, z ziarnami wydłu\
onymi (rys. 9).
Zjawisko to nazywamy zgniotem. Metal ze zgniotem charakteryzuje siÄ™ du\
ymi naprÄ™\
eniami
wewnętrznymi.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
Metal z du\
ym zgniotem i silnie umocniony jest mało podatny na dalszą obróbkę
plastycznÄ…. Mo\
na mu przywrócić pierwotne właściwości plastyczne przez ogrzanie do
odpowiednio wysokiej temperatury; zajdą wówczas kolejno następujące zjawiska:
- nawrót (zdrowienie), polegający na częściowej odbudowie struktury i zmniejszeniu
naprÄ™\
eń wewnętrznych, jednak bez istotnych zmian kształtu i wymiarów ziarn,
- rekrystalizacja, czyli całkowita odbudowa struktury, z likwidacją umocnienia i zgniotu
(ziarna przybierajÄ… pierwotne wymiary).
Rys. 9. Zgniot  kolejne fazy [8].
Po rekrystalizacji i ostudzeniu metalu mo\
na go powtórnie odkształcać plastycznie. Dla
ró\
nych gatunków stali temperatura rekrystalizacji wynosi orientacyjnie 750 950°C; zale\
y
ona tak\
e od zgniotu (im zgniot większy, tym temperatura rekrystalizacji ni\
sza).
Uwzględniając zjawisko rekrystalizacji mo\
na odró\
nić dwa podstawowe sposoby
obróbki plastycznej:
- obróbka na zimno, prowadzona poni\
ej temperatury rekrystalizacji. Występuje
umocnienie i zgniot, obróbka wymaga du\
ych naprÄ™\
eń, a mo\
liwości znacznych
odkształceń są ograniczone.
- obróbka na gorąco, prowadzona powy\
ej temperatury rekrystalizacji. Nie występuje
zgniot ani umocnienie, do wywołania odkształceń nie są potrzebne du\
e naprÄ™\
enia.
Odkształcenia mogą być dowolnie du\
e.
Wybór właściwej temperatury obróbki plastycznej na gorąco jest bardzo wa\
ny. Nale\
y
bowiem pamiętać, \
e metal stygnie  szczególnie, gdy w trakcie obróbki występują dłu\
sze
przerwy (na przykład przy kuciu). Aby więc w końcowej fazie obróbki zachodziła jeszcze
rekrystalizacja, temperatura początkowa, w której prowadzimy przeróbkę plastyczną nie mo\
e
być niska. Nie mo\
e ona równie\
być zbyt wysoka, gdy\
grozi wystÄ…pieniem szkodliwego
zjawiska powodującego nadmierny rozrost ziarn (skutek  przegrzanie materiału). Przy
jeszcze wy\
szej temperaturze (bliskiej topnienia) następuje przepalenie, czyli utlenienie ziarn
na ich granicach. Materiał przepalony nadaje się jedynie do przetopu jako złom.
Rozró\
nia się podstawowe sposoby obróbki plastycznej:
- kucie,
- walcowanie,
- ciÄ…gnienie,
- tłoczenie.
Kucie jest najstarszym sposobem obróbki plastycznej  polega na plastycznym
odkształceniu metalu przez zgniatanie naciskiem wywieranym uderzeniowo (kucie na
młotach) lub statycznie (kucie na prasach lub walcach kuz
niczych  prasowanie, kucie
walcami). W wyniku kucia otrzymujemy surówkę określonej części maszynowej zwaną
odkuwką. Kucie najczęściej jest obróbką plastyczną na gorąco: znane są jednak liczne
przykłady stosowania w przemyśle kucia na zimno. Rozró\
niamy następujące odmiany kucia
(rys. 10):
- kucie swobodne za pomocą kowadeł płaskich (rys.10 a),
- kucie swobodne za pomocą kowadeł kształtowych (rys. 10 b),
- kucie w matrycy otwartej (rys. 10 c),
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
- kucie w matrycy zamkniętej (rys. 10 d),
- wyciskanie (rys. 10 e).
Rys. 10. Odmiany kucia [8].
Kucie swobodne i matrycowe (a d) mo\
e być wykonane na młocie lub na prasie,
wyciskanie  tylko na prasie. Wyciskanie jest nowoczesnym sposobem kucia, stosowanym
w wielu bran\
ach do wydajnej produkcji dokładnych wyrobów. Przykład z rys. 10e
przedstawia wyciskanie współbie\
ne, podczas którego metal pod wpływem nacisku stempla
uplastycznia się (na zimno) i wypływa przez kształtowy otwór.
Kucie swobodne stosuje się w produkcji małoseryjnej oraz podczas napraw; jest to
typowa obróbka na gorąco.
Kucie swobodne niewielkich przedmiotów mo\
na wykonywać ręcznie (za pomocą
ró\
nych młotów ręcznych i innych narzędzi kowalskich, na kowadle), co jest cię\
kÄ… pracÄ… i
występuje przewa\
nie w rzemiośle (tak\
e artystycznym), a stosunkowo rzadko
w przemysłowych pracach remontowych. W przemyśle kucie swobodne wykonuje się na
młotach mechanicznych (części małe i średniej wielkości) lub na prasach hydraulicznych
(przedmioty du\
e  masy rzędu setek ton).
- Do kucia swobodnego oprócz młota przy kuciu ręcznym u\
ywa się licznych narzędzi,
jak: narzędzia umieszczane na kowadle (czasem z nim połączone), słu\
Ä…ce do podparcia
części kutej. Mogą to być podstawki półokrągłe do kucia wałków, trzpienie do kucia
pierścieni, podstawki pierścieniowe do dziurawienia i wiele innych.
- Narzędzia przejmujące uderzenia młota i przekazujące je kutej części; są to na przykład
siekiery kowalskie do odcinania, odsadzki ró\
nych kształtów, trzpienie do dziurawienia.
- Narzędzia do manipulowania kutym przedmiotem  przede wszystkim ró\
ne kleszcze
kowalskie; do kucia lekkich części (do kilkunastu kilogramów) u\
ywa siÄ™ kleszczy
ręcznych, a do przedmiotów cię\
kich  kleszczy połączonych z ró\
nymi urzÄ…dzeniami
dz
wigowymi  \
urawiami, suwnicami itp. Do kucia swobodnego ciÄ™\
kich przedmiotów
stosuje siÄ™ te\
specjalne maszyny  manipulatory, sterowane przez operatora zdalnie.
- Narzędzia do pomiaru odkuwki w czasie procesu kucia. Charakterystycznym sposobem
ich u\
ycia jest pomiar gorącej części. Podstawowym narzędziem są macki kowalskie,
stosowane łącznie i przymiarem kreskowym, wystarczające dla dokładności osiąganych
przy kuciu swobodnym, Macki ustawione na konkretny wymiar mogą być równie\

u\
ywane jako sprawdziany; co kilka lub kilkanaście uderzeń młota kontroluje się, czy
kuty przedmiot ju\
ten wymiar osiągnął. Aby przyspieszyć sprawdzanie (co jest bardzo
wa\
ne, bo kuty przedmiot stygnie), stosuje siÄ™ macki wielokrotne, do kontroli wielu
wymiarów.
Rysunek 11 przedstawia narzędzia do kucia swobodnego. Kucie swobodne mo\
e
obejmować ró\
ne zabiegi: spęczanie (powiększanie przekroju poprzecznego), wydłu\
anie
(zmniejszanie przekroju), dziurowanie, gięcie, skręcanie, cięcie i inne.
Zale\
nie od stopnia zło\
oności kutej części cały proces mo\
e być wykonany po jednym
nagrzaniu materiału lub z grzaniem miedzyoperacyjnym. Kwalifikowany kowal mo\
e odkuć
swobodnie nawet bardzo skomplikowane części. Przykład zabiegów kucia widełek
przedstawiony jest na rys. 12, warto zwrócić uwagę na gięcie (d) i wydłu\
anie (c, d).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
Kucie matrycowe stanowi podstawowy sposób kucia w przemyśle maszynowym, ogólnie
wykonywany na gorÄ…co, chocia\
niektóre operacje mogą obejmować tak\
e kucie na zimno
(odcinanie wypływki, kalibrowanie).
Matryce kuz
nicze są zamocowane do poduszki bijaka młota bądz
do stołu i suwaka
prasy. Do mocowania matryc (rys. 13) wykorzystuje się ich zakończenia w postaci
 jaskółczych ogonów i komplet klinów. Najczęściej stosuje się matryce otwarte, z rowkiem
na wypływkę.
Rys. 11. Narzędzia do kucia swobodnego [3].
Przed kuciem w matrycy otwartej nie potrzeba dokładnie dobierać masy kutego
materiału, gdy\
jego nadmiar znajdzie się w wypływce. Nale\
y ją jednak na końcu procesu
obciąć, co wymaga dodatkowego zabiegu lub nawet oddzielnej operacji.
Kucie matrycowe skomplikowanej części wymaga wielu zabiegów, które mo\
na
wykonać dwoma sposobami:
- przez kucie w kilku operacjach,
- przez kucie w jednej, zło\
onej operacji z u\
yciem matrycy wielowykrojowej.
Kucie matrycowe przeprowadza się na młotach albo prasach mechanicznych (śrubowych
lub korbowych). Przy kuciu na młocie konieczna jest większa liczba uderzeń; oznaką
zakończenia operacji jest wzajemne uderzenie o siebie płaszczyzn czołowych matryc
z charakterystycznym metalicznym dz
więkiem. Kucie na prasie śrubowej ogranicza się do
paru skoków prasy, a kucie na prasie korbowej odbywa się przy jednym ruchu suwaka. Kucie
matrycowe na prasie korbowej jest więc najbardziej wydajne, lecz prasa taka jest bardzo
kosztowna. Ponadto ten sposób kucia wymaga umiejętnego grzania materiału, aby
powstawała minimalna zgorzelina, która przy tym rodzaju kucia nie odpryskuje od odkuwki,
jak to się dzieje przy kuciu na młocie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
Rys. 12. Kolejne zabiegi kucia swobodnego widełek [8].
Rys. 13. Matryce kuz
nicze zamocowane na młocie [8].
Rys. 14. Kucie matrycowe: a) jednowykrojowe z wypływką w matrycy otwartej, b) wielowykrojowe
z wypływką w matrycy otwartej, e) w matrycy zamkniętej bez wypływki [3].
MÅ‚oty do kucia mo\
emy podzielić na szabotowe i bezszabotowe, Do kucia swobodnego
sÄ… u\
ywane tylko młoty szabotowe: rys. 15 przedstawia młot szabotowy parowo-powietrzny
do kucia swobodnego. Szabota l jest ciÄ™\
kim odlewem staliwnym lub \
eliwnym (czasem
oddzielnie zafundamentowanym), na którym jest osadzona poduszka 2 z kowadłem dolnym 3.
W prowadnicach korpusu 4 porusza się pionowo bijak 5 z górnym kowadłem 6. Do
poruszania bijaka słu\
y cylinder 7 dwustronnego działania, który mo\
e być zasilany parą lub
sprÄ™\
onym powietrzem  zale\
nie od lokalnych mo\
liwości. Tłok tego cylindra zarówno
wznosi do góry bijak w czasie jego ruchu jałowego, jak i przyspiesza go w czasie ruchu
roboczego. Operator młota do kucia swobodnego mo\
e regulować w szerokim zakresie skok
bijaka. częstość jego ruchów i siłę uderzeń.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
Rys. 15. Młot szabotowy parowo-powietrzny: 1) szabota, 2) poduszka, 3) kowadło dolne, 6) kowadło górne,
7) cylinder [8].
Do kucia matrycowego mogą być równie\
stosowane młoty parowo-powietrzne z tym, \
e
w porównaniu z podobnymi młotami do kucia swobodnego mają one inaczej rozwiązaną
szabotę oraz dokładniejsze prowadzenie bijaka. Do poduszki i bijaka są zamocowane 
zamiast kowadeł  matryce, dolna i górna.
Rys. 16. Maszyny do obróbki plastycznej: a) młot sprę\
arkowy, b) prasa hydrauliczna (obcinanie
wypływki):1) szabota, 2) bijak, 3) zawór, 4) tłok sprę\
arki, 5) silnik, 6) korbowód, 7) stempel,
8) okrojnik, 9) suwak, 10) układ sterowania maszyny do obróbki plastycznej: a) młot sprę\
arkowy,
b) prasa hydrauliczna (obcinanie w y pływki) [9].
Do kucia matrycowego słu\
ą równie\
młoty bezszabotowe  przeciwbie\
ne, parowo-
powietrzne (rys. 17). MÅ‚ot taki ma dwa bijaki o ruchach sprzÄ™\
onych przez połączenie
cięgnami. Brak tu szaboty, przez co młot jest łatwiejszy do zainstalowania ni\
młot
szabotowy; nie jest te\
z
ródłem silnych drgań przenoszących się na otoczenie. Mioty
przeciwbie\
ne sÄ… przeznaczone do kucia matrycowego du\
ych części.
Wielkość młota charakteryzują dwa parametry: masa bijaka (ściślej masa części
ruchomych) w kilogramach lub energia uderzenia w kilod\
ulach. Masa bijaka miotów
sprÄ™\
arkowych wynosi od około 50 do 1000 kg; młotów parowo-powietrznych  od ok.
500 kg do 20000 kg. Ka\
dy młot mo\
na scharakteryzować przez podanie energii jego
uderzenia zale\
nej nie tylko od masy bijaka, lecz równie\
od jego prędkości. Energia ta
wynosi od około J dla małych młotów sprę\
arkowych do 500 KJ dla du\
ych młotów
przeciwbie\
nych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
Rys 17. Schemat młota przeciwbie\
nego [8].
Walcowanie
Zasadą walcowania jest plastyczne kształtowanie metalu między obracającymi się
napędzanymi walcami (rys. 18); zmienia się wówczas zarówno przekrój, jak i długość
walcowanego materiału. Walcowanie jest głównie procesem hutniczym, mającym na celu
otrzymanie kształtowników o ró\
nym przekroju (rys. 18), drutu, blachy i taśmy oraz rur.
Walcowanie jest zasadniczo obróbką na gorąco, ale w niektórych przypadkach (blachy
karoseryjne) walcuje siÄ™ tak\
e na zimno (wykańczające). Współcześnie coraz częściej stosuje
siÄ™ walcowanie
Rys. 18. Zasada walcowania i przykłady walcowanych kształtów [8].
Walcarka (rys. 19) zawiera korpus, zwany klatkÄ… walcowniczÄ…, z odpowiedniÄ… liczbÄ…
narzędzi  walców napędzanych przez silnik elektryczny za pośrednictwem przekładni
z kołem zamachowym. Walce mogą być gładkie  na przykład do walcownia blachy lub
profilowe, tworzące kolejne kalibry (kształty przestrzeni pomiędzy walcami). Na rys. 20
widzimy przykład walców z trzema kalibrami utworzonymi przez współpracujące bruzdy
(wytoczenia walca); słu\
ą one do kolejnego  w trzech przejściach  walcowania
dwuteownika. Walce są napędzane za pośrednictwem końcówki- rozety specjalnego kształtu
Rys. 19. Schemat walcarki [8].
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
Rys. 20. Przykład kalibrów walców [8].
Walcarki mogą mieć ró\
ne liczby i układy walców  od najprostszego przypadku, gdy
w klatce są tylko dwa walce (układ  duo ), a\
do bardzo zło\
onych układów z wieloma
roboczymi i pomocniczymi walcami (rys. 21) Walcarka mo\
e zawierać walce oporowe
(o większej średnicy ni\
robocze), a tak\
e dodatkowe walce pionowe do obróbki krawędzi
walcowanej płyty. Walcarki mogą być jednokierunkowe, o pracy ciągłej, lub rewersyjne (ze
zmianą kierunku ruchu obrotowego). Walcarka  trio (rys. 26 b) słu\
y do walcowania ze
zmianą kierunku przejścia materiału, jednak bez zmiany kierunku ruchu obrotowego walców.
Rys. 21. Układy walców [8].
Największe walcarki przeznaczone do obróbki wlewków otrzymanych w stalowni, to
walcarki -zgniatacze. Dopiero po tym wstępnym przeformowaniu wlewka na du\
e półwyroby
(kęsiska, blachówki) mo\
na przystąpić do właściwego walcowania ró\
nych wyrobów
hutniczych.
Specjalnymi sposobami walcuje siÄ™ rury. W pierwszym etapie, stosujÄ…c specjalnÄ…
walcarkę o skośnych walcach, otrzymuje się stosunkowo krótką, grubościenną tuleję, która
następnie jest obrabiana na innych walcarkach.
TÅ‚oczenie
Materiałem wyjściowym do tłoczenia jest blacha lub taśma (czasem drut lub rura). W czasie
tłoczenia  które najczęściej odbywa się na zimno  odkształcenia plastyczne zachodzą
praktycznie tylko w dwóch kierunkach, to znaczy. grubość materiału prawie nie zmienia się (poza
pewnymi specjalnymi przypadkami tłoczenia z pocienianiem ścianek). Jeśli więc za pomocą
tłoczenia otrzymamy z płaskiej blachy naczynie walcowe, to grubość jego ścianki lub denka
będzie bardzo zbli\
ona do grubości wyjściowego materiału.
Znamy dwa zasadnicze sposoby tłoczenia, z których ka\
dy ma wiele odmian (rys. 22):
- cięcie (wykrawanie) (rys. 22 a), w czasie którego następuje oddzielenie materiału. Jeśli
ciecie wykonuje siÄ™ na prasie, za pomocÄ… odpowiedniego przyrzÄ…du, nazywamy je
wykrawaniem,
- kształtowanie w czasie którego następuje zmiana kształtu i wymiarów. Kształtowanie
dzieli siÄ™ na:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
30
" gięcie (rys. 22 b), polegające na odkształcaniu blachy wzdłu\
linii prostych (cześć
giętą mo\
na dokładnie  rozwinąć na płaszczyz
nie),
" ciągnienie (rys. 22 c), którego istotą jest przeciąganie blachy za pomocą stempla
przez otwór matrycy; powstaje w ten sposób przestrzenne naczynie, którego nie
mo\
na rozwinąć na płaszczyz
nie (uwaga: ciÄ…gnienie w tym znaczeniu nie ma
\
adnego związku z procesem ciągnienia opisanym w następnym punkcie).
Rys. 22. Sposoby tłoczenia [8].
Do tłoczenia słu\
ą ró\
ne prasy  najczęściej mechaniczne, rzadziej hydrauliczne. Są to
prasy mimośrodowe (do mniejszych wytłoczek) lub większe prasy korbowe (mają one inną
budowÄ™ ni\
korbowe prasy kuz
nicze). Czasem, w produkcji małoseryjnej, stosuje się prasy
śrubowe.
Prasy do tłoczenia są maszynami uniwersalnymi; do wykonania określonych operacji
u\
ywamy specjalnych przyrządów ustawianych na prasach  tłoczników. Prasy są tak
konstruowane, aby wymiana tłoczników była mo\
liwie szybka (nie przekraczajÄ…ca kilkunastu
minut). Z powodu ogromnej wydajności tłoczenia przezbrajanie pras jest bardzo częste 
Å‚atwo mo\
na bowiem przez parę dni wyprodukować taką ilość wytłoczek, która wystarczy na
produkcjÄ™ kwartalnÄ….
TÅ‚oczniki, zale\
nie od przeznaczenia, mogą być wykrojnikami, wyginakami,
ciągownikami lub tłocznikami zło\
onymi (na przykład słu\
ącymi jednocześnie do
wykrawania i ciągnienia). Przykładowo opiszemy prosty tłocznik (rys. 24)  ciągownik do
naczynia walcowego z kołnierzem: półwyrobem jest tu krą\
ek blachy. Ciągownik ma układ
 odwrócony , to znaczy stempel l jest zamocowany do płyty podstawowej 6, a matryca 2 
do płyty głowicowej 7.
Rys 23. Kształtowanie wytłoczek: a) wytłaczanie, b) przetłaczanie, c) dotłaczanie. 1) stempel, 2) dociskacz,
3) matryca, 4) krÄ…\
ek blachy, 5) wytłoczka (miseczka) [9].
Wa\
nymi elementami tłocznika są: dociskacz 3, na który działa za pomocą popychaczy 4
tak zwana poduszka prasy (du\
a sprÄ™\
yna umieszczona pod stołem prasy lub siłownik
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
pneumatyczny) oraz wyrzutnik 5, uruchamiany specjalnym zderzakiem podczas powrotnego
ruchu suwaka. Dociskacz jest konieczny przy ciÄ…gnieniu z cienkiej blachy, gdy\
zapobiega
tworzeniu się fałd na kołnierzu podczas wciągania blachy do matrycy. Płyta głowicowa jest
mocowana w suwaku prasy za pomocÄ… czopa 8.
Rys. 24. Przykład ciągownika: 1) stempel, 2) matryca, 3) dociskacz, 4) popychacze, 5) wyrzutnik, 6) płyta
podstawowa, 7) płyta głowicowa, 8) czop [8].
Tłocznictwo ma wiele zastosowań, szczególnie w przemyśle samochodowym. Produkcja
nadwozi wymaga u\
ycia wielu pras i tysięcy specjalnych tłoczników  od zupełnie małych a\

do ogromnych (o masie ponad 20 t), bardzo skomplikowanych i kosztownych urządzeń.
CiÄ…gnienie
Polega na odkształceniu plastycznym metalu podczas przeciągania przez otwór
w ciągadle lub między nienapędzanymi rolkami. Za pomocą ciągnienia zmniejsza się przekrój
materiału wyjściowego, nadając mu zamierzony kształt. Ciągnienie ma podobne zastosowania
jak walcowanie. Jest to proces hutniczy słu\
ący do wytwarzania dokładnych prętów, drutu i
rur. W stosunku do walcowania jest to proces wykańczający.
Rysunek 25 przedstawia zasadę niektórych odmiany ciągnienia. Narzędzia do ciągnienia
wykonuje się głównie z węglików spiekanych. Z uwagi na du\
e tarcie materiału o ciągadło
konieczne jest obfite smarowanie.
Maszyny do ciągnienia  ciągarki mogą być dwóch typów: łańcuchowe  o ruchu
prostoliniowym do krótkich prętów oraz bębnowe, do drutu i cienkich rurek nawijanych na
bęben.
Ciągnienie zasadniczo jest obróbką na zimno, lecz często konieczne jest wy\
arzenie
pośrednie dla usunięcia zgniotu. Zmniejszenie powierzchni przekroju po przejściu przez
ciągadło nie jest du\
e (najwy\
ej 30%, a dla ciągów kalibrujących około 10%), dlatego do
wykonania na przykład cienkiego drutu z pręta walcowanego trzeba wykonać nawet
kilkadziesiąt ciągów  przez coraz mniejsze ciągadła.
Rys. 25 Ciągnienie (przykłady): a) ciągnienie w stałym ciągadle, b) ciągnienie rury na krótkim trzpieniu,
c) ciÄ…gnienie rury bez trzpienia, d) ciÄ…gnienie miedzy rolkami [8].
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
Bezpieczeństwo i higiena pracy podczas obróbki plastycznej
Obróbka plastyczna na gorąco jest bardziej niebezpieczna ni\
obróbka na zimno, gdy\

wysoka temperatura, odpryski zgorzeliny (czasem na odległość kilku metrów), mo\
liwość
upuszczenia gorÄ…cego przedmiotu podczas przenoszenia zagra\
ają wszystkim częściom ciała
pracownika (w obróbce plastycznej na zimno zagro\
one są głównie ręce). Niebezpieczna jest
te\
i wymagająca odpowiednich kwalifikacji obsługa pieców do grzania metalu.
Obsługując mioty lub prasy nale\
y szczególnie dbać o prawidłowe zamocowanie
narzędzi i przyrządów. Matryce na młocie muszą być na przykład starannie zaklinowane,
gdy\
ich spadnięcie spowodowałoby bardzo, powa\
ny wypadek.
Statystyki przemysłowe notują du\
ą liczbę wypadków przy pracy na prasach do
tłoczenia, spowodowanych głównie lekcewa\
eniem niebezpieczeństwa i niestaranną obsługą.
Znane sÄ… tu liczne urzÄ…dzenia zabezpieczajÄ…ce takie jak:
- wyłączniki wielokrotne; przy obsłudze jednoosobowej operator musi nacisnąć
jednocześnie dwa wyłączniki, a przy obsłudze brygadowej du\
ych pras jest tyle
wyłączników (oddalonych od siebie i od strefy roboczej), ilu ludzi liczy brygada. Jeśli
więc wyłączniki te są we właściwym stanie, wypadek jest niemo\
liwy,
- siatki i kraty ochronne; jeśli są one odsunięte (na przykład przy zakładaniu materiału do
tłoczenia) prasy nie mo\
na uruchomić,
- fotokomórki reagujące na pojawienie się obcego ciała (np. ręki) w strefie roboczej
i zatrzymujÄ…ce natychmiast prasÄ™.
Szczególnie niebezpieczne i wymagające wysokich kwalifikacji są prace przy
przezbrajaniu pras i młotów, gdy\
zagra\
a tu nagłe opuszczenie bijaka lub suwaka. Wiele
maszyn ma specjalne urządzenia do zawieszania elementu ruchomego w górnym skrajnym
poło\
eniu. W razie ich braku nale\
y zastosować na przykład drewniane słupy podpierające
suwak prasy.
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Na czym polega obróbka plastyczna?
2. Jakie znasz metody obróbki plastycznej?
3. Jakie są zalety obróbki plastycznej?
4. Na czym polega walcowanie?
5. Jakie wyroby powstajÄ… w procesie walcowania?
6. Jak dzielimy kucie swobodne?
7. Na czym polega kucie matrycowe?
8. Jakie rozró\
niamy operacje tłoczenia?
9. Jakie są podstawowe zasady bhp podczas obróbki plastycznej?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj identyfikacji procesów obróbki plastycznej na podstawie wykonanych części
maszyn i półwyrobów.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zidentyfikować proces obróbki plastycznej na podstawie oględzin części maszyn,
2) opisać zidentyfikowany proces obróbki plastycznej,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
3) dokonać oceny,
4) zaprezentować wykonane ćwiczenie.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
 foliogramy, filmy dydaktyczne,
 literatura.
Ćwiczenie 2
Porównaj kształtowanie wytłoczek  określ etapy ich kształtowania oraz niezbędne
wyposa\
enie.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
2) zapoznać się z metodami kształtowania,
3) zdefiniować odmiany kształtowania,
4) określić zakres ich zastosowania,
5) określić jakie wady mogą wystąpić przy kształtowaniu i jakie są ich przyczyny,
6) zaprezentować wyniki.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
 foliogramy, filmy dydaktyczne,
 literatura.
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) określić, na czym polega obróbka plastyczna?
2) rozrónić sposoby obróbki plastycznej?
3) scharakteryzować proces walcowania?
4) scharakteryzować proces kucia swobodnego?
5) wskazać elementy składkowe procesu kucia matrycowego?
6) określić zagro\
enia wystękujące podczas obróbki plastycznej?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
4.5. Podstawy odlewnictwa
4.5.1. Materiał nauczania
Modele odlewnicze
Odlewy z \
eliwa wykonuje się najczęściej w formach z masy formierskiej, zwanych
formami piaskowymi. Aby przygotować taką formę, nale\
y u\
yć modelu odlewniczego.
SÅ‚u\
y on do utworzenia w masie formierskiej odpowiedniego zagłębienia (wnęki),
wypełnianego następnie ciekłym metalem.
Model odlewniczy odtwarza więc w pewien sposób kształt przyszłego odlewu. Ró\
nice
wymiarów i kształtu modelu, gotowego odlewu oraz obrobionej części są jednak dość
znaczne (rys. 26).
Rys. 26. Porównanie części odlewu i modelu [8].
Wymiary modelu muszą uwzględniać skurcz odlewniczy metalu (od 0,7% do -2%);
model musi więc mieć nieco większe wymiary ni\
odlew.
Naddatków na skurcz nie podaje się bezpośrednio na rysunku modelu, lecz model
wymiaruje się tak samo jak odlew (jak gdyby skurczu nie było), a wartość skurczu
w procentach podaje się na rysunku. Modelarz nie potrzebuje obliczać wymiarów modelu,
gdy\
posługuje się specjalnym przymiarem o odpowiednio dłu\
szych działkach
( skurczówką ). Jeśli na przykład na rysunku modelu podano skurcz l,5%, to skurczówka
o nominalnej długości l m będzie miała w rzeczywistości długość 1015 mm (działki
 milimetrowe będą więc odpowiednio dłu\
sze).
Model musi dać się wyjąć z formy bez jej uszkodzenia, a więc jego ścianki powinny być
odpowiednio pochylone. Pochylenia te wynoszÄ… 0,5 3°  zale\
nie od sposobu formowania
(większe przy formowaniu ręcznym) i od wysokości modelu (im model wy\
szy, tym
pochylenie mniejsze).
Model odtwarza jedynie zewnętrzne kształty odlewu. Jeśli gotowy odlew ma wewnątrz
otwór, forma musi zawierać odpowiedni rdzeń, a model ma słu\
yć równie\
do zaformowania
gniazd, w które ten rdzeń zostanie wło\
ony. Części modelu odtwarzające gniazda rdzeni
noszą nazwę znaków rdzeniowych.
Poza tym musimy pamiętać, \
e odlew (a więc i model) ma inne wymiary ni\
gotowa
obrobiona część, gdy\
zawiera naddatki obróbkowe. Naddatki te zale\
ą od wymiarów odlewu
jako całości, wymiaru zawartego między powierzchniami, na których przewidujemy naddatki
oraz od klasy odlewu. Naddatki dla ró\
nych rodzajów odlewów są ujęte Polskimi Normami.
Odlewy \
eliwne średnich rozmiarów (poni\
ej 1000 mm) i średnich klas mają naddatki od
około 3 do 7 mm.
Modele mo\
na wykonywać z drewna, metalu (na przykład stopów aluminium)
i z tworzyw sztucznych. Modele drewniane nadają się do formowania ręcznego w produkcji
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
małoseryjnej  za pomocą takiego modelu mo\
na wykonać kilkaset form. Przy formowaniu
maszynowym są niezbędne modele metalowe (muszą  wytrzymać wykonanie do
kilkudziesięciu tysięcy form) lub z tworzyw sztucznych (nieco mniej trwale ni\
metalowe,
lecz tańsze).
Model mo\
e być jednolity, gdy zostaje zaformowany w jednej połówce formy, lub
dzielony  zwykle na dwie części, odpowiadające wnękom odlewniczym w obu połówkach
formy. Wybór płaszczyzny podziału modelu i formy ma du\
e znaczenie dla przebiegu
formowania. Płaszczyzna ta powinna przechodzić przez największy przekrój odlewu, a jeśli
jest to mo\
liwe  model powinien być niedzielony.
Rys. 27. PÅ‚yta modelowa [8].
Modele do formowania maszynowego są na stałe przymocowane do płyty podmodelowej
(rys. 27), tworząc razem płytę modelową. Jeśli model jest dzielony, mamy łącznie dwie płyty
modelowe; będzie tak równie\
wówczas, gdy jedna płyta zawiera tylko znak rdzeniowy
i model układu wlewowego.
Masa formierska i rdzeniowa
Masę formierską do odlewów \
eliwnych sporządza się głównie z czystego piasku
kwarcowego (do 90% zawartości) oraz z niewielkich ilości spoiwa (ró\
ne glinki), pyłu
węglowego i wody. Pył węglowy dodany do masy chroni ją przed przypaleniem
i przywieraniem do odlewu. Do formowania ręcznego stosuje się dwa rodzaje masy:
przymodelową  o lepszych właściwościach, z niewielką ilością zanieczyszczeń, oraz gorszą
masę wypełniającą. Do formowania maszynowego stosowana jest masa jednolita.
Masa formierska jest wytwarzana w odlewni w specjalnych urzÄ…dzeniach; odpowiednio
dozowane składniki masy są mieszane, spulchniane i przesiewane. Większość tworzywa
stanowi masa u\
ywana (z wybitych form), jedynie kilkanaście procent stanowią składniki
świe\
e  w tym oczywiście woda.
Masa formierska musi odznaczać się ogniotrwałością, wytrzymałością mechaniczną
(koniecznÄ… dla zabezpieczenia formy przed zniszczeniem podczas zalewania),
przepuszczalnością (aby powstające gazy nie rozsadziły formy), ponadto plastycznością
i spoistością.
Rdzenie sÄ… wytwarzane z innego rodzaju masy, zwanej masÄ… rdzeniowÄ…. Powinna ona
mieć znacznie lepsze właściwości i być bardziej zró\
nicowana zale\
nie od rodzaju formy i jej
wielkości, a tak\
e od sposobu wytwarzania rdzeni. Spoiwem w masach rdzeniowych są ró\
ne
składniki, pochodzenia zarówno organicznego (oleje roślinne, ró\
ne \
ywice), jak
i nieorganicznego (szkło wodne, glinki, cement).
Formy piaskowe i ich przygotowanie.
Formy wykonuje siÄ™ w skrzynkach formierskich, czyli odpowiednio sztywnych,
metalowych ramach bez dna. zaopatrzonych w uchwyty i otwory do ustalania wzajemnego
poło\
enia za pomocÄ… sworzni.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
Kompletna forma mieści się co najmniej w dwóch skrzynkach (rys. 28) z odpowiednią
liczbÄ… rdzeni. Wa\
ną częścią formy jest układ wlewowy, formowany za pomocą oddzielnych
modeli, zawierający zbiornik wlewowy, układ kanałów doprowadzających ciekły metal do
wnęki formierskiej i układ kanałów przelewowych ( nadlewów ).
Kanały doprowadzające odgrywają te\
rolę osadników ró\
nych zanieczyszczeń, które
zbierają się w poziomym odcinku kanału  belce \
u\
lowej. Cały układ wlewowy po wybiciu
formy musi być, oczywiście, odcięty od właściwego odlewu.
Rys. 28. Forma piaskowa [8].
FormÄ™ mo\
na wykonać ręcznie lub maszynowo. Przy formowaniu ręcznym u\
ywamy na
ogół drewnianego modelu dzielonego (lub w prostszych przypadkach  jednolitego). Przebieg
formowania ręcznego jest następujący:
- połówkę modelu 1 kładzie się na płycie podmodelowej 2 wewnątrz skrzynki i obsypuje
pudrem formierskim. W tej skrzynce będzie dolna połowa formy (rys. 29 a),
- skrzynkę wypełnia się masą formierską  najpierw przesiewając przez sito masę
przymodelową, potem sypiąc szuflą masę wypełniającą,
- masę ubija się, zgarnia jej nadmiar do wyrównania z brzegiem skrzynki i nakłuwa dla
lepszego odprowadzania gazów (rys. 29 b),
- skrzynkę odwraca się, oczyszcza i wygładza płaską powierzchnię formy. Na połówkę
modelu tkwiącą w masie nakłada się drugą połówkę, ustalając je wzajemnie kołeczkami.
Ustawia się modele układu wlewowego. Stawia się drugą skrzynkę i ustalają sworzniami.
Obsypuje się pudrem model i płaszczyznę dolnej połowy formy (rys. 29 c),
- wypełnia się masą górną skrzynkę, postępując jak w przypadku dolnej skrzynki, po czym
wyjmuje się modele układu wlewowego i wykonuje zbiornik wlewowy za pomocą
narzędzia formierskiego podobnego do ły\
eczki,
- ostro\
nie zdejmuje się górną skrzynkę, obraca i stawia obok dolnej (na rys. 29 e jest
pokazana tylko ta dolna skrzynka). Po ostukaniu modeli drewnianym młotkiem wyjmuje
siÄ™ je z obu skrzynek,
- do dolnej skrzynki wkłada się rdzenie i montuje obie skrzynki, ustalając je wzajemnie
sworzniami i otrzymujÄ…c kompletnÄ… formÄ™ (rys. 29).
Formę wykonaną wg opisanego sposobu zalewa się bezpośrednio po jej wykończeniu,
w stanie wilgotnym. W niektórych przypadkach połówki form suszy się przed ich
zmontowaniem i zalaniem, co zapewnia większą wytrzymałość form z tym, \
e masy
formierskie do form  na sucho ró\
nią się nieco składem od mas do form  na mokro .
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
Rys. 29. Przebieg formowania ręcznego [8]. Rys. 30. Przebieg formowania maszynowego [8].
W produkcji wielkoseryjnej i masowej stosuje siÄ™ formowanie maszynowe ze
zmechanizowanymi czynnościami narzucania masy formierskiej, jej zagęszczania (ubijania)
i wyjmowania modeli. Równie\
odwracanie skrzynek jest zmechanizowane i nie wymaga
wysiłku fizycznego. Formowanie mechaniczne zapewnia znaczny wzrost wydajności pracy,
polepsza warunki pracy i jakość form. Nale\
y jednak pamiętać, \
e ręcznie mo\
na wykonać
bardziej skomplikowane formy ni\
sposobem maszynowym.
W czasie formowania maszynowego wykonuje siÄ™, na oddzielnych maszynach
formierskich, obie połówki formy. Zamiast jednego dzielonego modelu (drewnianego) mamy
tu dwie metalowe płyty modelowe. Jest wiele typów maszyn formierskich; cykl pracy
maszyny formierskiej poznamy na przykładzie jednej z nich (rys. 30):
- umieszczenie na płycie podmodelowej l z modelem 2 skrzynki formierskiej 3 (rys. 30 a),
- nasypanie masy formierskiej ze specjalnego urzÄ…dzenia zasilajÄ…cego (rys. 35 b),
- zagęszczenie masy przez wstrząsanie i prasowanie (rys. 30 c),
- obrócenie stołu z formą (rys. 30 d),
- podniesienie płyty i wyjęcie modelu (rys. 30 e).
Rdzenie wykonuje się za pomocą specjalnych form, zwanych rdzennicami; mogą one być
drewniane (w produkcji małoseryjnej) lub metalowe. Rdzeń formuje się przez nasypanie
masy (z odpowiednim zagęszczeniem) do rdzennicy po jej zamkniecie stosuje się te\
ró\
ne
czynności dodatkowe, jak np. zbrojenie drutem. Po otworzeniu rdzennicy rdzeń mo\
na wyjąć,
do czego jednak niezbędne są pochylenia ścianek rdzennicy  analogiczne do pochyleń
ścianek modeli. Rdzenie mo\
na wytwarzać ręcznie lub maszynowo. Stosowane są ró\
ne
maszyny do wytwarzania rdzeń naprzykład strzelarki. W czasie pracy strzelarki masa
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
38
rdzeniowa jest wrzucana (z jednoczesnym zagęszczaniem) do rdzennicy uderzeniem
sprÄ™\
onego powietrza.
Rdzenie w przeciwieństwie do form  muszą być zawsze utwardzone, gdy\
bez tego
mogłyby rozsypać się nawet przed zalaniem formy. Rdzenie utwardza się dwoma sposobami:
- przez suszenie w podwy\
szonej temperaturze, w czasie kilku godzin,
- sposobem chemicznym, co wymaga odpowiedniego spoiwa w masie rdzeniowej; często
stosuje się w tym celu szkło wodne  rdzeń zostaje wówczas utwardzony w czasie kilku
sekund pod działaniem dwutlenku węgla.
Topienie metali
Przez topienie (lub wytapianie) metali rozumiemy proces, w którym otrzymuje się ciekły
metal o określonych właściwościach (na przykład składzie chemicznym). Nale\
y więc
odró\
nić  topienie  proces odlewniczy  od  topnienia , rozumianego jako zjawisko
fizyczne przejścia w stan ciekły.
Do topienia metali są stosowane ró\
ne piece odlewnicze o budowie uzale\
nionej głównie
od rodzaju metalu; omówimy najwa\
niejsze z nich.
śeliwiak jest piecem do topienia \
eliwa (rys. 31). Ma on kształt walca średnicy do około
1,5 m i wysokości ponad 6 m. Zewnętrzny płaszcz pieca jest wykonany z blachy stalowej,
a wewnętrzna wykładzina z cegły szamotowej (gatunek tej cegły ma du\
y wpływ na proces
topienia \
eliwa).
Wsad  Å‚adowany do \
eliwiaka przez okno wsadowe za pomocą ró\
nego rodzaju
urządzeń  zawiera surówkę ą złom \
eliwny (czasem i stalowy), koks i topniki (na przykład
wapno hutnicze). Koks pali siÄ™ w \
eliwiaku (powietrze, często uprzednio podgrzane, jest
wdmuchiwane dyszami ze skrzyni powietrznej otaczajÄ…cej piec) i temperatura wsadu 
w miarę jak opada on w dół  jest coraz wy\
sza. Na poziomie dysz temperatura sięga
1800°C, surówka i zÅ‚om topiÄ… siÄ™; część koksu nie ulega spaleniu, lecz rozpuszcza siÄ™
w wytworzonym \
eliwie, wpływając na jego skład chemiczny i strukturę.
Stopione \
eliwo gromadzi się w trzonie pieca. Na powierzchni cieczy zbierają się ró\
ne
zanieczyszczenia, tworzÄ…c \
u\
el, spuszczany górnym otworem. Po spuszczeniu \
u\
la zostaje
otwarty dolny otwór i \
eliwo spływa do kadzi, z której następnie są zalewane formy. Większe
\
eliwiaki sÄ… wyposa\
one w zbiorniki pośrednie na ciekłe \
eliwo, podgrzewane np. gazem.
śeliwiak nie jest zasadniczo piecem o pracy ciągłej (jak naprzykład wielki piec), a cykl
jego pracy trwa kilkanaście godzin. śeliwiak mo\
na wygasić i powtórnie rozpalić w miarę
potrzeby.
Rys. 31. śeliwiak [8]. Rys. 32. Piec tyglowy stały [8].
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
39
Metale nie\
elazne  stopy aluminium, cynku, miedzi, magnezu  topi się najczęściej
w piecach tyglowych stałych (rys. 32) lub przechylnych. Piece te są opalane paliwem ciekłym
(ropa, mazut) lub gazowym (gaz ziemny). Stosowane są równie\
piece elektryczne.
Zalewanie form i wykańczanie odlewów
Formy piaskowe nale\
y zalewać w niezbyt długim czasie po ich wykonaniu, aby nie
dopuścić np. do zbytniego wysuszenia form. Wa\
na jest te\
temperatura ciekłego metalu,
ni\
sza zazwyczaj o kilkadziesiÄ…t stopni od temperatury spustu z pieca.
Zale\
nie od masy odlewu zalewanie formy odbywa się za pomocą ró\
nych kadzi
odlewniczych. Małe formy mo\
na zalewać ły\
ką ręczną (rys. 33 a) lub kadzią widłową
(rys. 33 b).
Rys. 33. Małe kadzie odlewnicze: a)ły\
ka ręczna, b) kadz
widłowa [8].
Zalewanie du\
ych form wymaga u\
ycia róznorodnej budowy kadzi suwnicowych na
przykład. kadzie syfonowe (rys. 34 a) oraz kadzie dolnospustowe (rys. 34 b) z zatyczką
w dnie.
Rys. 34. Du\
e kadzie odlewnicze a) kadz
syfonowa, b) kadz
z zatyczkÄ… [8].
Stygnięcie odlewów wykonanych w formach piaskowych mo\
na podzielić na dwa etapy:
stygniecie w formach (od kilku do ponad 100 godzin, zale\
nie od masy odlewu) oraz
stygnięcie po wybiciu z formy (zazwyczaj nieco krótsze).
Wybijanie form w rzadszych przypadkach odbywa się ręcznie  łomami, oskardami i tym
podobnie i dotyczy du\
ych odlewów. Najczęściej formy wybija się za pomocą ró\
nych
urządzeń pneumatycznych lub elektrycznych, jak na przykład kraty wibracyjne (o du\
ej
częstości drgań) lub wstrząsowe (o większej amplitudzie, a mniejszej częstości). Masa
z rozbitych form przelatuje przez kratÄ™ i zostaje przetransportowana do formierni w celu
przeróbki i powtórnego u\
ycia. Większe trudności występują przy wybijaniu rdzeni, co
czasem wymaga pracy ręcznej. Wybijanie form i oczyszczanie odlewów są najcię\
szymi
pracami w odlewni.
Ostudzone formy wykańcza się, co polega przede wszystkim na usunięciu układów
wlewowych przez odtrÄ…cenie, np. w kruchych odlewach \
eliwnych, lub obcięcie. Następnie
nale\
y starannie oczyścić odlew z resztek przywartej masy formierskiej i rdzeniowej, co jest
wa\
ne ze względu na trwałość narzędzi w póz
niejszej obróbce wiórowej odlewu. Małe
odlewy oczyszcza się w obrotowych bębnach, większe przez piaskowanie lub innymi
podobnymi sposobami. Po kontroli jakości odlewy często poddajemy malowaniu.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
40
Wady odlewnicze i ich naprawa
Wady odlewnicze mo\
na podzielić na następujące główne grupy:
- wady kształtu i wymiarów,
- wady powierzchni,
- nieciągłość materiału,
- wady wewnętrzne,
- wady materiału.
Wady te dla u\
ytku kontroli jakości w odlewni są szczegółowo poklasyfikowane
i oznaczane umownymi symbolami.
Podstawowe znaczenie dla dokładności wymiarowej odlewu ma stan modeli i rdzennic.
Jeśli są one np. nadmiernie zu\
yte, powoduje to nieuniknione wady wymiarów lub kształtu
odlewu.
Du\
y wpływ na jakość odlewu ma proces formowania, który mo\
e powodować
powstanie wad kształtu i powierzchni odlewu.
Stan masy formierskiej  niewłaściwy rodzaj masy lub za niski jej stopień zagęszczenia
w formie prowadzi do wad powierzchni, jak guzy, strupy, rakowatość, zapiaszczenie itp.
Odlewy z takimi wadami mają bardzo grubą warstwę zanieczyszczonego materiału,
niemo\
liwą do usunięcia podczas obróbki wiórowej. Niewłaściwe zagęszczenie masy mo\
e
tak\
e powodować powa\
ne wady kształtu, gdy np. przy monta\
u formy pewne jej fragmenty
odpadnÄ….
PrzyczynÄ… wielu wad odlewniczych mo\
e być niewłaściwy monta\
formy. Jeśli
wzajemne ustalenie skrzynek formierskich jest nieprawidłowe, powstaje przestawienie
odlewu. Za małe obcią\
enie górnej skrzynki w czasie zalewania formy mo\
e spowodować
zalewki. Niewłaściwa konstrukcja układu wlewowego mo\
e powodować wady wewnętrzne-
jak jamy i rzadzizny skurczowe. Widzimy więc, \
e o jakości odlewu decyduje zarówno jego
konstrukcja, jak i wszystkie elementy procesu technologicznego: jakość modeli i rdzeni,
konstrukcja formy, proces formowania, monta\
formy, przygotowanie wsadu i topienia
metalu, wreszcie zalewanie formy.
Wiele wad odlewniczych mo\
na usunąć naprawiając odlew. Stosuje się ró\
ne sposoby
naprawy wad odlewniczych, przede wszystkim spawanie gazowe i elektryczne (tak\
e
odlewów \
eliwnych). Przed spawaniem cały odlew nale\
y podgrzać do temperatury kilkuset
stopni w celu uniknięcia naprę\
eń wewnętrznych. Inne sposoby naprawy wadliwych odlewów
to lutowanie mosiądzem, metalizacja lub miejscowe zalewanie ciekłym metalem. W pewnych
przypadkach odlewy mo\
na prostować (np. wykonane z \
eliwa ciÄ…gliwego). Naprawa
niektórych wad odlewniczych jest jednak niemo\
liwa lub nieopłacalna i wówczas odlew musi
być złomowany.
Nowoczesne metody wytwarzania odlewów
W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat powstało wiele nowych metod odlewania,
umo\
liwiając zwiększenie wydajności procesu technologicznego i polepszenie jakości
odlewów.
Nowszym rozwiÄ…zaniem form piaskowych sÄ… formy skorupowe; wykonywane w nich
odlewy (najczęściej z wy\
szych gatunków \
eliwa) odznaczają się wysoką dokładnością,
a proces formowania mo\
e być łatwo zmechanizowany.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
41
Rys. 35. Schemat formy skorupowej [8].
Forma składa się z dwóch części o stosunkowo cienkich ściankach. Wykonuje się ją
z mieszaniny piasku kwarcowego, \
ywicy syntetycznej i innych składników. Masa ta zostaje
rozprowadzona na gorącej płycie modelowej lub rdzennicy. Na skutek zło\
onych reakcji
chemicznych masa utwardza się i otrzymuje się połówkę formy skorupowej. Dwie takie
połówki skleja się (wstawiając ewentualnie rdzenie) i umieszcza w skrzynce, obsypując
piaskiem wypełniającym. Odlewy skorupowe są szeroko stosowane w przemyśle
samochodowym.
Na oryginalnym pomyśle jest oparta metoda wytapianych modeli rys. 36. Model jest tu
wykonany z łatwo topliwego materiału (wosk, stearyna, czasem odpowiednie tworzywo
sztuczne) i słu\
y do wykonania tylko jednej formy. Potrzeba więc znacznej liczby modeli,
które otrzymuje się w specjalnych metalowych matrycach. Model  lub najczęściej zespół
modeli ze wspólnym układem wlewowym (metoda ta najlepiej nadaje się do odlewania
niewielkich części)  zanurza się parokrotnie w ciekłej mazie ceramicznej, szybko
utwardzającej się. Następnie zespół modelowy otoczony skorupą ceramiczną umieszcza się
w skrzynce formierskiej, obsypując masą wypełniającą. Modele usuwa się przez wytopienie,
po czym form wypala się celem utwardzenia formy. Metodą wytapianych opłaca się
stosować do otrzymywania skomplikowanych części, na ogół o niewielkiej masie.
Rys. 36. Przygotowanie i odlewanie metodÄ… wytapianych modeli: a) wykonanie modelu. b) wykonanie
formy, c) wytapianie i zalewanie formy. 1) wzorzec, 2) półmatryca, 3) wykonywanie połówek
matrycy ze stopu ZnAl, 4) gotowa matryca, 5) wypełnienie matrycy masą, 6) model wytapiany,
7) zestaw modeli z układem wlewowym, 8) zanurzenie zestawu w zawiesinie pyłu w krzemianie
etylu, 9) obsypanie pyłem lub drobnym piaskiem i suszenie, 10) wytopienie modeli,
11) wypalanie formy, 12) topienie metalu, 13) zalewanie formy [9].
Do wytwarzania odlewów z metali nie\
elaznych  głównie stopów aluminium i cynku
stosuje siÄ™ formy metalowe nazywane kokilami (rys. 37). Kokile sÄ… formami wielokrotnego
u\
ytku w odró\
nieniu od innych form (u\
ytek jednorazowy); mogą być zalewane
grawitacyjnie lub pod ciśnieniem.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
42
Rys. 37. Schemat kokili: 1, 2, 3) elementy rdzenia dzielonego [8].
Odlewanie ciśnieniowe stosowane jest w produkcji seryjnej. Metal zalewana jest do
formy pod ciśnieniem czasem dość znacznym (ponad 300 MPa), za pomocą pracującej
maszyny odlewniczej. Wydajność pracy jest bardzo du\
a, a odlewy dokładne, o gładkich
powierzchniach. Mo\
na otrzymać bardzo cienkie ścianki  nawet poni\
ej l mm. Odlewanie
ciśnieniowe jest podstawowym sposobem otrzymywania odlewów ze stopów aluminium
i cynku w przemyśle motoryzacyjnym. Znamy wiele rodzajów odlewniczych maszyn
ciśnieniowych; na rys. 38 przykładowo jest pokazany schemat maszyny z  zimną komorą
ciśnienia. Metal zostaje wlany do komory l, skąd tłok 2 wtłacza go do formy 3. Cykl pracy
maszyny obejmuje ponadto otwarcie formy i wypchnięcie gotowego odlewu.
Na koniec wspomnimy o odlewaniu w formach wirujÄ…cych. Mo\
e to być odlewanie
odśrodkowe (rys. 39a), odpowiednie dla części typu tuleja, rura lub pierścień. Forma jest tu
zwykle metalowa i odtwarza jedynie zewnętrzną powierzchnię odlewu; wnętrze odlewu jest
ograniczone swobodną powierzchnią ciekłego metalu. Oś wirującej formy mo\
e być pozioma
(odlewanie długich rur) lub pionowa (odlewanie krótkich tulei lub pierścieni). Sposób ten jest
te\
stosowany do wylewania du\
ych panewek Å‚o\
yskowych.
Rys. 38. Zasada odlewania w ciśnieniowej maszynie odlewniczej: 1)  .zimna komora maszyny, 2) tłok,
3) forma [8].
Odlewanie pod ciśnieniem odśrodkowym (rys. 39 b) odbywa się w normalnych formach
piaskowych ukształtowanych w ten sposób, \
e centralny wlew le\
y na pionowej osi
wirowania, a na obwodzie formy znajdują się wnęki formierskie. W ten sposób odlewa się
zwykle kilka części w jednej formie. Ciśnienie wywołane silą odśrodkową zapewnia lepsze
wypełnienie formy.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
43
Rys. 39. Odlewanie w formach wirujących: a) odśrodkowe w formie metalowej, b) pod ciśnieniem
odśrodkowym w formie piaskowej [8].
Bezpieczeństwo i higiena pracy w odlewnictwie
W odlewni występują liczne zagro\
enia zdrowia, a nawet \
ycia ludzkiego. Najwa\
niejsze
z nich to:
- znaczny stopień zapylenia i nasycenia powietrza szkodliwymi substancjami,
- wysoka temperatura i mo\
liwość wyprysków ciekłego metalu,
- du\
y hałas, szczególnie przy oczyszczaniu i wybijaniu odlewów,
- znaczny wysiłek fizyczny konieczny w niektórych pracach (np. przy formowaniu
ręcznym lub ręcznym wybijaniu form).
W zwiÄ…zku z tym wiele prac w odlewni nie mo\
e być wykonywanych przez
młodocianych (poni\
ej 18 roku \
ycia), a tak\
e przez kobiety; dotyczy to szczególnie prac
wymagających znacznego wysiłku. Na ten temat obowiązują liczne szczegółowe przepisy,
które średni personel techniczny musi dobrze znać i bezwzględnie ich przestrzegać.
Zanieczyszczenie powietrza w odlewni nale\
y często kontrolować, a urządzenia
wentylacyjne i odpylające muszą być zawsze sprawne, Od ich stanu w znacznej mierze
zale\
y poziom bhp w odlewni.
Do prac odlewniczych niezbędne są środki ochrony osobistej:
- ubrania ochronne (fartuchy, kapelusze i kaptury, rękawice) skórzane i azbestowe oraz
okulary ochronne (obsługa pieców do topienia metalu, zalewanie form),
- nauszniki lub wkładki dla ochrony przed hałasem (formowanie mechaniczne, wybijanie
form, oczyszczanie odlewów),
- hełmy ochronne (transport suwnicami, obsługa urządzeń do ładowania wsadu).
Wa\
ną rolę, szczególnie przy formowaniu ręcznym, odgrywa właściwe oświetlenie,
które stale musi być utrzymywane w dobrym stanie technicznym.
4.5.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie są etapy procesu wytwarzania odlewów w formach piaskowych.
2. Jakie materiały stosujemy do wyrobu mas formierskich?
3. Jakie znasz rodzaje formowania?
4. Do czego słu\
Ä… rdzenie?
5. Jakie surowce stosujemy na odlewy?
6. Czym charakteryzuje siÄ™ urzÄ…dzenia do topienia wsadu?
7. Jakie znacz specjalne metody wytwarzania odlewów?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
44
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Ustal kolejność czynności podczas wykonywania form odlewniczych piaskowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) rozpoznać dokumentację rysunkową odlewu,
2) zaplanować kolejność czynności podczas wykonywaniu formy piaskowej,
3) uwzględnić wielkości produkcji, sposób formowania rdzeni, układu wlewowego,
4) dokonać zapisu ustaleń,
5) zaprezentować wykonane ćwiczenie.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
 dokumentacja rysunkowa odlewu,
 foliogramy, filmy dydaktyczne,
 literatura.
Ćwiczenie 2
Ustal sposób usunięcia utwardzeń i naprę\
eń cieplnych w odlewach \
eliwnych
utrudniających ich obróbkę skrawaniem.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) rozpoznać podstawowe wady odlewnicze,
2) określić czynniki powodujące utwardzenie odlewu,
3) rozró\
nić czynniki mające wpływ na naprę\
enia w odlewie,
4) określić sposób usunięcia wady,
5) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
6) zapisać wyniki przeprowadzonego ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
 foliogramy, filmy dydaktyczne,
 literatura.
4.5.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) scharakteryzować etapy procesu wytwarzania procesu?
2) rozró\
nić materiały stosowane na masy formierskie?
3) scharakteryzować metody formowania?
4) zidentyfikować surowce stosowane na odlewy?
5) rozró\
nić specjalne metody wytwarzania odlewów?
6) rozró\
nić wady odlewów?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
45
5. SPRAWDZIAN OSI
GNI
Ć
Instrukcja dla ucznia
1. Przeczytaj uwa\
nie instrukcjÄ™.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartÄ™ odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań. Do ka\
dego zadania podane sÄ… cztery mo\
liwe odpowiedzi,
z których tylko jedna jest prawidłowa.
5. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki nale\
y błędną odpowiedz
zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedz
prawidłową.
6. Zadania wymagające prostych obliczeń, powinieneś wykonać przed wskazaniem
poprawnego wyniku. Wskazanie odpowiedzi nawet poprawnej bez uzasadnienia, nie
będzie uznane.
7. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłó\
jego rozwiÄ…zanie
na póz
niej i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.
9. Na rozwiÄ…zanie testu masz 45 minut.
Powodzenia
ZESTAW ZADAC
TESTOWYCH
1. Ulepszanie cieplne polega na przeprowadzeniu procesu
a) nawęglania i odpuszczania.
b) azotowania i odpuszczania.
c) hartowania i odpuszczania.
d) wygrzewania.
2. Minimalna zawartość węgla w stali niestopowej umo\
liwiajÄ…ca jej zahartowanie wynosi
a) 0,25%C.
b) 0,30%C.
c) 0,40%C.
d) 0,10%C.
3. Perlitem nazywamy
a) drobnoziarnistÄ… mieszaninÄ™ ferrytu i cementytu.
b) roztwór stały węgla w \
elazie Ä….
c) węglik \
elaza.
d) mieszaninÄ™ cementytu i austenitu.
4. Hartowanie powierzchniowe polega na nagrzaniu
a) materiału na wskroś a następnie szybkim schłodzeniu.
b) powierzchni materiału do właściwej temperatury i szybkim chłodzeniu.
c) materiału na wskroś i powolnemu schłodzeniu.
d) powierzchni materiału do właściwej temperatury i powolnym chłodzeniu.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
46
5. Zasadniczym celem odpuszczania jest
a) zmniejszenie naprÄ™\
eń, kruchości i twardości stali.
b) zlikwidowanie naprÄ™\
eń wewnętrznych stali.
c) ujednolicenie struktury stali.
d) zwiększenie twardości.
6. Celem nawęglania stali jest
a) zwiększenie zawartości węgla w warstwie wierzchniej stali o małej zawartości węgla
(poni\
ej 0,25%C).
b) zwiększenie zawartości węgla w całym przedmiotu wykonanym ze stali o małej
zawartości węgla (poni\
ej 0,25%C).
c) usunięcie węgla z powierzchni stali.
d) uzyskanie twardej odpornej na ścieranie powierzchni przy zachowaniu dobrej
plastyczności rdzenia.
7. Cyjanowanie to proces
a) nawęglania.
b) azotowania.
c) nawęglania z jednoczesnym azotowaniem.
d) aluminiowania.
8. Uzyskanie struktury drobnoziarnistej mo\
liwe jest podczas wy\
arzania
a) zmiękczającego
b) rekrystalizujÄ…cego
c) normalizujÄ…cego
d) odprÄ™\
ajÄ…cego.
9. Zabieg cieplny, w wyniku, którego powstaje w stali struktura zwana martenzytem to
a) odpuszczanie.
b) wy\
arzanie zupełne.
c) hartowanie.
d) wy\
arzanie rekrystalizujÄ…ce.
10. Zabieg cieplny celem, którego jest usunięcie naprę\
eń hartowniczych nazywamy
a) wy\
arzaniem ujednoradniajÄ…cym
b) odpuszczaniem.
c) aluminiowaniem.
d) wy\
arzaniem odprÄ™\
ajÄ…cym.
11. Modele wykonane z parafiny stosuje siÄ™ przy odlewaniu
a) odśrodkowym.
b) w formach skorupowych.
c) według metody wytapianych modeli.
d) w formach metalowych.
12. Podstawowym składnikiem masy formierskiej jest
a) torf.
b) piasek.
c) \
wir.
d) glina.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
47
13. Rdzeń odlewniczy stosuje się w formie odlewniczej w celu
a) odtworzenia wewnętrznych kształtów odlewów.
b) odtworzenia zewnętrznych kształtów odlewów.
c) zmniejszenia objętości odlewów.
d) doprowadzeniu metalu do formy.
14. Formy metalowe stosuje siÄ™ przy odlewaniu
a) kokilowym.
b) w formach skorupowych.
c) w formach wirujÄ…cych.
d) precyzyjnym.
15. Proces obróbki plastycznej, w którym trwałe odkształcenie materiału uzyskuje się wskutek
zgniatania go przez uderzanie młota, naciskiem prasy lub walców nazywa się
a) walcowaniem.
b) ciÄ…gnieniem.
c) kuciem .
d) tłoczeniem.
16. Pręty, kształtowniki oraz blachy powstają w wyniku
a) kucia swobodnego.
b) kucia matrycowego.
c) walcowania.
d) tłoczenia.
17. Tłoczenie to proces obróbki plastycznej na zimno i gorąco obejmujący operacje
a) cięcia i kształtowania.
b) wyciskania.
c) kucia swobodnego.
d) walcowania.
18. Po\
ądane właściwości materiału na odlewy to
a) plastyczność.
b) tłoczność.
c) lejność i skurcz odlewniczy.
d) kowalność.
19. CiÄ…gnienie stosowane jest przy produkcji
a) odkuwek.
b) drutów.
c) kęsów.
d) kształtowników.
20. Produkt powstający w wyniku krzepnięcia ciekłego metalu w formie to
a) odkuwka.
b) walcówka.
c) odlew.
d) wytłoczka.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
48
KARTA ODPOWIEDZI
ImiÄ™ i nazwisko ...............................................................................
Rozró\
nianie cech charakterystycznych obróbki cieplnej, cieplno-
chemicznej, plastycznej i odlewnictwa
Zakreśl poprawną odpowiedz
.
Numer
Odpowiedz
Punktacja
zadania
1 a b c d
2 a b c d
3 a b c d
4 a b c d
5 a b c d
6 a b c d
7 a b c d
8 a b c d
9 a b c d
10 a b c d
11 a b c d
12 a b c d
13 a b c d
14 a b c d
15 a b c d
16 a b c d
17 a b c d
18 a b c d
19 a b c d
20 a b c d
Razem:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
49
6. LITERATURA
1. Bartosiewicz J.: Obróbka i monta\
części maszyn. WSiP, Warszawa 1995
2. Godlewski M., Tym Z.: Poradnik dla mechaników. WSiP, Warszawa 1991
3. Górecki A.: Technologia ogólna WSiP, Warszawa 1994
4. Górecki A.: Technologia ogólna: podstawy technologii mechanicznych. WSiP, Warszawa
2005
5. Mac S.: Obróbka metali z materiałoznawstwem. WSiP, Warszawa 1992
6. Okoniewski S.: Technologia Maszyn. WSiP, Warszawa 1999
7. Swat K.: Bezpieczeństwo i higiena pracy dla mechaników. WSiP, Warszawa 1992
8. Białas S., Sobieszczański J.: Zarys technologii maszyn. WSiP, Warszawa 1984
9. Zawora J.: Podstawy technologii maszyn. WSiP Warszawa 2006
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
50