Technologia Materiałów Konstrukcyjnych (wykład)
UWAGA!!! Uzupełnienia pojawiają się, tak jak poprawki, także wewnątrz całego
opracowania. Nie są to tylko dodatkowe tematy dopisywane  na końcu .
Wstęp.
Technologia-(techn.-wytwarzanie, logos-nauka) nauka o wytwarzaniu, metodach i sposobach
wytwarzania, o wyposażeniu pracowni i pracownika służącemu wytworzeniu danego
produktu.
Potrzeba- projektowanie- konstrukcja- wytwarzanie (technologia)
Proces-pewien zbiór czynności (zbiór operacji) mający cel i przebiegający w czasie. System
dynamiczny przebiegajÄ…cy w funkcji czasu i majÄ…cy do wykonania cel lub zadanie.
Operacja-czynność wykonywana na jednym stanowisku, przez jednego pracownika i na
jednym kawałku materiału.
System-pewien zbiór obiektów (nieuporządkowany) mający pewne relacje i cel.
System dynamiczny-system, w którym pewne relacje się zmieniają.
Technologia odnosi się do wielu rodzajów obiektów:
·ð Konstrukcja-obmyÅ›lony ksztaÅ‚t, wymiary, wytrzymaÅ‚ość i to, z czego siÄ™ skÅ‚ada,
materiały. Efektem konstrukcji jest dokumentacja konstrukcyjna.
·ð Technologia-jak zrobić, jakie maszyny i materiaÅ‚y wykorzystać, oraz metody obróbki
Proces produkcyjny-wszystkie działania wykonywane by zrobić wyrób:
·ð Proces technologiczny-zbiór operacji w trakcie, których nastÄ™puje zmiana ksztaÅ‚tu,
właściwości, wymiarów materiału, a także montaż części. Jest to najważniejszy
proces, zależy on od skali realizacji produkcji, w każdym przypadku jest inny:
o Produkcja jednostkowa-droga produkcja manufakturowa, rzadko stosowana.
o Produkcja seryjna-produkcja seriami, na dużą skalę, zakład dobrze
wyposażony (np. prze pół roku produkowany jest wyrób A, a przez pół B).
o Produkcja masowa-produkowany jest jeden wyrób przez bardzo długi czas.
·ð Proces pomocniczy (logistyczny)-utrzymanie w stanie sprawnoÅ›ci budynków,
maszyn, a także zaopatrzenie
Większość procesów jest zmechanizowana i człowiek pełni głównie funkcję operatora.
Proces usługowy-wszystko, co dotyczy człowieka w procesie produkcyjnym.
1
Projektowanie procesu technologicznego.
Projekt-opis rzeczywistości nieistniejącej. Składa się on z informacji usystematyzowanej na
użytek wykonania konkretnego przedmiotu.
Dokumentacja technologiczna-służy do zapisu projektu technologicznego. Składa się ona z:
·ð Karty technologicznej-zawiera ona wszystkie informacje dotyczÄ…ce produktu np.
wałka z wykonanym rowkiem, wymagającego hartowania pod łożyska:
Nr Treść Czas Pracownik (grupa
Stanowisko
operacji operacji wykonania zaszeregowania)
1 Cięcie Piłą mechaniczna 10 min III
2 Toczenie Tokarka uniwersalna 150 min V
3 Frezowanie Frezarka uniwersalna 15 min V
Stanowisko obróbki
4 Hartowanie 15 min VI
cieplnej
5 Szlifowanie Szlifierka do wałków 20 min VII
·ð Karty instrukcyjnej-sporzÄ…dzana jest dla każdej operacji i zawiera informacjÄ™ jak
wykonać poszczególne czynności.
1. Metale.
Właściwości i budowa metali.
Metale majÄ… budowÄ™ krystalicznÄ…. A
atwo tworzÄ… jony dodatnie (kationy), posiadajÄ… wysokÄ…
wytrzymałość i są plastyczne. Metale, a także ich stopy dobrze przewodzą prąd i ciepło.
Oprócz rtęci metale są w temperaturze pokojowej ciałami stałymi. Najczęściej używanym
materiałem konstrukcyjnym jest stal. Stal, czyli stop żelaza z węglem, zawiera ok. 1,8%-2%
węgla. Poza stalą najczęściej stosuje się stopy aluminium i miedzi.
Ciała mogą przyjmować postać:
·ð KrystalicznÄ… np. metale
·ð AmorficznÄ… (bezpostaciowÄ…) np. szkÅ‚o, woda, powietrze
Ciało o budowie krystalicznej składa się z tzw. komórek elementarnych. Komórka
elementarna jest najmniejszym składnikiem ciał krystalicznych.
Istnieje kilka rodzajów komórek elementarnych np.:
·ð Komórka elementarna prosta (stopieÅ„ upakowania 1)
2
·ð Komórka elementarna przestrzennie centrowana (stopieÅ„ upakowania 2)
(żelazo að, chrom, wolfram, molibden, tantal)
·ð Komórka elementarna Å›ciennie centrowana (stopieÅ„ upakowania 4)
(żelazo gð, aluminium, miedz
, złoto, iryd, platyna)
Zjawiska zachodzące przy ogrzewaniu i chłodzeniu metali.
Alotropia (polimorfia)- zjawisko polegające na zmianie rodzaju komórki elementarnej w
funkcji temperatury np. żelazo i jego dwie odmiany alotropowe
3
Zmiana stanu ciała krystalicznego podczas zmiany temperatury:
Zmiana stanu ciała amorficznego podczas zmiany temperatury:
Quasiizotropia i tekstura metali.
Ciało izotropowe- ciało mające jednakową wytrzymałość na zmiany w każdym kierunku np.
plastelina, powietrze, woda. Przeciwieństwem ciała izotropowego jest ciało a-izotropowe lub
anizotropowe
Quasiizotropia- ciała prawie izotropowe np. płyty wiórowe. Komórki elementarne ciał
krystalicznych składają się na ziarna, co powoduje, że też są quasiizotropowe.
4
Tekstura metali- ukształtowanie ziaren. Ma to na celu wzmocnienie wytrzymałości poprzez
odpowiednie  uporządkowanie ziaren w metalu. Im ziarna mają strukturę bardziej zbliżoną
do idealnej struktury krystalicznej i mniej mają wtrąceń obcych pierwiastków, oraz błędów
odlewniczych tym bardziej są wytrzymałe i mają strukturę zbliżoną do ciała izotropowego.
Metale odlewane w stanie nieważkości mają prawie idealną strukturę izotropową. Ulepszanie
przeprowadza się na gorąco lub zimno poprzez obróbkę plastyczną. Ulepszanie  na zimno
zaburza strukturę krystaliczną podnosząc właściwości wytrzymałościowe. Nosi ona nazwę
zgniotu.
Obróbka plastyczna i umocnienie metali.
2. Metaloznawstwo.
Metaloznawstwo-nauka o budowie, własnościach i metodach badań metalurgicznych
materiałów konstrukcyjnych. Zadaniem tej dziedziny wiedzy technicznej jest określenie
wpływu zmiany warunków zewnętrznych na budowę materiału oraz ustalenie zależności
między składem i budową materiału, a jego właściwościami.
Metale-materiały, które w stanie stałym charakteryzują się następującymi właściwościami:
·ð Fizyczne-dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne (1020), poÅ‚ysk metaliczny,
nieprzezroczystość, stan stały w temperaturze otoczenia (z wyjątkiem rtęci), wzrost
oporu elektrycznego wraz ze wzrostem temperatury
·ð Chemiczne-tendencja do oddawania elektronów (tworzÄ… kationy), tworzÄ… tlenki
metali, reagujÄ…c z wodÄ… tworzÄ… zasady
5
·ð Mechaniczne:
o Technologiczne:
Właściwości odlewnicze-oceniane są na podstawie jednorodności składu
chemicznego w całej masie odlewu, skurczu podczas stygnięcia, lejności
(zdolności do wypełniania formy). Lejność zależy od płynności materiały
w temperaturze zalewania formy. Jej miarą jest odległość, na jaką płynie
metal w znormalizowanej formie ustawianej poziomo i mającej kształt
pręta lub spirali. Skurcz ma wpływ na powstawanie w gotowym
przedmiocie naprężeń mogących powodować pęknięcia lub odkształcenia.
Do celów odlewniczych nadają się szczególnie stopy o małej różnicy
temperatury początku i końca krzepnięcia, gdyż wówczas segregacja
składników nie jest zbyt duża
Skrawalność-jest to podatność do obróbki skrawaniem. Metale
charakteryzujące się dobrą skrawalnością mają małą wytrzymałość
mechaniczną. Skrawalność ocenia się na podstawie trwałości ostrza,
oporów skrawania, gładkości powierzchni obrabianej i postaci wióra.
Ścieralność-podatność materiału do zużywania się w skutek tarcia
ślizgowego. Miarą ścieralności jest zmniejszenie masy badanej próbki
spowodowane tarciem twardej tarczy o badany materiał.
Właściwości plastyczne-bada się je na podstawie prób zginania, nawijania
drutu, kucia i tłoczności, mających wykazać podatność materiału do
trwałych odkształceń niezbędnych do nadania właściwych kształtów
przedmiotów
o Wytrzymałościowe-podstawowym i głównym sposobem określania tych
właściwości jest statyczna próba rozciągania (próba zrywania).
P- obciążenie, siła
DðL- wydÅ‚użenie
Psp- punkt sprężystości
Pm- punkt maksymalnej wartości siły
Pe- punkt plastyczności
Pz- punkt zerwania
6
SIA
A MAKSYMALNA / PRZEKRÓJ POPRZECZNY = NAPR
ŻENIE
P/A=tð ð
Rm = Pm/A0
Re = Pe/A
Rz = Pz/A
Względne wydłużenie procentowe A=(Lu-L0)/L0
Przewężenie procentowe Z=(A0-Au)/A0
(Lu -długość po zerwaniu, Au- powierzchnia przekroju poprzecznego po zerwaniu)
Pełzanie- wydłużenie materiału pod niezmiennym obciążeniem w miarę upływu czasu.
Stosunek wydłużenia do czasu jego powstawania nazywamy prędkością pełzania.
AB- początkowy okres pełzania, podczas którego następuje znaczne odkształcenie próbki w
krótkim czasie
BC- powolny i równomierny okres pełzania (odkształcenia trwałe)
CD- coraz szybszy i ciągły przyrost długości prowadzący do zerwania próbki
Wytrzymałość zmęczeniowa-, jeżeli na materiał działają siły zmieniające swą wartość
okresowo w czasie to mogą w nim powstać pęknięcia, mimo że wartość siły jest znacznie
mniejsza maksymalna wartość powodująca dopuszczalne naprężenia.
Udarność- odporność na uderzenia zależna od próbki i kształtu badanego materiału, rodzaju
materiału, temperatury i sposobu obciążenia. Udarność ocenia się na młotach udarnościowych
(np. CHARPY).
Właściwości cieplne- pojemność cieplna (ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury
o 10C), pojemność cieplna przypadająca na jednostkę masy nazywa się ciepłem właściwym
(J/kg K), rozszerzalność temperaturowa (zmiana wymiarów wraz ze zmianą temperatury),
przewodność cieplna (ilość ciepła przepływająca w jednostce czasu przez jednostkę
powierzchni)
WÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci elektryczne- Przewodnik do 1Wð, półprzewodnik od 1Wð do 1010Wð, izolator
powyżej 1010Wð
7
Właściwości magnetyczne- w zależności od zachowania się w polu magnetycznym
wyróżniamy:
·ð Diamagnetyki- ustawiajÄ… siÄ™ w polu magnetycznym prostopadle do kierunku linii siÅ‚
pola (cynk, miedz
, bizmut)
·ð Paramagnetyki- ustawiajÄ… siÄ™ równolegle do linii siÅ‚ pola (chrom, aluminium,
mangan)
·ð Ferromagnetyki- umieszczone w polu magnetycznym wraz ze wzrostem natężenia
pola ulegają namagnesowaniu i po usunięciu pola wykazują właściwości magnetyczne
(żelazo w temperaturze otoczenia, nikiel, kobalt)
Odmiany technicznego żelaza:
·ð Chemicznie czyste- otrzymywane drogÄ… reakcji chemicznych zawierajÄ…ce domieszek
do 0,007%
·ð Elektrolityczne- otrzymywane drogÄ… elektrolizy zawiera do 0,02% domieszek
·ð Karbonylkowe- otrzymane poprzez rozkÅ‚ad karbonylku żelaza
·ð Armco- otrzymywane metodÄ… hutniczÄ…, zawiera od 0,1% do 0,2% domieszek
Właściwości mechaniczne czystego żelaza:
Rm-180-280 MPa
Re-90-200 MPa
A-30%-50% (wydłużenie)
Z-70%-80% (przewężenie)
Kuz-180-280 J/cm2 (udarność)
HB- 45-80
Krzywa chłodzenie czystego żelaza
Stal- stop żelaza z węglem zawierający do 2,11% węgla. Stal jest obrobiona plastycznie
Staliwo- stal nieobrobiona plastycznie
Żeliwo-stop żelaza z węglem o zawartości węgla od 2,11% do 6,67%
8
Wpływ składników stopowych na właściwości mechaniczne stali:
·ð WÄ™giel- wzrost zawartoÅ›ci powoduje zmniejszenie wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci plastycznych,
wydłużenia, udarności i przewężenia. Zwiększa się wytrzymałość mechaniczna i
twardość, pogarsza spawalność stali
·ð Mangan- poprawia spawalność i zgrzewalność stali. Podwyższa wytrzymaÅ‚ość.
·ð Krzem- podnosi wytrzymaÅ‚ość stali, zwÅ‚aszcza granicÄ™ sprężystoÅ›ci, pogarsza
spawalność i zgrzewalność. Stal jest krucha, ale ma wysoką udarność
·ð Miedz
- poprawia odporność na korozję
·ð Siarka- skÅ‚adnik zwiÄ™kszajÄ…cy kruchość. Podczas przeróbki plastycznej na gorÄ…co w
temp. Powyżej 9850C następuje nadpalenie otoczek siarczkowych (siarka nie
rozpuszcza się w stali), co prowadzi do powstania pęknięć i naderwań. Zjawisko to
nosi nazwę kruchości na gorąco
Podział stali:
·ð W zależnoÅ›ci od skÅ‚adu chemicznego:
o Stale węglowe- podstawowym ich składnikiem jest (poza żelazem) węgiel, a
pozostałe składniki są wynikiem procesu wytapiania np.:
żð Mangan do 0,8%
żð Krzem do 0,4%
żð Fosfor i Siarka do 0,05%
o Stale stopowe- są to stale węglowe zawierające dodatki stopowe np.:
żð Nikiel 8%-10% (kwasoodporne, nierdzewne, do hartowania)
żð Chrom 12%-20% (również kwasoodporne i nierdzewne)0)
żð Mangan 10%-15%
żð Wolfram 8%-20% (wpÅ‚ywa na zużycie Å›cierne)
żð Krzem do 2,6%
·ð W zależnoÅ›ci od zastosowania
o Stale konstrukcyjne:
żð Stale konstrukcyjne wyższej jakoÅ›ci (uspokojone-krzepnÄ…ce powoli)
żð Stale wÄ™glowe konstrukcyjne ogólnego przeznaczenia zwykÅ‚ej jakoÅ›ci
żð Stale niskostopowe o podwyższonej jakoÅ›ci (o strukturze perlityczno-
ferrytycznej)
żð Stale do nawÄ™glania (niska zawartość wÄ™gla)
żð Stale do azotowania (zawierajÄ… aluminium)
żð Stale sprężynowe (zawierajÄ… krzem)
żð Stale automatowe (zwiÄ™kszona zawartość siarki i fosforu powoduje kruchy
wiór podczas obróbki)
żð Stale Å‚ożyskowe do ulepszania cieplnego
o Stale narzędziowe
żð Stale wÄ™glowe od 0,5%-1,3% wÄ™gla. MajÄ… maÅ‚o domieszek szkodliwych.
PracujÄ… do temperatury 1800C, nadajÄ… siÄ™ do hartowania
żð Stale stopowe:
a) Do pracy na zimno (150-2000C)
b) Do pracy na gorąco (zawierają większą ilość dodatków stopowych.
Przeznaczone na formy odlewnicze. PracujÄ… do 4000C)
c) Stale szybkotnące (zawierają duże ilości wanadu, wolframu,
chromu, molibdenu; do 6000C)
·ð Stale specjalne
9
Podział żeliwa:
·ð Szare-zawiera wÄ™giel w postaci grafitu. Twarde i dobrze obrabialne.
·ð BiaÅ‚e-zawiera wÄ™giel w postaci cementytu (zaw. WÄ™gla powyżej 4,3%)
3. Podstawowe układy krystalograficzne.
4. Wady struktury krystalicznej.
5. Dyslokacje.
6. Przebieg procesu krystalizacji.
7. Metale nieżelazne i ich stopy.
Metale nieżelazne i ich stopy dzielimy na:
·ð Lekkie (np. aluminium, magnez, tytan)
·ð Ciężkie (np. ołów, miedz
, cyna, cynk)
Aluminium i jego stopy.
Aluminium-bardzo lekki i plastyczny metal, dobrze przewodzi prąd i ciepło, jest odporny na
działanie powietrza atmosferycznego, wody, kwasów organicznych i związków azotu.
Nieodporne na działanie ługu czyli zasad i kwasów beztlenowych. Aluminium nie zmienia
udarności ze zmianą obciążenia temperaturowego. Gęstość 2,7g/cm3 (woda ma gęstość
niecały 1 g/cm3). Aluminium jest, więc 2,7 razy cięższe od wody. Produkowane są 2 rodzaje
aluminium:
·ð Hutnicze-zawiera od 99%-99,8% glinu
·ð Rafinowane-zawiera 99,95%-99,99% glinu (pozostaÅ‚e domieszki to żelazo i
krzem)
Stopy aluminium dzielimy na:
·ð Do obróbki (przykÅ‚ady):
o PA1-aluman (Al Mn)-odporny na korozjÄ™ i dobrze spawalny
o PA2-ftydronalium (Al Mg2)-odporny na działanie wody morskiej, wysoka
plastyczność i spawalność.
o PA4-antikorodal (Al Mg Si Mn)-duża odporność na korozję, spawalny i
plastyczny
o PA10-avial (Al Si Mg Cu)-bardzo wysoka wytrzymałość i mniejsza
odporność na korozję
o Duraluminium (dural)-wytrzymały i odporny na korozję
·ð Odlewnicze:
o Siluminy (Al Si)-krystalizujÄ… w temperaturze 5770C. Stosuje siÄ™ je np. na
głowice silników i tłoki cylindrowe.
o Al Mg- krystalizują w temp. 4510C, cechuje je bardzo dobra odporność na
korozjÄ™
o Al Cu- krystalizujÄ… w temp. 5480C, przeznaczane np. na galanteriÄ™
stołową.
Magnez i jego stopy.
Magnez-lekki, ciągliwy srebrzystobiały metal. Gęstość 1,75g/cm3. Temperatura topnienia
648,80C. Występują 2 odmiany: Mg 99,9% i Mg 99,95% (domieszki Fe i Si).
Stopy magnezu dzielimy:
10
·ð Odlewnicze:
o GA4-nie jest obrabiany cieplnie, ma dużą skrawalność i odporność na
korozjÄ™. Przeznaczony np. na korpusy pomp, armaturÄ™.
o GA8-dobre właściwości odlewnicze i wysoka wytrzymałość, przeznaczony
na konstrukcje obciążone
o GRE3-wykazuje dobre właściwości odlewnicze i szczelność, dobra
skrawalność i spawalność. Temperatura pracy do 2500C. Przeznaczony na
sprężarki, skrzynie biegów
·ð Do obróbki:
o Z aluminium
GA3- (MgAl3ZnMn) plastyczny od 230-4200C, spawalny
GA6- (MgAl6ZnMn) plastyczny w zakresie temperatur 230-4000C, skłonny do
korozji naprężeniowej, stosowany na wyjątkowo obciążone konstrukcje
(lotnictwo, kolej)
o Bez aluminium
GM2- (MgMn2) plastyczny 260-4500C, dobrze spawalny i odporny na korozjÄ™
GZ3- (MgZn3) plastyczny w 3000C, odporny na korozjÄ™, spawalny i
skrawalny, stosowany na bardzo obciążone konstrukcje
Tytan i jego stopy.
Tytan-błyszczący, srebrzystobiały metal o gęstości 4,5 g/cm3. Temperatura krystalizacji
wtórnej 8820C (z układu heksagonalnego w regularny). Jest bardzo wytrzymały i odporny na
korozję. Stosowany głównie jako składnik stopów zwiększający wytrzymałość np. gwoz
dzie
tytanowe używane w chirurgii kostnej (tytan nie reaguje z tkanką mięśniową i kostną).
Stopy tytanu:
·ð Ti6Al4W- Rm= 960MPa, A=9% (A-wydÅ‚użenie, Rm-wytrzymaÅ‚ość na
rozciÄ…ganie)
·ð WT3-1-Rm=1000MPa, A=10%-13%
Miedz
i jej stopy.
Miedz
-kowalny, ciągliwy, czerwonobrązowy metal, o gęstości 8,94g/cm3. Dobrze przewodzi
prąd i ciepło, jest plastyczna, stosowana na przewody elektryczne, rury instalacyjne, blachy.
Stopy miedzi:
·ð MosiÄ…dz- stop miedzi z cynkiem (do 50% Zn), stosowany na aparaturÄ™
chemiczną, skraplacze, wymienniki ciepła, łożyska.
o MA58, MO58B, MK58-wysoka odporność na korozję, dobre właściwości
odlewnicze
o MA58-1, MO58B-1-dobrze skrawalne, dobre właściwości trybologiczne
·ð BrÄ…z- stop miedzi z cynÄ….
o Brąz cynowy-(do 8% cyny) B2, B4, B6, B443 (na elementy ślizgowe)
o Brąz aluminiowy-(do 11%Al) bardzo dobre właściwości
wytrzymałościowe
o Brąz krzemowy-(3,5% Si) twardy i wytrzymały
o BrÄ…z berylowy-(do 2% Be)
Nikiel i jego stopy.
Nikiel-gęstość 8,908g/cm3, twardy, kowalny, srebrzystobiały, ciągliwy i ferromagnetyczny
metal. Występuje w układzie regularnym. Odporny na działanie kwasów i zasad, ale
nieodporny na działanie siarki.
11
Stopy niklu:
·ð Do obróbki:
o Alumel- duża żaroodporność, wysokie właściwości mechaniczne
o Chromel- właściwości podobne jak alumel
o Nichrom-właściwości podobne jak alumel
o Chromo-nikiel- stopy o dużej żaroodporności i wytrzymałości
mechanicznej. Rm=600-850MPa, A=25%-45% (stosowany np. na
grzejniki)
·ð Odlewnicze:
o Stop Monela (NM30)-do produkcji monet (pięciocentówki w USA
zawierajÄ… 25% niklu)
o Stop Roneya-na części pomp, rolki łożyskowe, gniazda zaworów
Kobalt i jego stopy.
Kobalt-twardy, ciągliwy, niebieskoszary metal. Gęstość 8,9g/cm3. Wykazuje silne
właściwości magnetyczne. Jedna czwarta światowej produkcji kobaltu jest zużywana do
produkcji stopu alniko.
Stopy kobaltu:
·ð Alniko- stosowany do wyrobu magnesów staÅ‚ych
·ð H53-odporny na utlenianie, wysoka wytrzymaÅ‚ość mechaniczna w wysokich
temperaturach. W temperaturze 8200C Rm=420MPa, A=16%
·ð Stellity-niemagnetyczne, krystalizujÄ… w ukÅ‚adzie regularnym. Twardość ok.
650HB, gęstość 9g/cm3.
Cynk i jego stopy
Cynk-Gęstość 7,1g/cm3, temperatura topnienia 4,190C. Krystalizuje w układzie
heksagonalnym
Stopy cynku:
·ð Z40-(ZnAl4) przeznaczony na odlewy ciÅ›nieniowe o dużej dokÅ‚adnoÅ›ci
wymiarowej. Rm=300MPa, A=10%, HB 60-80
·ð Z82, Z102, Z284-dobrze skrawalne, stosowane na matryce, odporne na
ścieranie
Cyna i jej stopy.
Cyna-srebrzysty, bardzo miękki, kowalny i ciągliwy metal. Gęstość 5,75g/cm3 (szara),
7,31g/cm3 (biała). Cyna jest materiałem stosowanym np. do pokrywania puszek z konserwami
by uchronić je przed korozją, na stopy lutów. Jest nietoksyczna, nie ulega korozji. Występują
dwa rodzaje cyny:
·ð BiaÅ‚a o sieci tetragonalnej
·ð Szara o sieci regularnej
Stopy cyny.
Stopy cyny przeznaczone są głównie na luty.
Ołów i jego stopy.
Ołów-gęstość 11,35g/cm3. Bardzo miękki, kowalny i ciągliwy, niebiesko-biały, błyszczący
metal. Temperatura topnienia 327,5020C.
Stopy ołowiu.
Np. stopy A
16, A
10AS zwane babbitami, są to stopy łożyskowe (ołowiowo  antymonowo -
cynowe).
12
8.Proces hartowania.
9.Proces odpuszczania.
10.Proces wyżarzania.
11.Proces azotowania.
12.Proces nawęglania.
13.Proces węgloazotowania.
14.Krystalografia (badanie materiału).
Do racjonalnego stosowania materiałów konstrukcyjnych niezbędna jest znajomość ich
właściwości, struktury, oraz wykrycie wad wewnętrznych. Dokonać tego można za pomocą
następujących badań:
·ð Badania rentgenograficzne dyfrakcyjne (opierajÄ… siÄ™ na odlegÅ‚oÅ›ciach
międzyatomowych).
·ð Badania metalograficzne mikroskopowe (za pomocÄ… mikroskopu). PolegajÄ… na
identyfikacji pod mikroskopem optycznym lub elektronowym struktury materiału na
specjalnie przygotowanym szlifie (zgładzie metalograficznym). Przebieg obserwacji:
o Pobranie próbki metalograficznej.
o Wykonanie szlifu (szlifowanie i polerowanie).
o Obserwacja próbki niewytrawionej.
o Trawienie próbki
o Obserwacja próbki wytrawionej.
Budowa mikroskopu metalograficznego.
·ð Badania metalograficzne makroskopowe (pod niewielkim powiÄ™kszeniem).
·ð Badania nieniszczÄ…ce:
o Radiograficzne-opierają się na przenikaniu przez materię krótkich fal
elektromagnetycznych (promieniowanie Rentgena i promieniowanie gð).
Uzyskiwany obraz należy od intensywności załamania fal, która jest wypadkową
następujących czynników: długości fali, grubości przedmiotu, liczby atomowej i
gęstości.
o Ultradz
więkowe-metoda opiera się na falach mechanicznych (w metalu np. o
częstotliwości 18000Hz). Wyróżnia się metodę echa (nadajnik i odbiornik fal
znajdujÄ… siÄ™ po tej samej stronie badanego przedmiotu) i metoda cienia (odbiornik
i nadajnik po 2 przeciwnych stronach przedmiotu).
o Magnetyczne-mogą być stosowane tylko do ferromagnetyków. Jeżeli badany
przedmiot umieszczony w polu magnetycznym posiada pęknięcie, to wokół
13
pęknięcia następuje zaburzenie linii sił pola magnetycznego, które możemy
oglądać posypując przedmiot proszkiem magnetycznym lub zawiesiną proszku w
nafcie lub oleju.
·ð Badania w podwyższonych temperaturach.
·ð Badania mechaniczne.
·ð Badania korozyjne.
·ð Badania fizyczne.
·ð Badania skÅ‚adu chemicznego.
·ð Badania twardoÅ›ci metalu
Twardość-jest miarą odporności materiału na lokalne odkształcenia trwałe, powstające na
powierzchni badanego przedmiotu wskutek wciskania w niego wgłębnika. Do badania
twardości służy przyrząd twardościomierz. Twardość dzieli się na:
·ð Makro twardość-twardość caÅ‚ego przedmiotu.
·ð Mikro twardość-twardość poszczególnych skÅ‚adników.
Metody mierzenia twardości:
·ð Statyczne:
o Brinella- wgłębnikiem są kulki stalowe, hartowane, o znormalizowanych
średnicach (2,5mm, 5mm, 10mm).Twardość określa stosunek siły wciskającej do
pola trwałego odcisku, które tworzy się na powierzchni w postaci czaszy. HB=P/A
[kg/mm2].
Zalety:
żð Możliwość uzależnienia twardoÅ›ci Brinella dla materiałów ciÄ…gliwych od
wytrzymałości na rozciąganie.
żð Możliwość stosowania do pomiarów materiałów o strukturze
niejednorodnej.
Wady:
żð Trudność w pomiarze materiałów twardych, niepÅ‚askich, drobnych,
cienkich warstw utwardzonych
żð Stosowanie mikroskopu
żð Uszkodzenie powierzchni
o Rockwella-określenie twardości zostało oparte na pomiarach głębokości odcisku,
uzyskiwanego za pomocą wgłębnika i ustalonego nacisku. Do badań materiałów o
różnych zakresach twardości przyjęto 5 wgłębników (stożek diamentowy o kącie
1200 z wierzchoÅ‚kiem zaokrÄ…glonym o promieniu 0,2mm lub kulki o Å›rednicy ½ ,
ź , 1/8 , 1/16 ), oraz 3 naciski (P1-60kg, P2-100kg, P3-150kg). Poprzez
zestawienie 5 wgłębników i 3 nacisków powstało 15 skal Rockwella, z których
każda oznaczana jest wielką literą.
HR =k-(h/0,002), gdzie h- głębokość, a k- współczynnik (dla stożka=100, dla
kulki=130) np.
Skala C- stożek diamentowy i obciążenie 150kg.
20Skala B- kulka 1/16 i obciążenie 100kg.
35Zalety:
żð MaÅ‚e odciski.
żð Możliwość pomiaru wyrobów twardych i utwardzonych warstw.
żð Szybkość pomiaru.
Wady:
żð TrudnoÅ›ci w pomiarze przedmiotów bardzo cienkich, cienkich warstw
nawęglonych i azotowanych.
14
o Vickersa- polega na wciskaniu w materiał regularnego ostrosłupa czworokątnego
diamentowego o kącie dwuściennym między przeciwległymi ścianami pod
obciążeniem P.
HV=P/A [kg/mm2]
Zalety:
żð Duża porównywalność z metodÄ… Brinella (do 300 jednostek HB=HV,
powyżej HB=0,95HV).
żð Możliwość uzależnienia HV od Rm.
żð Możliwość stosowania metody do materiałów miÄ™kkich i twardych.
żð MaÅ‚e gÅ‚Ä™bokoÅ›ci odcisków.
żð DokÅ‚adne odciski.
Wady:
żð TrudnoÅ›ci w pomiarze materiałów niejednorodnych (żeliwo).
żð WpÅ‚yw chropowatoÅ›ci na wyniki.
·ð Dynamiczne:
o Pomiar twardości przy pomocy młotka POLDI
o Metoda Shore a
15.Spawalnictwo
Spawanie-łączenie metali za pomocą procesów spawalniczych odbywa się przy użyciu
ciepła. Wskutek doprowadzenia ciepła następuje całkowite, lub częściowe nadtopienie
spawanych elementów.
Zgrzewanie-temperatura doprowadza do plastyczności materiału (nie stopienia).
Spaw-cześć łącząca; składa się ze stopionego materiału (spoiny). W zależności od tego, jakie
przedmioty łączymy spoinę można uzyskać przez stopienie rodzimego materiału lub spoiwa.
Rodzaje złączy spawalniczych:
a) Czołowe:
·ð KrawÄ™dziowe-stosujÄ™ siÄ™, gdy g<2mm, oraz W=g>1mm
·ð CzoÅ‚owa I-stosuje siÄ™, gdy g=1mm-6mm
·ð CzoÅ‚owa I dwustronna-g=6mm-12mm
·ð CzoÅ‚owa V-g>6mm, S=2mm-3mm, að=600
·ð CzoÅ‚owa V dwustronna- g>12mm, S=2-3mm, að=600
15
b) Zakładkowe.
c) Teowe.
d) KÄ…towe.
e) Krzyżowe.
f) Nakładkowe:
·ð Jednostronne- g1>g2
·ð Dwustronne.
16
Spawanie łukowe-proces łączenia jednakowych lub różnych metali przy użyciu łuku
elektrycznego jako z
ródła ciepła, doprowadzającego spoiwo i części łączone do stanu
ciekłego. y
ródło prądu połączone jest jednym, przewodem z elektrodą, a drugim przewodem
z przedmiotem spawanym. Obwód zamyka się po powstaniu (zajarzeniu się) łuku
elektrycznego między elektrodą i przedmiotem. Do spawania łukowego używa się prądu
stałego lub przemiennego (rzadziej). Spawarki prądu stałego mogą być prostownikowe lub
przetwornikowe. Prostownikowa składa się z transformatora trójfazowego i selenowych lub
krzemowych elementów prostowniczych, a przetwornikowa (wirowa) z silnika trójfazowego
zasilanego z sieci i prądnicy prądu stałego.
A
uk elektryczny-silne wyładowanie elektryczne w ośrodku gazowym, któremu towarzyszy
wydzielanie się dużej ilości ciepła.
Elektroda-służy do zajarzenia i podtrzymywania łuku elektrycznego, elektrycznego ponadto
stanowi spoiwo. Z topiÄ…cej siÄ™ otuliny elektrody wydzielajÄ… siÄ™ gazy chroniÄ…ce roztopiony
metal przed powietrzem, oraz żużel pokrywający metal z zewnątrz spełniający również
funkcjÄ™ ochronnÄ….
W zależności od składu chemicznego elektrody dzielimy na:
·ð A (kwaÅ›ne)- zawierajÄ… w otulinie tlenki Fe, Mn i Si. SÄ… przydatne przy spawaniu stali
niskowęglowych
·ð B (zasadowe)- zawierajÄ… zwiÄ…zki zasadowe Ca i Mg. SÅ‚użą np. do spawania grubych
blach (płyt)
·ð C (celulozowe)- zawierajÄ… dużo zwiÄ…zków celulozy. Dobre do spawania naÅ›ciennego
·ð O (utleniajÄ…ce)- podobne wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci do kwaÅ›nych. Używane by uzyskać Å‚adny
wyglÄ…d spoiny
·ð R (rutylowe)- ZawierajÄ… TiO2. Do spawania w trudnych warunkach i pozycjach.
Warunki techniczne spawania Å‚ukowego:
·ð Åšrednica elektrody- należy zwrócić uwagÄ™ na grubość przedmiotów spawanych i
rodzaj materiału
·ð Natężenie prÄ…du-zależy od gruboÅ›ci elektrody i jej gatunku (ok. 35A-45A na 1mm
średnicy elektrody)
·ð Biegunowość- najczęściej elektroda Å‚Ä…czona jest z biegunem ujemnym
·ð PoÅ‚ożenie i ruchy wykonywane elektrodÄ… podczas spawania- zależą od rodzaju
spoiny, pozycji spawania i elektrody, odległość elektrody od przedmiotu ok. 10mm-
15mm, np. wykonanie spawu pachwinowego 2 blach:
g1>g2, gdy að17
g1=g2, gdy að=bð
(spawamy w kierunku grubszego materiału)
Spawanie łukiem krytym-zwiększa wydajność procesu i jego jakość w wyniku obciążenia
elektrody (drutu elektrodowego) większym prądem niż przy spawaniu z elektrodą w otulinie.
Spawanie łukiem krytym może być półautomatyczne lub automatyczne (automatycznie
wysuwany jest drut i przesuwany).
Spawanie elektrodą nietopliwą (TIG)- łuk jarzy się między elektrodą nietopliwą
(wolframową), a przedmiotem spawanym w osłonie argonu, który chroni metal przed
dostępem powietrza. Stosowane do stali kwasoodpornej i aluminium (elementów o małych
grubościach).
Spawanie elektrodą topliwą (MIG, MAG)-łuk jarzy się między drutem elektrodowym
topliwym, a przedmiotem w osłonie gazu.
Szybkość topnienia elektrody:
·ð W=l/t [mm/s] (dÅ‚ugość stopionej elektrody/czas spawania)
·ð W=0,06 (pð ðd2 gð)/4 (gð-ciężar wÅ‚aÅ›ciwy elektrody na cm3)
Współczynnik topnienia-określa ile gramów elektrody stopi się w jednostce czasu przy
prądzie spawania o natężeniu 1A)
·ð V=G/It [g/Ah] (G- ciężar spoiwa, I-natężenie, t- czas w godzinach)
Współczynnik napawania-określa ile gramów stopionej elektrody dostaje się do spoiny w
jednostce czasu przy prÄ…dzie spawania 1A)
·ð e=Gs/It [g/Ah] (Gs- to ciężar STOPIWA, czyli stopionej elektrody)
Współczynnik uzysku-wyraża zależność między spoiwem i stopiwem. Określa, jaką ilość
spoiwa trzeba zużyć na uzyskanie stopiwa.
·ð u=Gs/G
Współczynnik strat (jð)-okreÅ›la wielkość strat towarzyszÄ…cych procesowi spawania
·ð jð=1-u
·ð jð=(G-Gs)/ G
Pozostałe wzory do obliczenia różnych wielkości:
·ð Gs=gð ð F v t (F- pozorny poprzeczny przekrój spoiwa, gð-ciężar wÅ‚aÅ›ciwy elektrody na
cm3, v-prędkość spawania, t-czas)
·ð F=ge+(g-s) tgað/2 + 2/3 bc
C-Ilość energii przypadająca na 1 kg spoiny
·ð C=E1/Gs (E1-energia pobrana podczas wÅ‚aÅ›ciwego spawania)
18
·ð E1=E-E2 (wyznaczenie energii spawania, gdzie E to energia pobierana podczas pracy
spawarki, a E2 to energia pobierana przez spawarkÄ™ podczas jej pracy luzem)
·ð E2=[S(t-tg)]/Gs (S-moc pobierana podczas pracy luzem, tg-czas jarzenia siÄ™ Å‚uku)
·ð E=n1/c (n1-caÅ‚kowita liczba obrotów licznika w czasie t, c-staÅ‚a licznikowa)
Spawanie gazowe-polega na łączeniu metali za pomocą ciepła płomienia uzyskanego przez
spalanie gazu palnego w bogatej atmosferze tlenu. Najczęściej stosowany jest acetylen z
tlenem.
Rodzaje palników:
·ð Niskiego ciÅ›nienia-tlen zasysa acetylen z wytwornicy (już niestosowane, lub bardzo
rzadko).
·ð Wysokiego ciÅ›nienia-tlen i acetylen sÄ… pod wysokim ciÅ›nieniem w butlach.
Podział palników ze względu na zastosowanie:
·ð Do ciÄ™cia-ma dodatkowy zawór tlenu.
·ð Do spawania.
Wydajność palnika-określa się ilością acetylenu spalonego w ciągu jednej godziny. Im
większa wydajność tym wyższa temperatura (można ciąć i spawać grubsze przedmioty).
Budowa płomienia acetylenowego-płomień składa się z jądra (niebieskie i okrągłe), stożka
(jasnożółty-pomarańczowy), kita (czerwona ze słabym dymem). Jeżeli jest nadmiar
acetylenu, to nie widać jądra, jest długa kita i dym. Jest to płomień nawęglający,
niepożądany, gdyż powoduje nawęglanie stali i spoiny, co skutkuje wzrostem twardości i
kruchości materiału w obrębie spawu. Stosowany do aluminium i jego stopów. Nadmiar
tlenu powoduję zaostrzenie się jądra i skrócenie kity. Stosowany jest do spawania mosiądzu.
Płomień utleniający w stali niskowęglowej powoduję osłabienie spoiny, a wytworzone gazy
czyniÄ… jÄ… porowatÄ….
Ruchy wykonywane podczas spawania gazowego-podczas spawania wykonuje siÄ™ ruchy
okrężne lub zakreśla się półksiężyce drutem spawalniczym nachylonym pod kątem 450.
Palnik prowadzi się za drutem prostoliniowo tak, aby pod nim znajdował się otwór. Przy
spawaniu  w prawo zakreślamy półksiężyce, płomień ogrzewa spoinę powodując częściowe
wyżarzanie materiału. Spawanie naścienne gazowo nie jest polecane.
16. Nitowanie, klejenie, lutowanie.
Nitowanie-łączenie różnych przedmiotów za pomocą nitów. Każdy nit składa się przed
zanitowaniem z Å‚ba i trzonu (szyjki). W wyniku nitowania pojawia siÄ™ trzeci element tzw.
zakuwka lub łeb zamykający. Nity tworzą połączenie nierozłączne.
Połączenia nitowe dzielimy na:
·ð Mocne-stosowane w konstrukcjach
·ð Szczelne-stosowane w niewielkich zbiornikach otwartych
·ð Mocno-szczelne- stosowane w kotÅ‚ach i zbiornikach ciÅ›nieniowych
Rodzaje nitów:
·ð Metalowe (peÅ‚ne, rurkowe, otwarte, drążone, wybuchowe)
·ð Z tworzyw sztucznych
Specyfikacja nitów:
·ð MaÅ‚e (zamykane na zimno; Å›rednica 2mm-9mm)
·ð Duże (zamykane na gorÄ…co, stosowane w kotÅ‚ach, konstrukcjach mostów itp.; Å›rednica
od 10mm, potem wymiar zwiększany jest, co 3mm)
Rodzaje nitów ze względu na łeb:
·ð Z Å‚bem soczewkowym
19
·ð Z Å‚bem pÅ‚askim (dÅ‚ugość części potrzebnej na zakuwkÄ™ ok. 0,8-1,2 Å›rednicy nita)
·ð Z Å‚bem kulistym (dÅ‚ugość części potrzebnej na zakuwkÄ™ ok. 1,25-1,5 Å›rednicy nita)
Rodzaje połączeń nitowych:
·ð ZakÅ‚adkowe ze szwem dwurzÄ™dowym
·ð NakÅ‚adkowe jednostronne
·ð NakÅ‚adkowe dwustronne
Ważnymi parametrami są długość nitu, odległość szwów i ich ilość.
Średnica nitu-dobiera się ją w zależności od łącznej grubości elementów. Dla nitów
zamykanych na gorąco (kotły ii zbiorniki ciśnieniowe) stosujemy wzór:
dn= g + 0,7  0,1in
dn- średnica nitu
g- grubość elementów
in- liczba nitów w szwie przechodząca przez nakładki)
Długość nitów:
I=g+l0
g- grubość elementu
l0- długość części trzonu potrzebna do utworzenia zakuwki (dobierana z tablic)
Lutowanie-proces łączenia części metalowych za pomocą stopionego metalu, lub stopu
zwanego lutem, który wprowadzony w szczelinę między elementami łączy je po zastygnięciu.
Lutowanie nie nadtapia łączonych części.
Podział lutowania w zależności od temperatury:
·ð MiÄ™kkie-temperatura pracy do 4500C, stosowana w elektronice, do lutowania stosuje
się słabe lutownice transformatorowe. Lutem jest głównie cyna.
·ð Twarde-temperatura pracy powyżej 4500C, do lutowania sÅ‚uży palnik gazowy taki sam
jak do spawania gazowego, lutem jest głównie mosiądz.
20
Rozróżnia się topniki:
·ð Czynne (korodujÄ…ce)-chlorek cynku, chlorek amonu, chlorek potasu, kwas solny
·ð Bierne (niekorodujÄ…ce)-kalafonia, roztwór kalafonii w alkoholu (do lutowania
miękkiego), boraks.
Klejenie.
Na wytrzymałość połączenia klejonego składają się głównie siły kohezji (spójności), czyli
wzajemnego przyciągania się cząstek substancji wskutek działania sił międzycząsteczkowych,
i adhezji, czyli siły przyciągania różnych ciał doprowadzonych do zetknięcia się z sobą.
Najpopularniejsze kleje w technologii to kleje epoksydowe. Składają się z żywicy
epoksydowej i utwardzacza. Mogą występować jako mieszanina tych składników (zaletą są
dobrane proporcje, wadą trwałość kleju po pierwszym użyciu), lub w dwóch oddzielnych
pojemnikach do wymieszania (zaletą trwałość, bo nie trzeba wykorzystać kleju w krótkim
czasie, wadÄ… brak precyzyjnych proporcji)
Zasady przy klejeniu Å‚at na uszkodzenia otwarte:
·ð KsztaÅ‚t otworu klejonego nie może posiadać kantów by nie wystÄ™powaÅ‚o miejscowe
spiętrzenie naprężeń
·ð Przygotowana powierzchnia wokół otworu powinna być wiÄ™ksza od Å‚aty
·ð A
ata powinna być kształtem zbliżona do otworu i mieć naroża łukowe
·ð KrawÄ™dzie Å‚aty nie mogÄ… być postrzÄ™pione
·ð Powierzchnia Å‚aty powinna być pÅ‚aska i gÅ‚adka
·ð A
ata cała musi być nasycona klejem
·ð Docisk Å‚aty do powierzchni uzyskuje siÄ™ przez uderzenia mÅ‚otkiem drewnianym.
17.Postaci materiałów konstrukcyjnych.
Wyroby hutnicze-produkty hutnicze; z rudy, koksu i topników robi się surówkę, potem
obrabia siÄ™ to plastycznie.
Postaci wyrobów:
·ð KsztaÅ‚towniki (ksztaÅ‚t przekroju poprzecznego)
o Kątowniki (gięte mają zaokrąglone krawędzie):
żð Równoramienne (walcowane, giÄ™te, zimnogiÄ™te) sÄ… dość wytrzymaÅ‚e
żð Nierównoramienne (produkowane ze wzglÄ™du na wytrzymaÅ‚ość)
żð Ceowniki (walcowane i giÄ™te)
żð Teowniki (tylko walcowane)
żð Dwuteowniki (odporne na zginanie)
o Profile zamknięte (wytrzymałe na zginanie i skręcanie)
o Rury (ze szwem lub bez szwu)
o Pręty (przekrój okrągły, kwadratowy, sześciokątny, płaskowniki (bednarka))
o Blachy
·ð Półfabrykaty i półwyroby
o Wyrób hutniczy jako część maszyny (rury, pręty)
o Wyrób hutniczy jako półfabrykat (blachy tłoczone, obróbka plastyczna)
Obróbka:
·ð Nadawanie ksztaÅ‚tu materiaÅ‚owi (obróbka rÄ™czna i mechaniczna)
·ð A
Ä…czenie (spawanie, nitowanie, klejenie, zgrzewanie, lutowanie)
·ð Zmiana wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci (hartowanie, odpuszczanie, wyżarzanie)
Dokładność obróbki-stopień zgodności z wzorem:
21
·ð DokÅ‚adność wymiarowa
·ð DokÅ‚adność ksztaÅ‚tu
·ð DokÅ‚adność poÅ‚ożenia
·ð Bicie
·ð BÅ‚Ä™dy powierzchni
18. Tworzywa Sztuczne.
Tworzywa sztuczne-(polimery) na początku były używane jako zastępniki, były bardzo
słabej jakości (np. bakelit). Są to materiały wielocząsteczkowe otrzymywane głównie z ropy
naftowej, gazu ziemnego i węgla poprzez polikondensację, poliaddycję itp.
Podział tworzyw sztucznych ze względu na właściwości:
·ð WydÅ‚użenie sprężyste:
o Elastomery (odkształcenie ponad 100%)
o Plastomery
·ð Sposób utwardzania:
o Termoplasty (podgrzane do ponad 1000C dają się odkształcać, można je
przerabiać i utylizować)
żð Poliamidy-temperatura topnienia ok. 1800C-2500C, gÄ™stość 1,14g/cm3,
odporne na tłuszcze, zasady, kwasy, sole niestężone. W Polsce noszą
nazwę tornamidu (przeznaczony na części maszyn), oraz polam (odzież
i opakowania).
żð Polimetakrylan metylu- plexiglas, przezroczyste, elastyczne szkÅ‚o
żð Polichlorek winylu-wystÄ™pujÄ… dwie odmiany:
·ð Winidur-twardy, przeznaczony jednokrotnego rury i zbiorniki.
·ð Igielit-miÄ™kki, np. na izolacje przewodów elektrycznych, folie.
żð Policzterofluoroetylen-zwany teflonem, temperatura topnienia 3270C,
gęstość 2,2g/cm3, dobre właściwości mechaniczne do ok. 2000C,
niepalne, bardzo mały współczynnik tarcia ślizgowego.
żð Poliuretany-mogÄ… być stosowane jako termoplasty, jako elastomery
lub plastomery (stosowane np. na odbojniki).
żð Polistyren- w postaci spienionej znany jako styropian, bardzo maÅ‚a
gęstość ok. 0,015g/cm3.
o Duroplasty (jednokrotnego utwardzenia):
żð Termoutwardzalne-raz podgrzane nie ulegajÄ… ponownym
odkształceniom pod wpływem temperatury:
·ð Fenoplasty-wszystkie duroplasty sÄ… stosowane bardzo rzadko
(np. na klocki hamulcowe) z powodu problemu z utylizacjÄ…
(bakelit).
żð Chemoutwardzalne-tworzywa dwuczęściowe, (np. kleje
dwuskładnikowe):
·ð Å»ywice epoksydowe-produkowane w postaci żywicy i
utwardzacza, które po zmieszaniu reagują ze sobą tworząc ciało
22
stałe. Głównie są to kleje, charakteryzują się dużą adhezją
(przyczepnością), małą nasiąkliwością, odporne na oleje, ropę i
jej pochodne.
·ð Å»ywice poliestrowe- stosowane np. na zbiorniki do
opryskiwaczy.
Guma-produkt wulkanizacji kauczuku naturalnego lub syntetycznego (elastomer). Kauczuk
syntetyczny powstaje poprzez polimeryzację związków organicznych.
Kauczuki:
·ð Butadienowe-przeznaczone na opony, elastyczny, odporny na starzenie i Å›cieranie,
dobre właściwości mechaniczne.
·ð Butadienowo-styrenowy- używany również na opony oraz w przemyÅ›le
obuwniczym.
·ð Butylowe.
·ð Akrylowe.
·ð Silikonowe.
Dodatki do gumy:
·ð ZmiÄ™kczajÄ…ce (np. na bieżniki w oponach).
·ð NapeÅ‚niacze (krzemionki, tkaniny, podnoszÄ… wytrzymaÅ‚ość i odporność na Å›cieranie).
·ð Barwniki
Właściwości tworzyw sztucznych:
·ð Dobre mechaniczne, ale gorsze od stali
·ð MaÅ‚a masa (ok. 1g/cm3, gdy czyste żelazo, główny skÅ‚adnik stali ma okk7,8g/cm3)
·ð SÅ‚aba przewodność cieplna i elektryczna
·ð Możliwość barwienia
·ð Odporność na korozjÄ™ (tworzywa sztuczne korodujÄ… bardzo wolno, ale w caÅ‚ej
strukturze, przez co ciężko je zutylizować)
·ð SÄ… drogie
Tworzywa sztuczne można formować w dowolny sposób, prasować w formie, wtryskiwać w
formę (gdyż mała masa uniemożliwia tradycyjne odlewanie), są spawalne, zgrzewalne,
obrabialne.
Szkło i ceramika-szkło jest dość powszechnie stosowane w technologii, w przeciwieństwie
do ceramiki, której udział jest znikomy.
19. Obróbka plastyczna
Odkształcenie plastyczne takie jak np. zginanie lub kucie (swobodne-na kowadle, i
matrycowe) używane jest w produkcji półfabrykatów. Obróbka może się dobywać na zimno
lub gorąca. Na zimno wymaga dużych nakładów siły, a na gorąco temperatury (800-9000C).
Stal obrabiana na gorąco jest jasnoczerwona i można ją swobodnie kształtować przy niskim
nakładzie siły. Inne rodzaje to walcowanie (między dwoma walcami), ciągnienie (można
dzięki temu uzyskać np. pręty o dokładnej średnicy), odlewanie (żeliwo, staliwo, siluminy,
brąz, mosiądz) odśrodkowe, odlewanie ciśnieniowe.
20. Podstawy obróbki skrawaniem
Obróbka-nadawanie kształtu:
·ð Obróbka ksztaÅ‚towa-nadawanie ksztaÅ‚tu
o Bezodpadowa (bezubytkowa)-podczas kształtowania nie ma odpadów, jest
lepszym rozwiązaniem, gdyż jest większa oszczędność materiału (produkcja
półfabrykatów, obróbka plastyczna)
o Odpadowa (ubytkowa)- ma duży udział w produkcji maszyn
23
·ð Obróbka cieplna-zmiana wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci
Materiały stosowane na ostrza:
·ð Stale wÄ™glowe-maÅ‚y udziaÅ‚ tej stali, musi ona być zahartowana, pracuje do 2000C
·ð Stale stopowe szybkotnÄ…ce-zawierajÄ… np. 18% wolframu, kobaltu do 10%, pracujÄ… w
temperaturze do 6000C, są stosunkowo plastyczne, nie pękają (stosowane na piły,
rozwiertaki)
·ð WÄ™gliki spiekane-w wysokiej temperaturze zwiÄ…zki chemiczne wÄ™gla, kobaltu i
wolframu dobrane w odpowiednich proporcjach są ściskane i powstaje bardzo
wytrzymały materiał, pracujący do 10000C (WIDIA)
·ð Ceramika-poczÄ…tkowo bazowaÅ‚y na zwiÄ…zkach aluminium, teraz sÄ… bardzo różne. SÄ…
to ostrza specjalistyczne.
Wiór-podczas obrabiania stali skrawaniem dochodzi do powstania wióru. Może on być
ciągliwy (niepożądane) dla stali niskowęglowej, lub kruchy dla żeliwa i stali automatowej
(wykonanej specjalnie do obrabiania skrawaniem).
Narostek- w wyniku tarcia powstaje ciepło, które prowadzi do plastyczności materiału i
przyklejania się go do ostrza. Można temu przeciwdziałać stosując odpowiednie ostrza, i
ciecze chłodzące.
Podział obróbki ze względu na dokładność:
·ð Zgrubna
·ð Åšrednia
·ð DokÅ‚adna
·ð Bardzo dokÅ‚adna
Proces skrawania:
·ð Obróbka wstÄ™pna-przygotowanie do obróbki
·ð Obróbka wykaÅ„czajÄ…ca- np. szlifowanie
21. Obróbka ręczna skrawaniem
Obróbka ręczna wchodzi w zakres prac ślusarskich ma na celu nadanie przedmiotowi
żądanego kształtu, wymiarów, oraz poprawę jakości powierzchni często wcześniej obrobionej
mechanicznie.
Podstawowe prace ślusarskie:
·ð Trasowanie- jest to wyznaczanie linii lub/i punktów na przedmiocie. Wszystkie
czynności traserskie powinno się wykonywać na płycie traserskiej. Przed
przystąpieniem do trasowania należy oczyścić przedmiot i pomalować go, aby
polepszyła się widoczność kreślonych linii lub punktów. Do malowania odlewów lub
dużych przedmiotów nieobrobionych stosuje się kredę z dodatkiem oleju lnianego
rozpuszczone w wodzie. Obrabiane przedmioty stalowe lub żeliwne maluje się
roztworem wodnym siarczanu miedzi. Miedz
pokrywa powierzchniÄ™ cienkÄ… warstwÄ….
Do trasowania używa się przyrządów takich jak:
a) Rysik (służy do kreślenia linii wg liniału lub wzornika)
b) Znacznik (poziomy lub pionowy)
c) Cyrkle
d) Punktak (wyznaczanie miejsc-punktów)
e) Liniał traserski
f) KÄ…towniki (pionowe i poziome)
g) Pryzma traserska (służy za podstawę podczas trasowania niektórych elementów
walcowych)
h) Imadło
24
·ð Åšcinanie-do Å›cinania sÅ‚użą przecinaki i wycinaki. Przedmiot umieszcza siÄ™ w imadle i
uderza w odpowiednim miejscu usuwając materiał.
·ð Przecinanie-przedmiot umieszczony na pÅ‚askiej powierzchni imadÅ‚a lub pÅ‚yty zostaje
przecięty poprzez silne uderzenie młotem w umieszczony w punkcie przecięcia
przecinak
·ð Prostowanie-prostuje siÄ™ przedmioty, które ulegÅ‚y skrzywieniu w poprzednich
procesach technologicznych. Można prostować materiały uprzednio przerobione
plastycznie, hartowane lub odlewane. Prostować można ręcznie uderzając młotkiem w
przedmiot układając go wypukłością ku górze, lub na prasie. Przedmioty zahartowane
prostuje się układając je wypukłością do dołu i uderzając lekko rąbem młotka
powodując niewielkie odkształcenia.
·ð GiÄ™cie-ma na celu nadanie przedmiotowi pożądanego ksztaÅ‚tu poprzez giÄ™cie go. Do
gięcia używa się najczęściej imadła, młotka i klocków zaciskowych, oraz wszelkiego
rodzaju giętarek i walcarek (do blach). Podczas gięcia konieczne jest wzięcie pod
uwagę długości łuków powstających w miejscu gięcia, aby odpowiednio dobrać
długość materiału.
·ð CiÄ™cie- ciÄ™cie odbywa siÄ™ za pomocÄ… piÅ‚ki rÄ™cznej, piÅ‚y mechanicznej (taÅ›mowej,
tarczowej, lub już nieużywanej piły ramowej wykonującej ruch posuwisto-zwrotny),
nożyc ręcznych lub dz
wigniowych. Przedmiot powinien być tak umieszczony w
imadle, aby miejsce cięcia było blisko szczęk imadła.
W skład piłki ręcznej wchodzi rama, rękojeść, uchwyty brzeszczotu i brzeszczot.
Brzeszczot ma zęby z dodatnim (frezowane lub szlifowane) lub ujemnym (nacinane)
kÄ…tem natarcia.
·ð PiÅ‚owanie- do piÅ‚owania używamy pilników. Podstawowym parametrem pilnika jest
jego podziałka (liczba nacięć przypadająca na 1 cm długości części roboczej pilnika)
w zależności, od której pilniki klasyfikujemy:
0-zdzierak
1-równiak
2-półgładzik
3-gładzik
4-podwójny gładzik
5-jedwabnik
Kierunki nacięć na pilniku:
a) Jednorzędowe jednokierunkowe
b) Wielorzędowe jednokierunkowe
c) Jednorzędowe dwukierunkowe
d) Wielorzędowe dwukierunkowe
e) A
ukowe
f) Daszkowe
Podział pilników ze względu na ich przekrój poprzeczny:
a) PÅ‚aski
b) Kwadratowy
c) Trójkątny
d) Okrągły
e) Półokrągły
f) Soczewkowy
Podział pilników ze względu na długość (od największego):
a) Zdzieraki
b) Åšlusarskie (100mm-400mm)
c) Kluczykowe
25
d) Igiełkowe
Sposoby piłowania:
a) Zgrubne- podłużna oś pilnika i kierunek ruchu są skośne w stosunku do szczęk
imadła o 300-400. Skok pilnika duży.
b) Wykańczające- kierunek ruchu prostopadły do szczęk imadła. Skok mały.
·ð Wiercenie- wykonywanie otworu w peÅ‚nym wymiarze, w peÅ‚nym materiale za
pomocÄ… wiertarki.
Budowa wiertła- na wiertło składają się część uchwytna i robocza połączone szyjką.
Wiertła do wiertarek mechanicznych, stacjonarnych posiadają płetwę, lub zakończone
są walcem. Część robocza to krawędzie skrawające, powierzchnia przyłożenia, rowek
wzdłuż powierzchni i łysinka. Ruchem roboczym jest ruch obrotowy, a ruch
posuwisty jest ruchem pomocniczym.
Przyczyny łamania wierteł:
a) Błędy w materiale
b) Wychodzenie wiertła na powierzchnię skośną do otworu
c) Wiercenie otworów wzdłuż ścianki materiału
d) Wypełnienie się rowków (otwór dłuższy niż wiertło)
·ð Gwintowanie- narzynanie gwintu na/w materiale. KiedyÅ› używano 3 gwintowników
na jeden wymiar otworu, a teraz stosuje się 2. Gwintowniki występują zawsze w
komplecie (2 szt. na jeden wymiar otworu). Do gwintowania wałków (rur) służą
narzynki. Uchwyt narzynki nazywa się pokrętką.
·ð Powiercanie- powiÄ™kszanie istniejÄ…cego otworu.
·ð PogÅ‚Ä™bianie- pogÅ‚Ä™bianie otworu za pomocÄ… pogÅ‚Ä™biaczy
·ð Rozwiercanie- powiÄ™kszanie Å›rednicy otworu za pomocÄ… rozwiertaków, majÄ…ce na
celu uzyskanie otworu o dokładnym wymiarze i gładkiej powierzchni.
Åšrednica Åšrednica Åšrednica
Åšrednica
otworu rozwiertaka rozwiertaka
wiertła
rozwiercanego zdzieraka wykańczającego
3 2,8 - 3
5 4,8 - 5
10 9 9,8 10
20 18,5 19,75 20
40 38 39,5 40
·ð Skrobanie-polega na zbieraniu z powierzchni cienkich warstw materiaÅ‚u za pomocÄ…
skrobaka, aby nadać jej odpowiednią płaskość lub walcowatość. Zwykle skrobaniu
poddaje się elementy, które się po sobie przesuwają
Stanowisko robocze ślusarza powinno zawierać przede wszystkim ciężki stół obity blachą lub
tworzywem, z krawędzią zabezpieczającą przed spadaniem przedmiotów.
22. Mechaniczna obróbka metali.
Toczenie.
Toczenie-obrabianie materiału za pomocą tokarki.
Podział tokarek:
·ð KÅ‚owe
·ð Tarczowe
·ð Karuzelowe
·ð Wielonożowe
·ð Rewolwerowe
·ð Półautomaty i automaty tokarskie:
o Specjalizowane:
26
żð Do robót dokÅ‚adnych i kosztownych
żð Obcinaki
o Specjalne- np. do zestawu kół wagonowych, do wałków rozrządów)
Prace wykonywane na tokarkach:
·ð Toczenie poprzeczne
·ð Wiercenie i rozwiercanie
·ð Roztaczanie otworów
·ð Toczenie stożków
·ð Wykonywanie gwintów
Parametry skrawania:
·ð Technologiczne-warunki powstawania wióra
·ð Szybkość skrawania-zależna od rodzaju obrotów V=pð d n/1000
·ð Powstanie narostu
·ð GÅ‚Ä™bokość frezowania
·ð Posuw-im mniejszy tym materiaÅ‚ gÅ‚adszy (mm/obrót)
Budowa tokarki uniwersalnej:
1. Podstawa (wykonana z żeliwa szarego)
2. Wanna na wióry
3. A
oże tokarki
4. Wrzeciennik
5. Konik
6. Skrzynka posuwów
7. Wałek i śruba pociągowa
8. PÅ‚yta zamkowa suportu
9. Sanie wzdłużne suportu
10. Sanie poprzeczne suportu
11. Górne sanie suportu
12. Imak nożowy
13. Obrotnica
Budowa konika:
·ð Korpus
·ð Tuleja konika
27
·ð KieÅ‚ tokarski
·ð Åšruba i nakrÄ™tka konika
·ð PokrÄ™tÅ‚a
·ð Uchwyt zacisku
o Czteroszczękowy (korpus, szczęki i śruba umożliwiająca ich przesuwanie)
o Samocentrujący (trójszczękowy)
·ð Åšruba do unieruchomienia konika
·ð Tarcza zabierakowa (z trzpieniem lub podÅ‚użnymi otworami na zabieraki hakowe)
Noże tokarskie:
·ð Prosty
·ð WygiÄ™ty
·ð Odsadzony (w prawo, w lewo, do Å›rodka)
Przykłady noży:
·ð ZaokrÄ…glony wygiÄ™ty w lewo
·ð Zdzierak prosty prawy
·ð Zdzierak zaokrÄ…glony wygiÄ™ty prawy
·ð Zdzierak wygiÄ™ty prawy
·ð ZaokrÄ…glony posty
·ð GÅ‚adzik spiczasty
·ð Bocian wygiÄ™ty lewy
·ð WykaÅ„czak prostoliniowy
·ð Przecinak obustronnie odsadzony
Rodzaje wytaczaków:
·ð Prostoliniowy
·ð Hakowy prostoliniowy
·ð Spiczasty
28
Frezowanie.
Frezowanie-jeden z rodzajów obróbki skrawaniem płaszczyzn, powierzchni kształtowych,
rowków prostych, śrubowych, gwintów, do nacinania zębów. Do frezowania używa się
narzędzia wieloostrzowego- freza.
Podział frezarek:
·ð Pionowe
·ð Poziome
·ð NarzÄ™dziowe (majÄ… wrzeciono pionowe i poziome, sÅ‚użą do dokÅ‚adnych prac)
·ð Konsolowe (konsola umożliwia przesuwanie stoÅ‚u w górÄ™ i w dół-lżejsze typy)
·ð Bez konsolowe (ruch wykonuje tylko narzÄ™dzie z wrzeciennikiem- ciężkie frezarki)
·ð Bramowe (do ciężkich elementów, stół przesuwa siÄ™ tylko wzdÅ‚uż)
·ð Szczególnego przeznaczenia (np. do kół zÄ™batych, grawerki, kopiarki)
·ð Specjalne (do produkcji masowej)
Budowa frezarki wspornikowej poziomej:
·ð KadÅ‚ub (żeliwo szare)
·ð Podstawa
·ð Wspornik
·ð Sanie stoÅ‚u
·ð Stół
·ð Belka
·ð Podtrzymka
·ð Wrzeciono
·ð Åšruba podnoszenia i opuszczania wspornika
·ð OsÅ‚ona napÄ™du
We frezarce pionowej wrzeciono jest ustawione pionowo.
Wrzeciono frezarki poziomej z trzpieniem i osadzonym frezem walcowym:
Podtrzymka Trzpień Uchwyt Śruba
Powierzchnia zabierakowa
Nakrętka Tuleja Pierścień Frez stożkowy ściągająca
(sprzęgło zabierakowe)
prowadząca dystansowy trzpienia trzpień
Podzielnica:
·ð Wrzeciono podzielnicy
·ð KoÅ‚o Å›limakowe 40-zÄ™bowe
·ð Åšlimak 1-zwojowy
·ð Uchwyt trójszczÄ™kowy
·ð Tarcza podziaÅ‚owe ze wskazówkami
·ð Korba
Zasada podziału zębów koła zębatego (dzielenie zwyczajne)-dzielimy obwód koła na 32
części (koło ma mieć 32 zęby), wówczas wybieramy dla dokonania podziału tarcze o liczbie
otworów dzielącej się przez 4, co daje n=40/32 i na nacięcie wykonujemy 1ź obrotu.
Zasada podziału zębów koła zębatego (dzielenie różnicowe)-dokonujemy go, gdy w
komplecie okręgów podziałowych nie ma liczby otworów odpowiadających mianownikowi
ułamka. Dobieramy liczbę z1 zbliżoną do wartości z, dla której można dokonać podziału, a
różnica jest wyrównywana obrotem tarczy podziałowej, gdy z1>z tarcza powinna obracać się
zgodnie z kierunkiem obrotu korbki, dla z1Rodzaje frezów:
·ð Walcowy (frezowanie czoÅ‚owe)
·ð GÅ‚owica frezarska (frezowanie powierzchni kÄ…towych)
·ð Frez kÄ…towy nasadzony
29
·ð KÄ…towy trzpieniowy
·ð Palcowy (jedno lub dwu stronny; frezowanie rowków)
·ð PiÅ‚kowy (tarczowy nasadzony)
·ð ModuÅ‚owy (do kół zÄ™batych)
Frezowanie gwintów-wykonuje się na frezarce uniwersalnej, co umożliwia jej specjalna
konstrukcja.
Frezowanie rowków-(prostych, trapezowych, teowych) do tego celu używa się podzielnicy,
która nadaje ciągły ruch obrotowy, sprzężony z wzdłużnym. Frezowanie rowków może być:
·ð Przelotowe
·ð Nieprzelotowe
·ð Jednostronnie przelotowe
Nacinanie kół zębatych-używa się głównie frezów krążkowych lub trzpieniowych,
stosowana głównie tam, gdzie nie jest wymagana duża dokładność.
Wiercenie
Wiercenie-polega na wykonaniu otworu w materiale za pomocą wiertła.
Wiercenie może być wykonane na:
·ð Wiertarkach
·ð Tokarkach
·ð Wytaczarkach
·ð Automatach
Podczas procesu wiercenia występują dwa rodzaje ruchów:
·ð Obrotowy-roboczy
·ð Posuwisty-pomocniczy
Parametry wiercenia:
·ð GÅ‚Ä™bokość skrawania (g = D/2, g = (D-d)/2, gdzie D-Å›rednica koÅ„cowa, d-Å›rednica
poczÄ…tkowa).
·ð Posuw- przy wierceniu podaje siÄ™ na 1 obrót wiertÅ‚a (p), lub na 1 ostrze (pz). Dla
wierteł 2 ostrzowych wynosi pz = p/2
·ð Szerokość warstwy skrawanej (b = p/2sincð, b = (D-d)/2sincð, gdzie kÄ…ty
wierzchołkowe mogą wynosić:1180, 1300, 1400)
Wiertarki:
·ð Ogólnego przeznaczenia:
o Stołowe
o Stojakowe (kadłubowe)
o Promieniowe (słupowe)
o Wielowrzecionowe
·ð Specjalizowane:
o Współrzędnościowe
o Wiertarko-frezarki
Budowa wiertarki stołowej:
·ð Stół wiertarski
·ð Kolumna
·ð Silnik
·ð NapÄ™d posuwu
·ð OsÅ‚ona napÄ™du
·ð Wrzeciono
·ð Uchwyt wiertarski
30
·ð Dz
wignia posuwu ręcznego
Budowa wiertarki stojakowej kadłubowej:
·ð Stół
·ð Åšruba do podnoszenia stoÅ‚u
·ð KadÅ‚ub
·ð Wrzeciennik
·ð Wrzeciono
·ð Silnik
·ð Mechanizm napÄ™du wrzeciona
Budowa wiertarki promieniowej słupowej:
·ð Podstawa
·ð SÅ‚up
·ð Stół
·ð Stół pomocniczy
·ð Wrzeciennik z silnikiem
·ð RamiÄ™ (regulacja posuwów i obrotów)
·ð Silnik przesuwajÄ…ce ramiÄ™ (góra-dół)
Prace wykonywane na wiertarkach:
·ð Wiercenie (wstÄ™pne, wykaÅ„czajÄ…ce)
·ð Rozwiercanie
·ð PogÅ‚Ä™bianie (walcowe, stożkowe)
·ð Gwintowanie
Szlifowanie
Szlifowanie-zalicza się je do obróbki skrawaniem, ale zachodzi w odmiennych warunkach. W
głównej mierze odnosi się do kształtu ostrzy ściernicy, które zależą od przypadkowego
kształtu ziaren materiału ściernego ściernicy, oraz ich ustawienia w materiale spoiwa.
Podział szlifierek:
·ð Ogólnego przeznaczenia (otwory, waÅ‚ki, pÅ‚aszczyzny)
·ð Specjalizowane
·ð Specjalne
Prace wykonywane na szlifierkach:
·ð Szlifowanie pÅ‚aszczyzn
·ð Szlifowanie waÅ‚ków
·ð Szlifowanie otworów
·ð Szlifowanie ksztaÅ‚towe
Budowa tarczy ściernej (ściernicy)-jest to mieszanina korundu lub elektro-korundu,
lepiszcza, utwardzacza i zbrojenia w niektórych przypadkach (tarcze do cięcia)
Podział tarczy ściernych:
·ð Tarczowe (pÅ‚aska, pÅ‚aska z jednostronnym (dwustronnym) wybraniem, do ciÄ™cia)
·ð KsztaÅ‚towe (garnkowa, garnkowa zbieżna, stożkowa, talerzowa, dwustronnie
stożkowa, tarcza z obrzeżami, pierścieniowa)
·ð Trzpieniowe (tarczowa pÅ‚aska, walcowa, walcowa stożkowa, stożkowa Å›ciÄ™ta, kulista)
Podstawowe parametry ściernic:
·ð Twardość:
o Bardzo miękkie (E, F, G)
o Miękkie (H, I, J, K)
o Åšrednie (L, M, N, O)
31
o Twarde (P, Q, R, S)
o Bardzo twarde (T-Z)
·ð Ziarnistość
·ð Struktura:
o Zwarta (0, 1, 2, 3, 4)
o Åšrednia (5-8)
o Otwarta (9-12)
Mocowanie ściernicy powinno odbywać się za pośrednictwem podkładek miękkiego
materiału dociskanych dwoma tarczami na tulei redukcyjnej.
32