SPAJANIE - łączenie dwóch elementów w sposób trwały, nierozłączny. Rozróżniamy takie technologie jak:

spawanie, zgrzewanie, lutowanie, klejenie. Połączenia spajane należą do spoczynkowych,

nierozłącznych połączeń bezpośrednich, w których powstają siły spójności na powierzchni styku łączonych części. W miejscu styku powierzchnia ulega zanikowi i następuje scalanie materiału. Tą metodą można łączyć wszystkie tworzywa, metale, szkło, tworzywa sztuczne. Spawanie jest to proces, podczas którego łączenie następuje wskutek stopienia, a następnie skrzepnięcia ciekłego metalu.

1. Gazowe

2. Elektryczne: a)żuźlowe

b)łukowe

ad.b.

- elektrodą nietopliwą w osnowie gazów obojętnych

- elektrodą topliwą: elektrodą otuloną, łukiem krytym, w osnowie gazów aktywnych, w osłonie gazów obojętnych)

3. Termitowe

4. Elektronowe

5. Plazmowe

6. Laserowe.

Spawanie tworzyw

sztucznych:

Wykorzystujemy rozgrzane powietrze (elektrycznie lub przez palnik acetylenowy). Tworzywa sztuczne możemy nanosić na inne tworzywa np. na metale.

1.Nanoszenie fluidyzacyjne -powłoka z tworzywa sztucznego jest dość trwała

2.Nanoszenie

elektrostatyczne: materiał o przekroju kołowym typu rura. Ładowanie cząstek tworzywa ładunkami elektrycznymi i nanoszenie ładunków na powierzchnię elementu (gł. elementy tego procesu). Element wcześniej się podgrzewa.

Urządzenia do nanoszenia elektrostatycznego składają się z dyszy, wewnątrz której znajduje się głowica, przez którą przepływa tworzywo ze sprężonym powietrzem. Dookoła dyszy znajdują się dysze płomieniowe, przez które dostarczany jest gaz palny. Dysze płomieniowe wytwarzają pole o wysokiej temp., w którym tworzywo ulega stopieniu. Na powierzchnie spadają stopione krople tworzywa.

SPAWANIE ELEKTRYCZNE łukowe:

Rodzaje złącz spawanych:

l.Doczołowe 2.Teowe 3 .Zakładkowe 4 .Narożne 5.Krzyżowe 6-Kątowe 7.Przylgowe

Rodzaje spoin:

1.Czołowe - łączą ze sobą brzegi blach, które są ułożone względem siebie równolegle lub prostopadle

2.Pachwinowe - spoinę pachwinową stanowi trójkąt składający się z jednego lub większej liczby warstw ułożonych między prostopadłymi płaszczyznami łączonych elementów. Grubość spoiny pachwinowej jednostronnej (wklęsła) nie powinna przekraczać 0,7 grubości cieńszego materiału spawanego, a w spoinie dwustronnej (płaska, wypukła) 0,5 grubości

3.Grzbietowe - przy łączeniu elementów cienkich wykonuje się spoinę bez ukosowania blach (grubości łączonych części do 3 mm)

4.0tworowe - powstają przez wypełnienie spoiwem otworu wyciętego w jednej z blach w złączu przylgowym (kołkowa -otwór okrągły, szczelinowa -kształt owalny) lub

1 .Jednowarstwowe

2 .Wielowarstwowe 3.Wielościegowe (ścieg -warstwa ułożona jednorodnym przejściem elektrody wzdłuż rowka spoiny)

Urządzenia: spawalnice prądu stałego, przetwornice, transformatory spawalnice prostownikowe. Zadaniem tych urządzeń jest zamiana prądu o wysokim U i niskim I na prąd o niskim U i wysokim I.

Łuk elektryczny -nieprzerwany strumień dodatnich i ujemnych jonów oraz elektronów przenoszących ładunek elektryczny pomiędzy (-) a (+) tj. elektrodą a przedmiotem. Częściej stosujemy biegunowość ujemną (elektroda (-), materiał (+)), bo jest korzystniejsza ze względu na ilość ciepła. Przy spawaniu używa się prądu o natężeniu 30-60A i napięciu 20-3 5 V. Temperatura łuku dochodzi do 3500° C (zależy od natężenia prądu spawania). Łuk zajarza się przez potarcie końcem elektrody o spawany przedmiot następnie unosi się elektrodę nieco w górę aby między elektrodą a przedmiotem spawanym powstała odległość nie przekraczająca średnicy drutu elektrodowego. Powstawaniu łuku towarzyszy wydzielanie dużej ilości światła i ciepła. Aby łuk mógł się zajarzyć w czasie spawania warstwa powietrza w przestrzeni łukowej musi ulec zjonizowaniu tj. musi stać się dostatecznie dobrym przewodnikiem prądu

elektrycznego. Zjonizowanie powietrza w łuku elektr. polega na tym, że w wysokiej temp. łuku cząsteczki gazów zawartych w powietrzu i gazów wydzielonych z otuliny oraz par metali rozpadają się na mniejsze, elektrycznie naładowane cząstki -elektrony i jony. Elektrony przyciągane są przez anodę (mat. spawany), a jony przez katodę (elektrodę). Jarzący się łuk staje się dobrym przewodnikiem prądu i szybko doprowadza do stopienia spawany metal.

Natężenie zależy od grubości elektrody, rodzaju elektrody, rodzaju spawanego materiału, grubości spawanego materiału, rodzaju wykonywanego połączenia, temperatury spawanego przedmiotu, pozycji spawania. Zadania otuliny: zapewnia łatwość zajarzenia łuku i stabilność jarzenia, wytwarza osłonę gazową, chroniąca spoinę przed dostępem powietrza, tworzy po stopieniu warstwę żużla, który chroni powstałą kąpiel metalu przed zbyt szybkim stygnięciem, zapewnia właściwy skład stopiwa poprzez wprowadzenie do niego uszlachetniających składników (tj. mangan, krzem, nikiel, molibden), polepsza przewodność elektryczną przestrzeni łukowej, wiąże podczas spawania szkodliwe związki tlenku i azotu i wprowadza je do żużla Składniki otuliny:

l.Stabilizujące łuk elektryczny: tlenki sodu, potasu, kreda, rutyl, tlenki manganu 2.Żuźlotwórcze:

rudy żelaza, rudy manganu, tytanu, kaolit, kreda 3-Gazotwórcze: celuloza 4.0dtleniające jeziorko:

żelazostopy, glin, węgiel 5.Uszlachetniające spoinę:

chrom, krzem, mangan, molibden, wanad i nikiel

Ze względu na pracę spoiny dzielimy: l. Nośne (przenoszą obciążenia); 2. Szczelne (muszą zapewniać szczelność); 3. Szczepne (do łączenia konstrukcji, np. barierki).

Ze względu na kształt i przekrój poprzeczny spoiny dzielimy na: czołowe, pachwinowe, krawędziowe, otworowe.

Przygotowanie elementów do spawania: l.Mechaniczne oczyszczenie; 2.Chemiczne czyszczenie; 3.Ukosowanie i wyginanie blach:

Blachy cienkie poniżej 2mm -wyginamy. Blachy 2-4mm nie wyginamy lecz rozsuwamy na odległość równą połowie ich grubości. Blachy 4-12mm

ukosujemy na V 60-90 stopni. Blachy powyżej 12mm ukosuje się na X .

Spawalność - zespół cech metalu decydujących o możliwości uzyskania spoiny o własnościach mechanicznych zbliżonych do właściwości materiału rodzimego bez dodatkowych zabiegów technologicznych. Stale do 0,25% węgla są dobrze spawalne, zaś powyżej 0,4% nie spawalne. Im więcej węgla, tym stale spawają się gorzej.

Błędy w spawaniu: brak przetopu, zbyt duże przetopienie, zażużlenie, pękanie, brak materiału w spoinie, nadmiar materiału (zgrubienie spoiny), podtopienie, przyklejenie, pory, pęcherze, przegrzanie, źle zakończone końce spoiny. Badanie połączenia spawanego: l .Oględziny zewnętrzne; 2. Prześwietlenie promieniami RTG;

3.Sprawdzanie wytrzymałości i struktury. Rodzaje elektrod:

W zależności od grubości otuliny:

l .Cienkootulone -grubość otuliny nie przekracza 20% średnicy drutu

2.Średniootulone -20%-40%

3.Grubootulone -powyżej 40%

W zależności od przeznaczenia

a) Elektrody połączeniowe do spawania konstrukcji stalowych ze stali węglowej lub stopowej, na przykład elektroda ER1.46, barwa różowa, Rm=46 kG/mm^

b) Elektrody do napawania EN. Na przykład symbol EN200B oznacza elektrodę zasadową do napawania. Twardość spoiwa około 200 HB Napoinę można obrabiać skrawaniem. Barwa jasnofioletowa.

c) Elektrody specjalne ES. Przykładowo symbol ESCrMo5 oznacza specjalną elektrodę zasadową do spawania stali chromowo-molibdenowych narażonych na temperatury od 550 stopni C, jak rurociągi na parę przegrzaną. Stopiwo zawiera 0,9% Cr oraz 0,4% Mo. Barwa czerwono-niebieska. Do spawania stali kwasoodpornych używa się elektrod o symbolu ES 18-8-2B. Barwa czerwono-niebieska. Stopiwo zawiera około 18% Cr, 8% Ni, 2% Mo. Elektrodę specjalną zasadową do napawania narzędzi stalą szybkotnącą oznacza się symbolem ENS18WB. Barwa biało-czama. Zawartość wolframu w stopiwie wynosi około 18%.

płaszczyźnie podziału i po ucięciu wypustki. Proces zależy od: l.Złożoności przekroju wyrobu przy odkuwkach zwartych;

2.0dkuwki wydłużone stosuje się matryce do kucia wstępnego, pomocniczego (międzyoperacyjne) i później matryce do kucia ostatecznego (matrycujące) posiadające rowek na wypływkę. Koszty związane są z wykonaniem narzędzi.

Naddatki technologiczne w procesach kucia matrycowego: na wykonanie odkuwki; na straty w procesach kucia (wypływka, zgorzelina, dna, kleszczowina, zimne końce przy ogrzewaniu); na straty w krajalni (odcięcia od prętów, wadliwy koniec pręta, niepodzielność pręta). Straty pozatechnologiczne (braki).

Określenie ilości materiału -na wykresie odkładamy przekrój materiału, który jest powierzchnią pręta. Rysujemy wykres zmienności przekroju i na podstawie tych wykresów otrzymujemy idealny wykres odkuwki.

WALCOWANIE jest to proces, w którym przedmiot uzyskuje zamierzony kształt w wyniku odkształcenia plastycznego materiału między obracającymi się twardymi walcami. W zależności od rozmiarów materiał może wejść między walce lub nie, zależy to od kąta (alfa) (kat uchwytu -między promieniem przechodzącym przez punkt styku materiału z walcem a prostą łączącą środki obu walców). Proste walcarki składają się z dwóch walców (układ duo) i mogą być jednokierunkowe lub zwrotne. W celu uzyskania produktu materiał należy przepuszczać między walcami kilka razy, dlatego w jednokierunkowych walcarkach duo konieczne jest podawanie walcowanego produktu na drugą stronę walcarki. Zadanie to spełnia walec główny. Walce jednokierunkowe służą do walcowania niewielkich walcówek, większe walcowane są na walcarkach duo zwrotnych (walce po przejściu materiału zmieniają kierunek obrotu). Główną wadą walcarek duo zwrotnych jest konieczność hamowania dużych mas obracających się z dużą prędkością. W układzie walców duo zwrotnych pracują walcarki stosowane do wstępnego walcowania wlewków. Są to tzw. zgniatacze wyrabiające kęsiska lub kęsy, służące

później do produkcji prętów lub kształtowników, oraz blachówki____przerabiane następnie na blachy cienkie. Umieszczenie trzeciego walca umożliwia pracę w obie strony bez konieczności zmiany kierunku obrotu walców (układ trio). W walcarkach trio materiał przechodzi najpierw między walcem górnym i środkowym, a następnie w przeciwnym kierunku - między środkowym i dolnym. Odległości między walcami można zmieniać w pewnych granicach (przesuwanie walców zewnętrznych w płaszczyźnie pionowej). Do walcowania cienkich blach stosuje się walcarki pracujące w układzie czterech walców (układ kwarto). Dwa walce środkowe o małej średnicy wykonują pracę walcowania (walce o małych średnicach umożliwiają uzyskanie dużych nacisków jednostkowych przy małych siłach dociskających). Walce robocze wspierają się na walcach oporowych o dużej średnicy, dzięki temu walce robocze nie wyginają się pod naciskiem materiału. Blachy określonej szerokości walcuje się na walcarkach uniwersalnych (układy walców w osiach poziomych i pionowych). Walcowanie specjalne (kształtowe)

można uzyskać elementy o powtarzalności wymiarów np. druty zbrojeniowe. Przeciąganie - uzyskanie drutów - narzędziem w tym procesie jest ciągadło. Wykonuje się na zimno, aby wystąpiło umocnienie materiału, wówczas mamy mały i wytrzymały element. Wyciskanie i przepychanie -stosuje się, gdy chcemy uzyskać bardzo dokładne wymiary.

WYCISKANIE dzielimy na:

współbieżne- materiał płynie w kierunku zgodnym z ruchem stempla, przeciwbieżne - materiał płynie w kierunku przeciwnym do ruchu stempla, dwukierunkowe -materiał płynie jednocześnie w kierunku zgodnym i przeciwnym do ruchu stempla, poprzeczne

materiał płynie w kierunku prostopadłym do ruchu stempla. Stosuje się w produkcji rur i prętów z materiałów nieżelaznych. Możliwość uzyskania (bezpośrednio z wlewków) kształtowników o złożonych przekrojach. Pręty wyciskane na gorąco wymagają prostowania (często skrzywione lub skręcone).

Przedmioty wyciskane na zimno charakteryzują się silnym i jednorodnym umocnieniem materiału. Powierzchnię przedmiotów o klasie chropowatości 5-7 (zależy od warunków smarowania, rodzaju użytego materiału, stanu powierzchni narzędzi). Przepychanie -siła drugiej strony odwrotna niż w przeciąganiu.

PRZECIĄGANIE

(ciągnienie) jest to obróbka plastyczna na zimno lub na gorąco, powodująca zmiany kształtu lub pola przekroju poprzecznego materiału w postaci drutu, pręta lub rury pod wpływem przeciągania go przez otwór narzędzia (ciągadła) lub między walcami. W celu uzyskania odpowiednich wymiarów należy ciągnąć materiał przez kilkanaście lub kilkadziesiąt coraz mniejszych ciągadeł.

GIĘCIE jest to proces kształtowania , przy którym zostaje zachowana prostoliniowość tworzących a promień krzywizny giętego materiału zachodzi w jednej płaszczyźnie. Rodzaje gięcia:

l. Na prasach: a) wygniatanie, b) zagniatanie, c) zwijanie; 2. Za pomocą trzech walców: a) prostowanie, b) owijanie; 3. Przez przeciąganie: 4. Walcowanie wzdłużne. Fazy gięcia: l. Gięcie sprężyste; 2. Zakrzywiane; 3.owijanie;

4.dogniatanie. Ad l. Promień gięcia powinien być większy od wartości krytycznej, przy której następuje pękanie materiału (pojawia się ono na zewnętrznej, rozciąganej powierzchni elementu giętego). Dopuszczalna wartość promienia gięcia wyraża się najczęściej przez grubość giętej blachy. Krytyczna wartość r, /g zależy od: a) skłonności materiału do utraty spójności;

b) położenia linii gięcia w stosunku do kierunku walcowania, c) stanu powierzchni. Wysokości zagiętego ramienia nie powinna być mniejsza niż rw +2g.

d) Elektrody do spawania żeliwa na gorąco mają symbol EŻO, a barwę żółtą. Aby zapewnić obrabialność miejsca spawanego, należy spawać przedmiot po uprzednim jego podgrzaniu do około 500 stopni C i utrzymaniu w tej temperaturze. Stopiwo elektrody EŻM, barwa rozpoznawcza pomarańczowa, ma skład stopu metalu Monela (70% Ni, 30% Cu). Elektroda EŻM przeznaczona jest do spawania żeliwa na zimno, a miejsce spawania obrabiał ne jest za pomocą skrawania.

W zależności od składu otuliny

Podstawowymi rodzajami otulin elektrod są otuliny kwaśne i zasadowe. Nazwy te zapożyczone zostały od metalurgów, gdyż procesy metalurgiczne zachodzące w czasie spawania łukowego są bardzo zbliżone do procesów towarzyszących wytopowi stali. Do wytopu stali używane są wyprawy kwaśne lub zasadowe, również żużel powstający przy wytopie nosi taką samą nazwę. W zależności od przewagi składników kwaśnych lub zasadowych, wchodzących do otuliny, elektroda może być kwaśna lub zasadowa. Według Bischofa otulina jest kwaśna, jeżeli stosunek n=(Si02+Ti02):(CaCH-MgO+ MnO) składników kwaśnych otuliny do zasadowych jest większy od 1,3, natomiast zasadowa, jeżeli jest mniejszy.

a) Elektrody kwaśne (symbol A). Głównymi składnikami są krzemionka Si02 oraz tlenki żelaza i manganu. Do elektrod kwaśnych należy na przykład często używana elektroda EA1.46, oznaczona kolorem jasnoniebieskim. Jest to elektroda uniwersalna do spawania konstrukcji stalowych o zawartości węgla poniżej 0,3%.

b) Elektrody rutylowe (symbol R). Jednym z głównych składników jest rutyl Ti02 (dwutlenek tytanu). Do elektrod rutylowych należą na przykład elektrody ER1.42 (ciemnozielona) do spawania blach cienkich oraz ER3.46 (czarna) do spawania konstrukcji narażonych na duże obciążenia statyczne i dynamiczne ze stali o zawartości węgla do 0,3%.

c) Elektrody zasadowe (symbol B). Głównymi składnikami otuliny są fluoryt CaF2 oraz węglan wapnia CaC03. Stopiwo cechuje mała zawartość wodoru (do otuliny nie wchodzą składniki organiczne) i bardzo dobre własności mechaniczne, jak

wytrzymałość, wydłużenie i udarność. Ponadto stopiwo jest mniej wrażliwe na obecność siarki. Elektroda może być stosowana do spawania stali o podwyższonej wytrzymałości, jak 18G2, 18G2A oraz stali niskostopowej. Stale węglowe o zawartości powyżej 0,3% C należy spawać tylko elektrodami zasadowymi.

d) Elektrody celulozowe (symbol C) zawierają znaczne ilości związków palnych organicznych; dobra spawalność, stopiwo zawiera znaczne ilości wodoru

e) Elektrody utleniające (symbol O) zawierają tlenki żelaza, krzemiany; własności mechaniczne stopiwa słabe Oznaczanie elektrod Znakowanie elektrod przyjęte przez Hutę Baildon, będącą producentem elektrod krajowych.

Elektrody oznacza się symbolem składającym się z liter i cyfr (na opakowaniu) oraz za pomocą barwienia czoła elektrody od strony uchwytu.

Oznaczenie składa się z czterech członów: I - E oznacza elektrodę, II - litera oznacza rodzaj otuliny, III -cyfra oznacza kolejny numer elektrody danego typu, IV -liczba dwucyfrowa oznacza minimalną, gwarantowaną wytrzymałość spoiwa na rozciąganie Rm. Poszczególne rodzaje otulin oznacza się literami: A -kwaśna, B -zasadowa, C -celulozowa, R -rutylowa, O -utleniająca, V -inne. Elektrody przeznaczone do napawania mają symbol N, specjalne ES, do spawania żeliwa EŻO (na gorąco) lub EŻM (na zimno).

Klasyfikacja elektrod według ISO. Oznaczenie składa się z trzech członów: I - E oznacza elektrodę, II - trzycyfrowa liczba oznacza własności mechaniczne (pierwsza cyfra określa Rm, druga A5, trzecia U), III - litera i dwucyfrowa liczba (litera określa rodzaj otuliny, pierwsza cyfra oznacza pozycję spawania, druga rodzaj prądu).

SPAWANIE GAZOWE -

źródłem ciepła jest płomień powstający podczas spalania gazów (najczęściej C2H2 i 02).

Skład stanowiska: palnik (palniki wysokiego i niskiego ciśnienia), przewody, monomery, butle. Gazy: koksowniczy, pary benzyny i benzolu, powietrze, metan, argon, azot, propan-butan, acetylen, tlen. Reduktor obniża ciśnienie, utrzymuje jego stały poziom.

Butle - tlen (biała i

niebieska), acetylen (żółta)

Płomień nawęglający -

02/C2H2=0,8~0,9

Płomień normalny -

02/C2H2=1,1~1,2

Płomień utleniający -

02/C2H2=1,2~1,5

Metody spawania:

l .W lewo: stosowana przeważnie do spawania cieńszych blach. Kąt palnika ok.30, a kąt drutu 45. Drut prowadzony wzdłuż linii spawania skokowo. Metoda łatwa, gładkie lico spoiny ale gorsza wytrzymałość.

2.W prawo: do grubszych blach. Kąt palnika 50, a drutu 45. Drut przesuwa się wykonując ruchy poprzeczne. Spoina bardziej wytrzymała ale porowaty wygląd przez dłuższe jej podgrzewanie.

3.W górę: palnik pod kątem 30, drut 20 do poziomej osi spawania. Ruchy jak przy metodzie w lewo.

Wady spoin: zewnętrzne (brak przetopu - mały odstęp między brzegami lub jego brak, zbyt szybkie prowadzenie uchwytu, małe natężenie prądy; nadmierny przetop - zbyt duży odstęp pomiędzy brzegami i natężenie prądu, powolne prowadzenie uchwytu;

nadmierny nalew spoiny -duże wzniesienie spoiny ponad powierzchnię;

wklęsłość spoiny -niewypełnienie rowka spoiwem; kratery -nieprawidłowe zakończenie spoiny, zbyt duże natężenie prądu; podtopienia od strony lica; pęknięcia - szybkie chłodzenie spoiny), wewnętrzne (pęcherze i pory gazowe - szybkie stygnięcie spoiny, gazy nie uciekają i tworzą pęcherze; zaźużlanie -osiadanie żużla w spoinie, cząstki żużla lub tlenki metali pozostają w spoinie;

przyklejenie - małe natężenie prądu; przegrzanie - duży prąd; utlenienie; nawęglenie -za dużo acetylenu).

ZGRZEWANIE - proces podczas którego łączenie następuje na skutek działanie ciepła potrzebnego do nadtopienia powierzchni styku lub tylko na doprowadzeniu jej do stanu plastycznego i wywarciu siły docisku bez użycia spoiwa. Zgrzewanie umożliwia łączenie ze sobą metali lub materiałów niemetalowych. Zgrzewanie w porównaniu ze spawaniem jest bardziej wydajne, dale się bardziej automatyzować, nie powoduje tak znacznych naprężeń oraz odkształceń. Otrzymane połączenie ma jednorodny skład, strukturę oraz własności mechaniczne,

nie wymaga specjalnych kwalifikacji osoby wykonującej zgrzewanie. Zgrzewanie: l .Oporowe:

punktowe, liniowe, garbowe, doczołowe (zwarciowe i iskrowe), liniowo-doczołowe;

2.Tarciowe; 3.Zgniotowe;

4.Ultradźwiękowe;

5.Dyfuzyjne; ó.Gazowe;

7.Wybuchowe;

8.Egzotermiczne;

9.1ndukcyjne; lO.Kuzienne. Zgrzewanie liniowe -elektrody są w kształcie obracających się kół, jedna obraca się w wyniku napędzania silnikiem, druga pod wpływem tarcia. Blachy do 2mm, szczelność, duża wytrzymałość.

Zgrzewanie doczołowe zwarciowe - dwa elementy dociśnięte do siebie, włączony prąd, wydzielenie ciepła, nadtopienie końców, ściśnięcie elementów łączonych, wyłączenie prądu. Po ostygnięciu powstaje zgrzeina (nadtopienie, spęcznienie, zgrzanie). Stosowane do elementów o przekroju do 200mm.

Zgrzewanie doczołowe iskrowe - najpierw załączamy prąd, ruch posuwisto-zwrotny, wywołuje łuk elektryczny, następuje nadtopienie końców elementu, dociśnięcie zgrzewanych elementów. Elementy do 300mm przekroju.

Zgrzewanie garbowe -wymaga przygotowania elementów we właściwy sposób (należy wykonać tzw. Garby). Zastosowanie w produkcji masowej, otrzymuje się podczas tego procesu od kilku do kilkunastu zgrzein.

Zgrzewanie za pomocą nagrzanego drutu - polega na uplastycznieniu tworzywa części łączonych, poprzez docisk wywierany drutem rezystancyjnym, przez który płynie prąd elektryczny, następnie odjęciu drutu i ochłodzeniu miejsca nagrzewania.

Z. za pomocą nagrzanej listwy (zgrzewanie kontaktowe) polega na ściśnięciu i uplastycznieniu tworzywa części łączonych, pomiędzy nagrzaną listwą i nagrzanym podłożem lub dwiema nagrzanymi listwami oraz wyjęciu zgrzanych folii i ochłodzeniu.

Zgrzewanie impulsowe -polega na ściśnięciu i uplastycznieniu tworzywa części łączonych, pomiędzy szybko nagrzewanymi i następnie ochładzanymi listwami; jest zatem modyfikacją zgrzewania za pomocą nagrzanej listwy. Możliwość szybkiego nagrzewania i ochładzania

uzyskuje się dzięki odpowiedniej konstrukcji listwy ruchomej.

Zgrzewanie za pomocą nagrzanego klina - polega na uplastycznieniu warstwy wierzchniej części łączonych poprzez kontakt z nagrzanym klinem, przesuwanym wzdłuż miejsca łączenia i docisku do siebie elementów łączonych, np. za pomocą rolki.

Z. za pomocą nagrzanej płyty - polega na uplastycznieniu warstwy wierzchniej części łączonych poprzez kontakt z płytą nagrzewaną elektrycznie, następnie usunięciu płyty i niezwłocznym dociśnięciu do siebie łączonych części.

Zgrzewanie tarcicowe -polega na wprawieniu w ruch obrotowy części łączonych i dociśnięciu ich, dzięki czemu, na skutek istnienia tarcia wiertnego, wytwarza się ciepło w warstwie wierzchniej części łączonych, powodując ich uplastycznienie- ostatnim etapem jest ochładzanie i ewentualne usunięcie wypływów.

Zgrzewanie ultradźwiękowe - polega na ściśnięciu i uplastycznieniu tworzywa części łączonych pomiędzy dwoma elementami, z których jeden -sonotroda- jest wprawiony w drgania o częstotliwości

ultradźwiękowej. Powietrze zawarte pomiędzy nierównościami powierzchni tworzywa, łączonych przy ich ściśnięciu pomiędzy elementami, stawia opór filii ultradźwiękowej, co powoduje powstawanie w tym miejscu • ciepła.

LUTOWANIE polega na łączeniu elementów za pomocą spoiwa zwanego lutem, który po wprowadzeniu w szczelinę (o długości od 0,012 do 0,8mm w zależności od rodzaju lutu) między lutowane części, która łączy je po skrzepnięciu. Nie następuje nadtopienie brzegów. Połączenie następuje na skutek zwilżenia części lutem oraz dyfuzji zachodzącej między oboma materiałami. Zakrzepnięte złącze tworzy lutowinę.

Uzyskanie dobrego złącza:

dobór lutu, dobór metody lutowania (lutownicą, gazowe, piecowe, oporowe, indukcyjne, tarciowe, ultradźwiękowe, kąpielowe), odpowiednie przygotowanie elementów, odpowiedni dobór parametrów lutowania (temperatury i czasu).

Prawidłowo dobrany lut odpowiada warunkom:

temperatura topnienia lutu powinna być niższa od

temperatury łączonych elementów, powinien dobrze zwilżać brzegi elementów, współczynnik rozszerzalności liniowej lutu powinien być zbliżony do współczynnika rozszerzalności liniowej elementów lutowanych, połączenie lutowe powinno mieć dobra własności elektryczne i mechaniczne (zimny lut).

Sposoby lutowania: kolbą lutowniczą, w płomieniu gazowym, w piecu, w kąpieli. Przygotowanie: mechaniczne (piłowanie, szczotkowanie), chemiczne (odtłuszczanie:

rozpuszczalniki, itd. oraz kwasy).

Topniki - zadania:

rozpuszczanie i usuwanie tlenków, zwiększenie płynności lutowania, ułatwiają zwilżanie powierzchni. Topniki nie rozpuszczają się w łączonych metalach, mają mniejszą gęstość i niższą temperaturę topnienia. Nakłada się na brzegi:

kalafonię, pasty lutownicze, wazelinę.

Rodzaje lutować: miękkie (temperatura topnienia lutu do 550°C - stopy cynku i ołowiu z domieszkami bizmutu, kadmu, i cynku dostarczone w postaci prętów i drutów. Niewielka wytrzymałość, ale duża szczelność), twarde (powyżej 550°C - miedź, mosiądz, stopy metal i),stosowane do łączenia wszystkich stali węglowych, molibdenowych,

wolframowych, niklowych, chromowych, płytek z węglików spiekanych oraz złota i srebra, a także miedzi, mosiądzu i brązu; do lutowania tw. używa się palnika acetylenowo-tlenowego lub lampy lutowniczej, ponadto można lutować na ognisku kowalskim lub indukcyjnie prądem elektrycznym, szczelina między częściami łączonymi powinna wynosić 0,05-0,12mm; niezbędny jest topnik Uni-lut lub Austenit-lut (do stali nierdzewnych). lutospawanie (odbywa się tak samo jak spawanie gazowe w lewo ale bez nadtapiania materiałów części łączonych. Szczeliny wypełnia się lutem stopionym w płomieniu. Stosowane podczas prac naprawczych. Używany lut to miedź w postaci tlenku albo elektrody lub drut spawalniczy z mosiądzu lub brązu . Dobra wytrzymałość i plastyczność - większa niż przy spawaniu).

Wytrzymałość połączeń lutowanych ze względu na dyfuzję lutu z metalem łączonym jest większa niż wytrzymałość samego lutu.

Zaleca się aby grubość warstwy lutu ==0,l-0,2mm dla lutów miękkich, a 0,01-0,1 mm dla twardych, przy zachowaniu tego warunku otrzymuje się największą wytrzymałość połączenia. Przy obliczaniu wytrzymałości połączeń lutowanych wartość naprężeń dopuszczalnych ustala się na podstawie wytrzymałości lutu na ścinanie Rt, przyjmując współczynnik bezpieczeństwa Xm=^:3 dla obciążeń stałych oraz Xm=5 dla obciążeń tętniczych.

KLEJENIE - proces łączenia polegający na tym, że między powierzchnie łączone nakładamy warstwę kleju o grubości do 0,6mm (zależy od rodzaju kleju) w stanie ciekłym lub ciastowatym który po przejściu w stan stały wykazuje zdolność trwałego ich połączenia w wyniku działania sił przyczepności (adhezji) pomiędzy powierzchnią klejoną a warstwą klejową oraz sił spójności wewnętrznych (kohezji) w warstwie klejonej. Należy do nowoczesnych metod.

Proces klejenia:

l .Przygotowanie powierzchni do klejenia (chemiczne odtłuszczanie lub mechaniczne);

2.Przygotowanie kleju do bezpośredniego użycia (zapoznanie z instrukcją i ważnością); 3.Nanoszenie kleju pędzlem; 4.Utwardzenie kleju; 5-Kontrola sklejonego elementu - złącze poddajemy sezonowaniu.

Proces klejenia jest determinowany głównie przez: temperaturę, czas i nacisk. Temp. klejenia zależy głównie od temp. polimeryzacji lub topnienia użytego kleju, temp. topnienia albo mięknienia materiałów łączonych oraz od żądanych właściwości połączenia. Czas klejenia zależy od temp. klejenia. Nacisk powinien zapewniać właściwy przebieg procesu polimeryzacji, dokładne przyleganie części łączonych oraz optymalną grubość skleiny. Wartość nacisku zależy od tego, czy klej przechodzi w stan stały w wyniku polimeryzacji kondensacyjnej (nacisk duży rzędu l MPa), czy w inny sposób (nacisk mały rzędu 0,05 MPa). Podział klei:

l.Ze względu na skład chemiczny: naturalne, syntetyczne (termo, chemo-utwardzalne), syntaktyczne (termoplastyczne,

kauczukowe). 2.Ze względu na istotę przechodzenia ze

stanu ciekłego w stały:

utwardzalne i termoplastyczne (zestalające się na skutek ochładzania, na skutek odparowania lub absorpcji rozpuszczalnika) 3.Ze względu na temp. utwardzania lub zestalania: przechodzące w stan stały w temp. normalnej lub podwyższonej (na ogół do 250 stopni C) 4.Ze względu na stan skupienia przed powleczeniem powierzchni: ciekłe, plastyczne i stałe (proszek, granulki, pałeczki, folie-błony)

Zalety połączeń klejonych:

mają znaczną wytrzymałość zmęczeniową, zdolność tłumienia drgań, szerokie zastosowanie, umożliwiają łączenie cienkich elementów, są szczelne, odporne na korozje, lekkie o gładkiej powierzchni, nie powodują skurczu, naprężeń własnych oraz niekorzystnych zmian strukturalnych, są tanie i mało skomplikowane.

Wady połączeń klejonych:

niska wytrzymałość usterek starzenia, są mało odporne na udamość i na rozwarstwienie oraz podwyższoną temperaturę.

WYTŁACZANIE to proces kształtowania płaskiego kawałka blachy w wytłoczkę o powierzchni nierozwijalnej. Wytłaczanie dzieli się na:

wytłaczanie przez rozciąganie (np. rozciągana blacha zamocowana jest na stałe pomiędzy elementami dociskającymi) lub przez ciągnienie (np. blacha jest ciągniona między elementami dociskającymi).

Warunki ograniczające proces wytłaczania: l.Aby proces był przeprowadzony bez przerwania spójności materiału musi być spełniony warunek Pmax<Pdop. Istnieje wartość siły granicznej, której nie można przekraczać, aby nie nastąpiło zerwanie spójności. Gdy wsp. wytłaczania m 10,5 istnieje ryzyko urwania się wytłoczki. Zapobieganie pękaniu ścianek: zastosować możliwie duże promienie zaokrągleń promienia pierścienia ciągowego, wówczas materiał nie zagina się na krawędziach, starannie wypolerować powierzchnie robocze pierścienia ciągowego i dociskacza, należy zastosować możliwie duże promienie zaokrągleń stempla; 2.W momencie wytłaczania materiału może nastąpić jego wyboczenie tzn. pofałdowanie, dlatego drugim warunkiem ograniczającym jest możliwość fałdowania materiału. Należy zastosować

dociskacz gdy g/D*100<5(l-

ml)

g- grubość materiału

O- średnica krążka

wejściowego

ml=d/D -wsp. wytłaczania

(d- śr. wytłoczki)

Główne wady wytłoczki:

odchylenie ścianki bocznej od kształtu cylindrycznego, nieokrągłość przekrojów poprzecznych, nierówność obrzeża, wypukłość dna. Wpływ na występowanie tych wad ma wielkość luzu między stemplem a matrycą oraz sprężynowanie ścianki wytłoczki.

Fazy procesu wytłaczania:

l .Siła nacisku stempla P<Pkpl. Następuje miejscowe plastyczne kształtowanie wgłębienia o średnicy d przy zachowaniu bez zmian zewnętrznej średnicy krążka D 2.Pkpl<P<Pdpl -plastyczne płynięcie kołnierza (zmniejszanie się D) 3.Pdpl<P<Pkmax.

Jednoczesne plastyczne płynięcie kołnierza i części dennej wytłoczki, przy czym z chwila gdy P=Pkmax ustaje plastyczne odkształcenie dna i znajduje się ono w stanie sprężystym 4.Siła P maleje, końcowa faza piast, płynięcia kołnierza. Siła nacisku maleje. Siła P rośnie i wartość max osiąga kiedy stempel znajduje się na 0,3 do 0,5 wysokości wytłoczka. Siła maleje i pod koniec procesu osiąga wartość niewielkiego nacisku, który potrzebny jest do pokonania oporów tarcia.

W procesie wytłaczania można sprawdzić, czy materiał jest izotropowy, czy , anizotropowy, czy ma jednakowe własności we wszystkich kierunkach. Współczynnik m - w zależności od stosunku d/D wartość siły Pmax będzie różna. Dlatego wprowadzono współczynnik wytłaczania m=d/D. Proces będzie dobry jeżeli mdop=gO/D lub mdop=gO/D*100%, gdzie gO jest to współczynnik związany z fałdowaniem oznaczający względną grubość materiału. Warunki ograniczające proces przetłaczania: l.Nie można przekroczyć dopuszczalnej siły zrywającej mz<mzdop; 2.Materiał nie może się fałdować (czy z dociskaczem, czy bez) materiał nie umacnia się, dlatego wielkość odkształceń nie może przekroczyć odkształcenia dopuszczalnego (odkształcenie względne E=(ll-10)/10=dl/10; E=(hl-h0)/ho=dh/h0 oraz Em<Emdop - jeżeli nie możemy tego spełnić, to stosujemy obróbkę cieplną).

Wyciąganie jest to rodzaj procesu przetłaczania, w którym następuje pocienienie ścianek naczynia, a dno pozostaje pierwotnej grubości. Przetłaczanie jest to proces polegający na zwiększaniu wysokości wytłoczki kosztem zmniejszenia jej wymiarów poprzecznych (średnicy dna). Najczęściej stosuje się przetłaczanie swobodne.

Przewijanie jest to przetłaczanie prowadzone tak, aby wewnętrzna powierzchnia wytłoczki stała się powierzchnią zewnętrzną.

TYPOWE PROCESY

OBRÓBKI

OBJĘTOŚCIOWEJ:

l .Kucie swobodne, pół-swobodne, matrycowe;

2.Przeciąganie (druty i pręty);

3.Walcowanie (szyny kolejowe); 4.Wyciskanie;

5.Przepychanie; ó.Procesy złożone - łączenie wyżej wymienionych procesów w grupy (np. kucie na kuźniarkach i kowarkach);

7.Procesy specjalne a)kucie wałów korbowych metodą Ruta (wały okrętowe) b)prasa Marciniaka (obtaczanie) c)walcowanie

wielowypustów, uzębień J.Kobic.

NAGRZEWANIE.

Zasady nagrzewania - w

procesie nagrzewania

materiały zwiększają swoje

wymiary.

Sposoby nagrzewania:

l .Promieniowanie - prawo Boltzmana; 2.Ruch powietrza (unoszenie) - prawo Furiera;

3.Przewodzenie (bezpośrednie zetknięcie) - prawo przewodnictwa.

Opis: W wyniku doprowadzenia ciepła występują naprężenia termiczne dt (Rmt -wytrzymałość na rozciąganie). Jeżeli dt>Rmt to powstaje bomba termiczna, następuje rozerwanie wiązań atomowych z wydzieleniem bardzo dużych porcji energii. Aby nie doszło do rozerwania wiązań atomowych należy przeprowadzić obliczenia. Każdy materiał (kolor) ma swój współczynnik wnikania ciepła, współczynnik przewodzenia i drogę ciepła. Liczba Biota (określa czy materiał jest cienki czy gruby): Bi=(alfa*l)/lambda, gdzie alfa - wpsółczynnik przewodzenia, l - długość drogi ciepła, lambda -współczynnik wnikania. Jeżeli Bi<0,25 to można nagrzewać do dowolnej temperatury, wówczas zawsze dt<Rmt. Jeżeli Bi>0,5 to zawsz dt>Rmt i powstaje bomba termiczna. Jeżeli 0,25<Bi<0,5 to przy

pomocy odpowiednich warunków można nagrzewać. Można przyjąć, ze istnieje dTdop, że zawsze będzie spełniony warunek dt<Rmt. Jeżeli dT<dtdop => dt<Rmp ==> Bi<0,25. Są więc to ciała cienkie.

I etap -dochodzenie do odpowiedniej wys. temp. (nagrzewanie ciał cienkich)

II etap -wygrzewanie w odpowiedniej temp. (nagrzewanie ciał masywnych)

Proces nagrzewania -najpierw w piecu o niższej temperaturze (tpl), później w piecu gorętszym do (tp2), wytwarzamy sztucznie ciało cienkie. Nagrzewamy razem z piecem z ograniczoną prędkością i ograniczoną ilością ciepła. Wyrównanie temperatury wewnątrz nagrzanego ciała i na jego powierzchni nastąpi wtedy, gdy zaczniemy studzić. Ciało cienkie - środek nagrzewa się prawie tak Szybko jak powierzchnia dtmax<dtdop.

KUCIE (ręczne i maszynowe

- swobodne i matrycowe) jest to proces obróbki plastycznej na gorąco lub na zimno, podczas którego z materiału w postaci wlewka, pręta kształtuje się wyrób przez wywarcie uderzenia lub nacisku (nie tylko nadanie kształtu, ale także poprawę własności mechanicznych).

Prasowanie - kucie podczas którego nacisk ma charakter statyczny. Kucie poprzedza ogrzanie materiału wyjściowego do temperatury w której staje się plastyczne (np. stale do temperatury 1100

- 1200 C, zależnie od składu chemicznego). Kucia prowadzi się do obniżenia temperatury do około 800 C. Kucie swobodne (odkuwki o masie do kilkuset ton, odbywa się na kowadle) jest to proces, w którym narzędzie może być w kształcie płaskownika, prostokąta, a materiał układa się na płycie. Nie ma ograniczenia płynięcia materiału przez narzędzie. W pół-swobodnym może ograniczać w pewnym kierunku.

Kucie matrycowe na zimno można prowadzić w matrycach zamkniętych (podawanie materiału o ściśle określonej objętości) lub otwartych (nadmiar materiału przemieszcza się w wyplywkę). Wykonuje się:

(proste kształty i niewielkie rozmiary przedmiotów) dźwignie, zapadki, pokrywki, monety, nakrętki z łatwo odkształcanych metali i ich stopów - wywierane są duże naciski jednostkowe

(kilkanaście razy większe od granicy plastyczności materiału). Wyroby odznaczają się dużą dokładnością wymiarową, gładką powierzchnią i podwyższoną wytrzymałością wywołaną umocnieniem materiału.

Kucie matrycowe jest to nadawanie kształtu za pomocą udarowego działania narzędzia zwanego matrycą. Narzędziem jest matryca, wyznaczająca zewnętrzny kształt wyrobu. Matryca składa się z dwóch części odtwarzających kształty zewnętrzne wyrobu. Dolna część spoczywa na szabocie młota lub na stole prasy, a górna uderza w dolną. Wykrój odpowiadający kształtem gotowej odkuwce jest otoczony rowkiem, w którym zbiera się nadmiar materiału, tzw. wypływka. Obcina się ją następnie w okrojnicy. Stosowane gdy: l.W temperaturze otoczenia materiał ma wysoką granicę plastyczności i niewielką zdolność do odkształceń plastycznych; 2. Przedmiot ma złożony kształt; 3.Bardzo duże wymiary materiału. Odkuwki (ze względu na kierunek ruchu narzędzia w stosunku do osi materiału) dzielimy na : czołowe (oś materiału równoległa do kierunku ruchu narzędzia wywierającego nacisk) i wzdłużne (oś materiału prostopadła do kierunku ruchu narzędzia wywierającego nacisk). Materiał nie odkształca się łatwo, dlatego wyroby podzielono na:

l.Odkówki zwarte - z reguły osiowo symetryczne (koła do parowozu, koła zębate, przekładnie pasowe), posiadają przekrój okrągły lub podobny, podstawowy proces to spęczanie; 2.0dkówki wydłużone (wyrób otrzymany metodą kucia) np. pedał to roweru, część ciągnąca tłok.

Kucie z wypływka -przewidujemy, że będzie nadmiar materiału, który wypłynie na zewnątrz. Zadanie wypływki to:

1.Zapewnić dobre wypełnienie materiału;

2.Pomieścić nadmiar materiału; 3.Zabezpieczyć przed uderzeniem się matryc. Kucie bez wypływki -większa dokładność lecz trzeba dokładnie wyliczyć ilość materiału, bo może on sprężynować. Wymagane są duża większe siły niż z wypływka. Lepsza jakość wyrobu - stosowane w lotnictwie, trybiki w zegarkach, zawory w układach grzejnikowych. Wyrób poznajemy po

---