OPRACOWANE ZAGADNIENIA NA ZALICZENIE WYKŁADÓW „TECHNOLOGIA MASZYN I PROJEKTOWANIE PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH”:

1. Budowa i zasada działania wielkiego pieca ( schemat reakcje)

Proces wielkopiecowy jest podstawowym wstępnym procesem metalurgicznym w metalurgii żelaza. Produktami wielkiego pieca są surówka, żużel i gaz wielkopiecowy.

Istota procesu:

-redukcja tlenków żelaza zawartych w koncentracie rudy żelaza (za pomocą tlenków węgla),w celu otrzymania metalicznego żelaza.

-oddzielenie otrzymanego żelaza od skały płonnej przez ich stopienie - umożliwia to rozwarstwienie 2 otrzymanych produktów ciekłych - surówki i żelaza.

Wielki piec jest piecem szybowym. W skład instalacji, oprócz wielkiego pieca, wchodzą:

- nagrzewnice(podgrzewają powietrze dostarczane do pieca)

- urządzenie załadownicze

- instalacja odprowadzająca gazy wielkopiecowe

- układy odbioru żużla i surówki.

Działanie: gar pieca jest wypełniony gorącym koksem, szyb zawiera wsad( warstwy koksu, koncentratu rudy żelaza oraz topników, ładowanych na przemian).

Koks-paliwo, dostarcza ciepło, niezbędne w procesie redukcji rudy, a także służy do wytworzenia CO, będącego reduktorem tlenków żelaza.

Topnik(
) służy do obniżenia temperatury topnienia skały płonnej. Przez dysze jest wdmuchiwane do pieca gorące powietrze(podgrzewane w nagrzewnicach). Tlen zawarty w powietrzu reaguje z koksem wg wzoru:

=
.

Reakcja dostarcza ciepło potrzebne do stopienia wsadu i zajścia reakcji redukcji tlenków żelaza. CO2 reaguje dalej z koksem - wytwarza się tlenek węgla(podstawowy reduktor w procesie):

Koncentrat rudy, przesuwając się w szybie od gardzieli w kierunku spadków, nagrzewa się, traci wodę i ulega redukcji. Proces redukcji zachodzi wstanie stałym, kończy się na wysokości przestronu.

W strefie spadków następuje topnienie żelaza i skały płonnej oraz popiołów powstałych z koksu. Tworzy się metal i żużel. Zbierają się w garze(żużel wypływa na powierzchnie metalu i oddziela się go przez spuszczenie otworem żużlowym). Ciekłe żelazo na skutek kontaktu z koksem i gazami ulega nawęgleniu i nasiarczeniu. Dlatego na dnie gara zbiera się stop żelaza o zawart.2,5-5% węgla- surówka.

Temperatury w wielkim piecu:

- Gardziel - 50°C

- Szyb - 400°C

- Przestron - 850°C

- Spad - 1200°C

- Gar - 1800°C

2. Odlewnictwo ( Piece do topienia; modele; masy; metody formowania i odlewania;)

Model odlewniczy jest to przyrząd, za pomocą, którego odtwarza się wnękę formy odlewniczej. Kształt modelu i jego wymiary są identyczne z kształtem i wymiarami wnęki formy oraz ściśle związane z kształtem i wymiarami odlewu jako produktu finalnego. Związek ten, choć jest bardzo ścisły nie oznacza, że kształt i każdy wymiar modelu jest identyczny z wymiarami odlewu. Poza tym, występujące zjawiska skurczowe związane ze zmiana temperatury i stanu skupienia tworzywa odlewniczego, powodują one, że konstruktor musi dokonać takiej zmiany kształtów i wymiarów, aby otrzymany odlew z danego modelu, w temperaturze otoczenia posiadał odpowiedni kształt i wymiary.

Modele odlewnicze można podzielić na 3 grupy:

- bezpośrednio odtwarzające kształt odlewu, czyli modele naturalne,

- pośrednio odtwarzające kształt odlewu, czyli modele właściwe,

- modele uproszczone

MODELE ODLEWNICZE

Naturalne Właściwe Uproszczone

Dzielone Nie dzielone Wzorniki

Z częściami Bez częściami Z pionowa Z poziomą

odejmowanymi odejmowanych osią obrotu osią obrotu

Częściowe

Przesuwne Odcinkowe Szkieletowe Przymiary kontrolne Modele-klocki

(segmentowe)

W praktyce najczęściej stosowane są modele bezpośrednio i pośrednio odtwarzające kształt odlewu. W przypadku wytwarzania dużych odlewów, przy nielicznej serii stosuje się modele uproszczone, prostsze do wykonania, wymagają mniejszej ilości materiału modelarskiego, ale za to większego nakładu pracy i większych kwalifikacji formierskich.

Do wytwarzania modeli odlewniczych stosuje się różne gatunki drewna, metali i tworzyw sztucznych.

O doborze materiału decydują główne czynniki wpływające na trwałość modelu:

- warunki formowania modeli (ręczne, maszynowe)

- liczność serii odlewów do wykonania przy użyciu danego modelu, a także inne względy praktyczne, np. wielkość modelu, łatwość obróbki itp.

Drewniany model doskonale nadaje się do formowania ręcznego, jest mało przydatny w ciężkich warunkach modelowania maszynowego np. podczas formowania pod wysokimi naciskami. Wtedy trzeba wykonać model metalowy. Modele dzielone, składają się z dwóch lub więcej części, wymagają bardzo starannego zestawienia względem siebie poszczególnych części. Do tego służą elementy ustalające, wykonane z metalu. Z metalu są także inne elementy modeli, np. uchwyty do wyjmowania modelu z formy, krawędzie naroża, czyli części szczególnie narażone podczas formowania. Model odlewniczy podczas formowania ma kontakt z wilgotna masą formierską, dlatego modele z drewna są zabezpieczone przed szkodliwym działaniem wilgoci. Każdy model wymaga, zatem bardzo starannego wykonania i dokładnego sprawdzenia przed skierowaniem go do produkcji odlewów, gdyż jakość przyszłego odlewu w znacznej mierze zależy od jakości modelu służącego do jego wykonania.

METODY FORMOWANIA:

1. FORMOWANIE RĘCZNE.

FORMOWANIE RĘCZNE to sposób wytwarzania form odlewniczych, podczas którego wszystkie czynności(lub większość), składające się na wytworzenie formy, wykonywane są ręcznie. Formowanie ręczne stosuje się w produkcji jednostkowej lub małoseryjnej odlewów. Najbardziej ogólna klasyfikacja metod formowania ręcznego jest następująca;

- formowanie w skrzynkach formierskich,

- formowanie w rdzeniach

- formowanie z modeli uproszczonych

- formowanie w gruncie

Formowanie ręczne jest mało wydajnym procesem produkcyjnym. Uzyskanie odpowiedniej dokładności wymiarowej i gładkości powierzchni odlewów wymaga znacznych nakładów pracy podczas formowania oraz oczyszczania odlewów. Ręczne wykonanie form odlewniczych., wymaga bardzo wysokich kwalifikacji zawodowych formiarza.

FORMOWANIE W SKRZYNKACH FORMIERSKICH

Może być ono realizowane w 1 skrzynce, w 2 (najczęściej) lub w kilku. Modele stosowane w tej metodzie mogą być niedzielone, dzielone lub z częściami odejmowanymi. Formowanie form do odlewania z modelu nie dzielonego lub z naturalnych modeli odlewniczych jest wykorzystywane do odlewania mało skomplikowanych detali..

FORMOWANIE W RDZENIACH

Stosuje się je do odlewania odlewów o bardzo skomplikowanych kształtach z licznymi wgłębieniami, występami, podwójnymi ściankami itp. Wszystkie powierzchnie odlewu odtwarzane są przez rdzenie. Formowanie w rdzeniach stosuje się najczęściej do wytwarzania dużych odlewów, np. znaczna ilość odlewów do silników spalinowych dużej mocy(trakcyjnych, okrętowych) wytwarza się w formach złożonych z rdzeni. Metoda ta jest dość kosztowna, gdyż do złożenia jednej formy potrzeba od kilku do kilkunastu rdzeni i koniecznych do ich wykonania rdzennic. Składanie formy złożonej z rdzeni wymaga dużej precyzji i stosowania wielu przyrządów kontrolno-pomiarowych. Mniejsze formy składa się z rdzeni w skrzynkach formierskich, natomiast większe odlewy wytwarza się w tzw. kesonach, czyli betonowych dołach w hali odlewni. W rdzeniach jest ukształtowana nie tylko wnęka formy, ale również cały układ wlewowy. Forma złożona jest w skrzyni formierskiej usytuowanej na płycie podformowej.

FORMOWANIE Z MODELI UPROSZCZONYCH

Stosowane jest najczęściej do produkcji dużych odlewów. Polega ono na wykonaniu wnęki formy za pomocą modeli odtwarzających tylko niektóre kształty odlewu. Rodzaj stosowanego odlewu uproszczonego wynika z kształtu odlewu. Formy dla odlewów w kształcie brył obrotowych wykonuje się wzornikami obrotowymi o pionowej rzadko poziomej osi obrotu. Dla odlewów o stałym profilu-wzornikami przesuwanymi, a dla procesów bardzo prostych i o powtarzających się kształtach-wzornikami odcinkowymi.

FORMOWANIE W GRUNCIE

Forma w gruncie charakteryzuje się tym, iż jedna jej część wykonana jest w wydzielonym polu odlewni wypełnionym masą formierską, natomiast druga w skrzynce formierskiej. Formy w gruncie najczęściej przeznaczone są do dużych odlewów. Nakład pracy do wykonania takiej formy jest znaczny, a dokładność wykonania formy niewielka, rzadko się to formowanie stosuje. Formy w gruncie mogą być zakryte lub odkryte.

2. FORMOWANIE MASZYNOWE

Maszynowe wytwarzanie form i rdzeni stabilizuje parametry wyrobów, poprawia wskaźniki ekonomiczne procesu produkcyjnego dzięki zmniejszeniu robocizny, wykorzystaniu powierzchni odlewni, zmniejszeniu ilości braków itp. Nie mniej ważnym efektem stosowania maszyn formierskich jest wyeliminowanie bardzo ciężkiej pracy fizycznej i poprawa warunków BHP w odlewni. Ponadto, mechanizacja procesów wytwarzania form odlewniczych stanowi dogodny punkt wyjścia do automatyzowania tychże procesów.

MASZYNY FORMIERSKIE

Setki rozwiązań konstrukcyjnych maszyn formierskich próbuje się sklasyfikować wg różnych kryteriów. Dotyczą one wielkości i wydajności maszyn, sposobów oddzielania modelu od formy, napędu sposobu fundamentowania, rodzaju stosowanych mas formierskich itd. Zagęszczanie masy formierskiej podczas maszynowego wytwarzania form może być stosowane może być statyczne(np. przez prasowanie), dynamiczne(np. poprzez wstrząsanie, nasypywanie lub narzucanie) i mieszane. W miarę rozwoju mechanizacji i automatyzacji procesów odlewniczych coraz mniej wyraźna staje się granica między typowymi maszynami do wytwarzania form odlewniczych(formierki) a maszynami do wytwarzania rdzeni (rdzeniarki).

Mieszarko - nasypywarki służą do dokładnego wymieszania komponentów tworzących masę oraz nasypywania przygotowanej masy do skrzynek formierskich lub rdzennic.

PIECE DO TOPIENIA

ŻELIWIAK - piec szybowy, w którym naboje wsadu metalowego na przemian z nabojami koksu i topnika opuszczają się w dół szybu, do stref topienia i spalania, a gorące gazy żeliwiakowe unoszą się do góry w przeciwprądzie w stosunku do materiałów wsadowych, nagrzewając i topiąc wsad metalowy i przegrzewając ciekłe żeliwo. Gazy żeliwiakowe o temperaturze 1650  2000C powstają w strefie spalania w wyniku spalania koksu w powietrzu wdmuchiwanym przez dysze żeliwiakowe. Ciekłe żeliwo wraz z ciekłym żużlem gromadzą się w kotlinie lub w zbiorniku, skąd są okresowo spuszczane. W nowoczesnych żeliwiakach żeliwo i żużel są spuszczane z żeliwiaka bez zbiornika w sposób ciągły, przy zastosowaniu tzw. rynny syfonowej. Część żeliwiaka nad oknem wsadowym spełnia rolę komina. Kominy większości nowych żeliwiaków są wyposażone w chwytacze iskier. W wielu przypadkach komin żeliwiaka jest zastąpiony kominowym rekuperatorem o działaniu radiacyjnym. Część żeliwiaka pod poziomem dysz nazywa się kotliną, a część

od poziomu dysz do dolnej krawędzi okna wsadowego - wysokością użyteczną.

Podczas rozruchu żeliwiakowa kotlina jest wypełniona koksem, zwanym kotlinowym.

Warstwę koksu nad poziomem dysz, lecz poniżej pierwszego naboju wsadu metalowego, nazywa się koksem wypełniającym, a naboje koksu załadowanego do żeliwiaka wraz z nabojami wsadu metalowego i topnika - koksem wsadowym. Żeliwiak ma stosunkowo dużą sprawność cieplną ( wymiana ciepła w przeciwprądzie ) i bardzo dużą wydajność godzinową.

ELEKTRYCZNY PIEC INDUKCYJNY - piec dający możliwość stosunkowo łatwego

uzyskania zależności składu chemicznego, wysokiej temperatury przegrzania oraz

przetrzymywania żeliwa w określonej temperaturze w ciągu dowolnego czasu. Z tego powodu stosowane są do żeliwa wysokojakościowego, na przykład żeliwa modyfikowanego, stopowego itp. Piec indukcyjny tyglowy, może pracować przy zastosowaniu dowolnego wsadu o stosunkowo dużej kawałkowości, jednak ułożenie w tyglu powinno być takie, aby strumień magnetyczny był rozpraszany w minimalnym stopniu, co uzyskuje się przy zmniejszeniu prześwitu międzykawałkowatego. W piecach indukcyjnych wytwarzany żużel ma stosunkowo niską temperaturę, co sprawia, że w nich nie można prowadzić procesów takich jak odsiarczanie lub utlenianie pierwiastków żeliwa, przebiegających między metalem i żużlem; przedmuchiwanie ciekłego metalu odpowiednimi reagentami niweluje tę niedogodność pieców indukcyjnych.

ELEKTRYCZNY PIEC ŁUKOWY - piec służący do wytapiania żeliwa w przypadku

prowadzenia procesów przebiegających między metalem i żużlem powstającym przy

wysokiej temperaturze przegrzania metalu. Wytop żeliwa w piecu elektrycznym łukowym można prowadzić przy zastosowaniu wsadu składającego się głównie ze złomu stalowego i nawęglacza lub też z zastosowaniem wsadu składającego się z surówki i złomu żeliwa. Utlenianie poszczególnych pierwiastków przeprowadza się przez zwiększenie zawartości tlenku żelaza w żużlu lub przez przedmuchiwanie kąpieli metalowej czystym tlenem. Odtlenianie i rafinację żeliwa przeprowadza się przez wprowadzenie do ciekłego metalu odtleniaczy, środków odsiarczających lub przez wytworzenie odpowiedniego żużla, co jest szczególnie korzystne w piecu o wyłożeniu zasadowym, wtedy można stosować żużel dużej zasadowości.

METODY ODLEWANIA:

- ODLEWANIE GRAWITACYJNE - zwykły sposób wypełniania ( zalewania ) form ciekłym metalem pod wpływem siły ciążenia.

- ODLEWANIE ODŚRODKOWE - metoda wykorzystująca siłę odśrodkową do wypełniania ciekłym metalem wirującej formy odlewniczej. Rozróżnia się:

1) odlewanie odśrodkowe właściwe - oś obrotu pokrywa się z osią wirowania, a wewnętrzna powierzchnia odlewu jest powierzchnią swobodną powstałą w czasie wirowania;

2) odlewanie półodśrodkowe- oś odlewu pokrywa się z osią wirowania, powierzchnie odlewu są odtworzone przez formę i ewentualne rdzenie;

3) odlewanie pod ciśnieniem odśrodkowym.

Oś wirowania może być pionowa, pozioma lub nachylona do poziomu pod kątem 1  5

- ODLEWANIE CIŚNIENIOWE - proces odlewania polegający na wywieraniu ciśnienia 2  350 MPa na ciekły metal w okresie doprowadzania go do wnęki formy metalowej. Odlewanie ciśnieniowe metali wykonuje się w maszynach, których głównymi elementami są: forma odlewnicza, urządzenie do jej zamykania i otwierania, komora ciśnieniowa, urządzenie wywierające ciśnienie na metal i aparatura do sterowania ( maszyna do odlewania pod ciśnieniem ). Stosowane jest przy wielkoseryjnej i masowej produkcji na ogół niedużych, cienkościennych, dokładnych odlewów ze stopów Zn, Al., Mg, Cu, Pb i innych.

- ODLEWANIE PRÓŻNIOWE - metoda odlewania polegająca na tym, że zarówno strumień odlewanego metal, jak i forma znajdują się w komorze próżniowej. Przy odpowiedniej temperaturze ciekły metal przelewa się do formy przez kanały w dnie zbiornika lub przez przechylenie zbiornika. Odlewanie próżniowe pozwala na uzyskanie tworzyw o małej zawartości gazów. Stosuje się m.in. do topienia i odlewania metali o dużym powinowactwie chemicznym z tlenem i wysokich temperaturach topnienia. Inna odmiana odlewania próżniowego polega na wykorzystaniu próżni do wypełniania formy odlewniczej przez zassanie metalu.

- ODLEWANIE CIĄGŁE - polega na wytwarzaniu odlewów o stałym przekroju poprzecznym i znacznej długości. Odlew powstaje w specjalnych chłodzonych formach zwanych krystalizatorami. Cechą charakterystyczną odlewania ciągłego jest dostarczenie ciekłego metalu w sposób ciągły, w miarę jak część zakrzepła opuszcza formę. Ten sposób odlewania stosuje się do wytwarzania odlewów wałków, rur, blach i kształtowników, przy zastosowaniu wszystkich stopów odlewniczych. Odlewanie ciągłe pozwala na wytwarzanie odlewów o znacznych długościach, pozbawionych porowatości skurczowej i podwyższonych właściwościach mechanicznych, będących efektem intensywnego chłodzenia; w odlewach jednak mogą występować duże naprężenia wewnętrzne.

- ODLEWANIE KOKILOWE- Proces wykonywania odlewów polegający na zalewaniu trwałych form metalowych lub z innych materiałów ciekłym metalem. Metal jest zalewny do objętości formy pod ciśnieniem grawitacyjnym. Forma nie jest niszczona po wykonaniu odlewu i może być użyta ponownie wielokrotnie

- ODLEWANIE METODĄ WYTAPIANYCH MODELI - zapewnia dokładność wymiarów i gładkość powierzchni. Polega na wykonaniu pod ciśnieniem w stalowej matrycy modelu z wosku ziemnego, parafiny o żywic syntetycznych. Otrzymany w ten sposób model pokrywa się cienką warstwą zawiesiny mielonego pisku kwarcowego zmieszanego z grafitem w szkle wodnym. Po wyschnięciu formuje się go w skrzynce formierskiej i umieszcza się w piecu i w temperaturze 100-120 stopni wytapia się model woskowy.

- METODA SHAWA - jej istotą jest kompozycja masy ceramicznej złożonej ze sproszkowanych materiałów i z ciekłego spoiwa. Masa ma konsystencję szlamu. Metoda trudna do automatyzacji, droga i jednostkowa.

MASY FORMIERSKIE

Materiały formierskie dzieli się na:

- główne (piaski kwarcowe i gliny formierskie)

- pomocnicze (spoiwa organiczne i nie organiczne, grafit, pył węglowy itp.)

Mieszanina głównych i pomocniczych materiałów formierskich, odpowiednio dobrana ilościowo i jakościowo, tworzy masę formierską. Masy formierskie powinny odznaczać się następującymi własnościami: dobrą plastycznością, czyli zdolnością przyjmowania kształtu modelu i zachowania tego kształtu po usunięciu modelu, spoistością cząstek masy formierskiej zapewniając odporność na wstrząsy i na ciśnienie hydrostatyczne wlewanego metalu, odpornością na wysoką temperaturę płynnego metalu, dobrą przepuszczalnością gazów i par powstających w czasie odlewania i w czasie stygnięcia metalu w formie odlewniczej, przydatnością do wielokrotnego użycia w postaci domieszek do nowych mas, łatwym oddzielaniem się od ścian gotowego odlewu w czasie wybijania go z formy i oczyszczania.

3. Jaka jest różnica między surówką, żeliwem, staliwem i stalą?

Surówka hutnicza

Stop żelaza z węglem (2÷5%),krzemem, manganem, fosforem i siarką będący produktem redukcji rudy w piecu nazywa się surówką. Nazwa pochodzi stąd, że jest to produkt przewidziany do dalszej przeróbki, czyli surowiec. Surówka (hutnicza) przeznaczona do dalszej przeróbki odlewana jest w postaci bloczków zwanych gąskami.

Klasyfikacje surówki:

1) Ze względu na budowę (strukturę) rozróżnia się surówki:

- biała, o białym przełomie, zawierająca węgiel wyłącznie w stanie związanym w postaci cementytu

- szara, o szarym przełomie, zawierająca węgiel w stanie wolnym, w postaci grafitu

- pstra (połowiczna), zawierająca skupienia węgla zarówno w stanie związanym jak i wolnym.

Wpływ na budowę surówki mają: skład chemiczny i szybkość chłodzenia.

2) Ze względu na przeznaczenie:

- besemerowska, o dużej zawartości krzemu, nie zawierająca fosforu i siarki, przeznaczona do wytworzenia stali metodą Bessemera

- martenowska, przeznaczona do wytworzenia stali w piecu martenowskim

- tomasowska, o dużej zawartości fosforu i małej zawartości krzemu, przeznaczona do wytworzenia stali metodą Thomasa

- odlewnicza, przeznaczona do przetopu w odlewni żeliwa

Żeliwo - surówka przetopiona ponownie ze złomem żeliwnym, stalowym i
dodatkami nosi nazwę żeliwa. Żeliwo zawiera 2,2÷3,8 % węgla w postaci cementytu lub grafitu. Żeliwo charakteryzuje się niewielkim -1,0% skurczem odlewniczym, łatwością wypełniania form, a po zastygnięciu obrabialnością. Żeliwo dzięki wysokiej zawartości węgla posiada wysoką odporność na korozję.

Staliwo - stop żelaza z węglem zawierający mniej niż 2,0% przeznaczony na
odlewy, nie poddany obróbce plastycznej. Staliwo to stal w postaci lanej ( czyli odlana w formy odlewnicze), nie poddana obróbce plastycznej. W odmianach użytkowych zawartość węgla nie przekracza 1,5%, suma typowych domieszek również nie przekracza 1%. Właściwości mechaniczne staliwa są nieco niższe niż własności stali o takim samym składzie po obróbce plastycznej. Wynika to z charakterystycznych dla odlewów: gruboziarnistości i pustek międzykrystalicznych. Staliwo ma natomiast znacznie lepsze właściwości mechaniczne od żeliwa, w szczególności jest plastycznie obrabialne, a odmiany o zawartości węgla poniżej 0,25% są również dobrze spawalne.

Stal - stop żelaza z węglem plastycznie obrobiony i plastycznie obrabialny o zawartości węgla nieprzekraczającej 2% co odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w żelazie. W warunkach użytkowych w praktyce < 1%C. Węgiel w stali najczęściej występuje w postaci perlitu płytkowego. Niekiedy jednak szczególnie przy większych zawartościach węgla cementyt występuje w postaci kulkowej w otoczeniu ziaren ferrytu. Stal obok żelaza i węgla zawiera zwykle również inne składniki. Do pożądanych składników stopowych zalicza się głównie metale (chrom, nikiel, mangan, wolfram, miedź, molibden, tytan). Pierwiastki takie jak tlen, azot, siarka oraz wtrącenia niemetaliczne głównie tlenków siarki i fosforu zwane są zanieczyszczeniami. Stal otrzymuje się z surówki w procesie świeżenia.

4. Metalurgia proszków ( narzędzia, gotowe wyroby , na czym polega)

Metalurgia proszków

Metoda wytwarzania metali z ich proszków, bez przechodzenia przez stan ciekły. Oddzielne cząstki proszków łączą się ze sobą w jednolitą masę podczas wygrzewania silnie sprasowanych kształtek w atmosferze redukującej lub obojętnej. Proces ten jest ekonomiczną metodą wielkoseryjnej produkcji elementów o niewielkich prostych kształtach, w wyniku której uzyskuje się w pełni zwarte sprasowane komponenty.

W czasie spiekania układy jednoskładnikowe spiekają się w temperaturze 2/3 - 4/5 bezwzględnej temperatury topnienia. Łączenie ziaren następuje tutaj bez fazy ciekłej. Czas spiekania i temperatura są zależne od materiału

Produkcja wyrobów dzieli się na:

- wytwarzanie proszków metali

- formowanie proszków

- prasowanie

- spiekanie

- ewentualna obróbka wykańczająca

Metodami metalurgii proszków wytwarzamy:

- przedmioty z metali trudno topliwych jak np. wolfram, molibden, tantal, iryd,

- pieki metali i niemetali wykazujących znaczne różnice temperatury topnienia

- materiały porowate na łożyska samosmarujące,

- materiały, które w stanie ciekłym są gęstopłynne i trudne do odlewania

- metale złożone ze składników metalicznych lub w ogóle nie mieszających się, bądź mieszających się bardzo trudno.

Zalety metody metalurgii proszków:

• - ściśle określony skład chemiczny i wysoki stopień czystości drobnoziarnistej mikrostruktury

• - eliminacja lub minimalizacja strat materiałów na wióry, nadlewy, ścinki itp.

• - duża dokładność wymiarowa otrzymanych wyrobów

• - wysoka jakość powierzchni gotowego wyrobu

• - otrzymany materiał może podlegać obróbce cieplnej

• - zapewniona kontrola porowatości materiału dla wyrobów typu łożyska samosmarowe lub filtry

• - możliwość uzyskania wyrobów o skomplikowanych kształtach

• - efektywność kosztowa

Metody wytwarzania proszków dzielimy na 5 podstawowych grup, od których zależny jest kształt proszku, a co za tym idzie własności w późniejszych procesach prasowania i spiekania:

-mechaniczne (mielenie, kruszenie, rozbijanie)

-fizykomechaniczne (rozpylanie, granulacja)

-fizyczne (odparowanie i kondensacja)

-fizyko-chemiczne (redukcja tlenków i innych związków, dysocjacja tlenków i innych związków, samorozpad)

-chemiczne (zol-żel, elektroliza stopionych soli lub roztworów wodnych soli)

5. Technologia obróbki plastycznej (cięcie; gięcie; prasy; walce;; przeciąganie i rozciąganie; wytłoczniki; kształtowanie brył - spęczanie -wydłużanie; gwintowanie; prasy)

Obróbka plastyczna

Metoda obróbki metali polegająca na wywieraniu narzędziem na obrabiany materiał nacisku przekraczającego granicę jego plastyczności, mającego na celu trwałą zmianę kształtu i wymiarów obrabianego przedmiotu.

Cięcie to proces technologiczny polegający na wytworzeniu takiego stanu naprężenia w żądanym miejscu, aby nastąpiło w nim pęknięcie obrabianego materiału, poprzedzone zazwyczaj odkształceniem plastycznym.

Sposoby przeprowadzania cięcia

- cięcie na prasach za pomocą wykrojników

- cięcie na specjalnych maszynach, bez zmiany elementów tnących np. nożyce gilotynowe, dziurkarki itp.

- cięcie na nożycach krążkowych

Gięcie to rodzaj technologii obróbki materiałów (najczęściej metalowych) polegający na trwałej zmianie krzywizn przedmiotu obrabianego.
Jeżeli w wyniku tej obróbki otrzymuje się:

- przedmiot zakrzywiony - wyginanie (odmianą jest zwijanie)

- przedmiot wyprostowany - prostowanie

Prasa to maszyna robocza, której działanie polega na wywieraniu nacisku (również zgniatania, prasowania) na przedmiot umieszczony pomiędzy jej elementami roboczymi.

Ze względu na sposób napędu prasy dzielą się na: elektromagnetyczne, pneumatyczne, hydrauliczne, mechaniczne

Przeciąganie to obróbka skrawaniem, w której cały naddatek na obróbkę skrawany jest podczas jednego przejścia narzędzia, zwanym przeciągaczem, przeprowadzanych na obrabiarkach (przeciągarka). Przeciąganie stosuje się do obróbki dokładnych otworów wielobocznych, wielowypustowych, rowków wypustowych oraz do obróbki powierzchni kwadratowych zewnętrznych, np. w korbowodach, kluczach. Zastosowanie wyłącznie w produkcji wieloseryjnej lub masowej.

Rozciąganie osiowe w wytrzymałości materiałów definiujemy jako dwa podstawowe przypadki rozciągania osiowego:

- Rozciąganie czyste pręta, w którym do ścianek poprzecznych jednorodnego i izotropowego pręta pryzmatycznego przyłożone jest obciążenie o stałej gęstości σ o zwrocie zgodnym z wektorem normalnym powierzchni ścianki poprzecznej

- Rozciąganie proste pręta, które różni się od rozciągania "czystego" tym, że obciążenie zastępujemy dwójką przeciwnie skierowanych, równych co do wartości i współliniowych sił skupionych, działających w osi tego pręta.

Kształtowanie brył to rodzaj obróbki plastycznej:

-kucie: matrycowe, swobodne,

-walcowanie: wzdłużne, poprzeczne, skośne, poprzeczno-klinowe

-ciągnienie

-wyciskanie: współbieżne, przeciwbieżne

Walcowanie to kształtowanie materiału odbywające się za pomocą narzędzi wykonujących ruch obrotowy (obracające się walce, tarcze, rolki ). Jeśli oś kształtowanego przedmiotu jest prostopadła do osi walców to taki przypadek nazywa się walcowaniem wzdłużnym.

Wytłaczanie jest to proces, podczas którego następuje przekształcenie płaskiego półwyrobu w wytłoczkę o powierzchni nierozwijalnej. Narzędziem w procesie wytłaczania jest tłocznik. Składa się on głównie ze stempla, matrycy i dociskacza, zabezpieczającego brzeg blachy przed pofałdowaniem pod działaniem obwodowych naprężeń ściskających.

Wydłużanie to proces wydłużania polegający na zwiększaniu długości kształtowanego przedmiotu kosztem zmniejszenia jego przekroju poprzecznego. Metody np:

wyprężanie - polega na rozciąganiu przedmiotu siłą osiową wywołującą żądane wydłużenie trwałe

ciągnienie - polega na przeciąganiu przez zwężający się otwór nieruchomego narzędzia, które nosi nazwę ciągadła Podczas ciągnienia oprócz zmiany wymiarów można również uzyskać zmianę kształtu półwyrobu.

Spęczanie to zwiększanie przekroju poprzecznego kosztem długości lub wysokości materiału pod wpływem nacisku prasy albo uderzeń młota (młot maszynowy). Całkowite lub miejscowe; prowadzone na młotach, prasach, kuźniarkach, elektrospęczarkach.

Gwintowanie to kształtowanie gwintów zewnętrznych i wewnętrznych na drodze obróbki skrawaniem lub obróbki plastycznej.

Gwintowanie ręczne wykonuje się za pomocą narzynek (zew), gwintowników (wew) oraz gwinciarek.
Gwintowanie mechaniczne przeprowadza się na tokarkach, frezarkach, wiertarkach oraz na szlifierkach do gwintów
Gwintowanie metodami obróbki plastycznej odbywa się przez walcowanie i wygniatanie na walcarkach do gwintów.

6. Metody kształtowania wyrobów z tworzyw sztucznych

Kształtowanie wtórne i łączenie półwyrobów z tworzyw sztucznych.

Tworzywa sztuczne oparte o wielkocząsteczkowe związki organiczne są obecnie podstawowymi materiałami elektroizolacyjnymi i wypierają materiały elektroizolacyjne wytwarzane z tworzyw naturalnych. Wynika to zarówno z możliwości uzyskiwania szczególnie korzystnych własności elektrycznych, mechanicznych czy termicznych, jednorodności cech, możliwości korzystnego kojarzenia własności tych tworzyw jak i z warunków przemysłowego ich wytwarzania na wielką skalę z podstawowych surowców jak ropa naftowa, gaz ziemny, koks, sól kuchenna itp. Bardzo ważną cechą tworzyw sztucznych jest ich podatność technologiczna. Opracowano wiele technologii przetwórstwa tworzyw sztucznych, które pozwoliły bardzo znacznie skrócić czas nadawania kształtu szczególnie skomplikowanym wyrobom obniżając istotnie koszty produkcji.

Uzyskiwane związki wielkocząsteczkowe mogą być cieczami, elastykami lub ciałami stałymi. Ostatnie dwie grupy często noszą umowną nazwę żywic syntetycznych. Żywice te stanowią główny czynnik błonotwórczy w lakierach, czynnik wypełniający pory w tkaninach lub szczeliny między przewodami w uzwojeniach jako syciwo, mogą służyć do wypełniania pustych przestrzeni między częściami wiodącymi prąd a obudową jako zalewy lub stanowić główny składnik części elektroizolacyjnych i konstrukcyjnych wytwarzanych w postaci kształtek lub półfabrykatów (pręty, płyty, rury) o różnej strukturze i różnych materiałach wiążących i wzmacniających. Przez odpowiednie dodatki (napełniacze, plastyfikatory, stabilizatory, przyspieszacze i spowalniacze reakcji przetwarzania, środki antyadhezyjne, pigmenty) można z jednego rodzaju podstawowej żywicy syntetycznej uzyskiwać wiele odmian tworzyw sztucznych o różnych własnościach fizycznych, a także wpływać na znaczne obniżenie ich kosztu.

Napełniacze można podzielić na:

• - obojętne - mają na celu obniżenie kosztu tworzywa,

• - aktywne - poprawę własności mechanicznych, elektrycznych i cieplnych.

Ze względu na pochodzenie napełniacze mogą być:

• - organiczne lub nieorganiczne,

• - naturalne lub syntetyczne.

Ze względu na postać napełniacze mogą być:

• - proszkowe - mączka drzewna (pospolity składnik fenoplastów), celuloza (dodatek aminopla-stów), mika, mączka kwarcowa lub porcelanowa (dodatek żywic lanych), inne mączki mine-ralne,

• - włókniste lub skrawkowe - włókno bawełniane, syntetyczne, mineralne, szklane (ciągłe lub cięte),

• - warstwowe - tkaniny (z włókien naturalnych, syntetycznych, szklanych), maty szklane, pa-piery, okleina drewniana (fornir). W utworzonych z nich tworzywach uwarstwionych (lami-natach) napełniacze te noszą nazwę nośników, a wiążące je żywice noszą nazwę lepiszcza;

PLASTYFIKATORY to substancje chemiczne ciekłe lub stałe, których dodatek do tworzywa powodu-je, że staje się ono bardziej miękkie, giętkie i ciągliwe oraz łatwiejsze w przetwarzaniu, nie zmieniając przy tym charakteru chemicznego.

STABILIZATORY - substancje chemiczne, które dodane w niewielkiej ilości zapobiegają niepożądanym procesom starzenia przez utlenianie, działanie światła, promieniowania nadfioletowego i innych czynników środowiskowych.

Środki antyadhezyjne i smarne - utrudniają w czasie przetwarzania przywieranie kształtek i półfabrykatów do form.

Pigmenty - nadają tworzywu wymaganą barwę.

7. Rola grzania w procesie obróbki plastycznej

Operacja obróbki cieplnej jest częścią procesu technologicznego wykonywaną w sposób ciągły, przeważnie na jednym stanowisku roboczym. Do najważniejszych zabiegów obróbki cieplnej należą: nagrzewanie, wygrzewanie i chłodzenie.

Obróbka cieplna jest dziedziną technologii obejmującą zespół zabiegów wywołujących polepszenie właściwości mechanicznych i fizykochemicznych metali i ich stopów powodowane zmianami struktury w stanie stałym w wyniku zmiany temperatury, czasu oraz działania ośrodka. Jedną najważniejszych właściwości metali i ich stopów jest ich zdolność do trwałego odkształcania się bez naruszenia spójności - zwanej plastycznością i jest wykonywane powyżej temperatury rekrystalizacji. Proces grzania ułatwia modelowanie i zmianę kształtów materiałów niezależnie od tworzywa.

8. Spawalnictwo ( spajanie; spawanie łukowe elektrodami; gazowe; w osłonie gazów MIG i MAG )

Połączenia spawane:

Złącze spawane jest połączeniem materiałów powstałym przez ich miejscowe stopienie. Występuje w procesie łączenia metali (głównie stali) oraz tworzyw sztucznych. Przy spawaniu zwykle dodaje się spoiwo (materiał dodatkowy) stapiający się wraz z materiałem podstawowym, aby utworzyć spoinę i polepszyć jej własności..

Metody spawania:

- spawanie gazowe 311-G ;: najczęściej przy spalaniu acetylenu w temperaturach do 3200°C, stosowane jest do spajania blach o grubości od 0,4 mm do 40 mm.

- spawanie elektryczne: z wykorzystaniem spawarki - urządzenia opierającego swą pracę na zjawisku łuku elektrycznego w temperaturach 3500°C, stosowane jest do spajania blach o grubości od 1mm do 80 mm.

- spawanie elektrodami otulonymi

- spawanie łukiem krytym

- spawanie w osłonie gazów

Metoda MIG 131 (Metal Inert Gas) - jest to spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego (argon, hel, argon + hel). Metoda ta jest stosowana do spawania i napawania we wszystkich pozycjach w sposób automatyczny lub półautomatyczny.

Metoda MAG 135 (Metal Active Gas) - jest to spawanie łukowe w osłonie gazu aktywnego chemicznie (CO2, CO2 + gaz obojętny).

Metoda TIG 141 (Tungsten Inert Gas) - jest to spawanie łukowe elektrodą nietopliwą w osłonie gazów obojętnych (Ar, He, Ar + He). Umożliwia ona spawanie prawie wszystkich metali i ich stopów oraz łączenie ze sobą różnych metali i stopów. Uzyskiwany metal spoiny jest stopem roztopionej części materiału rodzimego i spoiwa (drut, pręt, pałeczka) podawanego w strefę jarzenia się łuku. Częściej stosowane są stopy zbliżone składem do materiału rodzimego jednak z domieszkami, które powodują poprawę jakości połączeń spawanych w różnych jej aspektach. TIG charakteryzuje się możliwością stosowania we wszystkich pozycjach.

- spawanie laserowe

- spawanie plazmowe

- spawanie hybrydowe

- spawanie żużlowe

- spawanie elektronowe

- spawanie tarciowe

Spawanie elektrodami otulonymi to najstarsza i najbardziej wszechstronna metoda spawania łukowego. W trakcie trwania procesu spawania łuk elektryczny jarzy się między końcem pokrytej otuliną metalowej elektrody a spawanym materiałem. Powstające w wyniku tego gazy chronią przed wpływem atmosfery ciekłe jeziorko spawalnicze. Topiąca się otulina tworzy na powierzchni jeziorka żużel, który chroni krzepnący metal spoiny przed wpływem atmosfery i zbyt szybkim chłodzeniem. W zależności od gatunku łączonych materiałów należy stosować odpowiednie elektrody, które są wytwarzane w setkach różnych odmian. Metoda ta jest głównie stosowana do spawania stalowych konstrukcji, w przemyśle stoczniowym i w większości branży produkcyjnych. Mimo że jest stosunkowo mało wydajna - co wynika z konieczności wymieniania elektrod i usuwania żużla - to jednak nadal zalicza się do najbardziej elastycznych, a ponadto doskonale sprawdza się w miejscach, do których dostęp jest ograniczony.

Spawanie łukiem krytym Spawanie łukiem krytym (SAW - Submerged Arc Welding) polega na łączeniu elementów metalowych za pomocą elektrody w otulinie granulowanego topnika. Z powodu wytwarzania wysokiej temperatury przez łuk elektryczny, topnik stapiając się tworzy ochronną warstwę żużla pokrywającego spoinę i nie dopuszcza do utlenienia spawu. Tego typu proces spawania prowadzi się zwykle za pomocą w pełni zautomatyzowanego sprzętu, dostępne są także ręcznie prowadzone uchwyty. Dla zwiększenia wydajności spawania stosuje się rozwiązanie z kilkoma elektrodami. Metoda spawania łukiem krytym, dzięki bardzo dużej szybkości spajania, bardzo dobrze nadaje się do wykonywania długich prostoliniowych złączy w pozycji podolnej. Metoda jest często stosowana w trakcie produkcji zbiorników ciśnieniowych, w zakładach chemicznych, w trakcie wytwarzania dużych konstrukcji stalowych, w pracach naprawczych oraz w przemyśle stoczniowym.

ZASTOSOWANIE:

- napawanie

- spawanie blach o dużej grubości (>10 mm)

- spawanie automatyczne w liniach spawalniczych

- montaż dużych konstrukcji stalowych

ZALETY METODY:

- dobra jakość spoiny

- dobra wydajność pracy

- wysoka sprawność energetyczna

- dobre warunki pracy spawacza - łuk elektryczny schowany jest pod warstwą topnika

WADY METODY:

- aby spawać w pozycji innej niż pozioma, należy zastosować specjalne oprzyrządowanie (w praktyce niestosowane)

- przed spawaniem topnik musi być odpowiednio przygotowany (konieczne suszenie)

metoda używana jedynie w halach produkcyjnych

9. Zgrzewanie ( oporowe; tarciowe)

Zgrzewanie elektryczne oporowe - jest najczęściej stosowanym rodzajem zgrzewania. Dzieli się na:

-doczołowe (zwarciowe, iskrowe),

-punktowe (jedno- i dwustronne),

-liniowe (na zakładkę, liniowo-doczołowe),

-garbowe.

Zgrzewanie elektryczne oporowe składa się z 3 faz:

Faza I to faza, w której dwa łączone elementy lub więcej zostają poddane sile docisku dwóch elektrod, a po dociśnięciu zostaje włączony prąd elektryczny o wysokim natężeniu. Na skutek jego przepływu powstaje zjawisko oporu elektrycznego, szczególnie duża wartość oporu występuje na styku powierzchni łączonych elementów. W tym też punkcie zaczyna się tworzyć strefa roztopionego uplastycznionego metalu zw. jądrem zgrzejnym. Wraz ze wzrostem ilości powstającego ciepła następuje rozrost jądra zgrzeiny (faza II). Proces zgrzewania musi być tak zaprojektowany, aby jądro zgrzeiny (jego wielkość) zapewniało powstanie połączenia o wystarczającej wytrzymałości. W momencie wyłączenia prądu jądro zgrzeiny osiąga maksymalną wielkość, jednakże zgrzeina pozostaje nadal pod dociskiem elektrod, dzięki czemu może rozpocząć się proces krzepnięcia (rekrystalizacji) metalu w jądrze zgrzeiny (faza III).

Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem to metoda, w której występuje pełna penetracja w stanie stałym. Metoda ta może być używana do spajania materiałów metalowych — obecnie głównie aluminium — bez osiągania punktu topnienia. W metodzie tej cylindryczne narzędzie z wyprowadzonym trzpieniem i zaopatrzone w kołnierz jest wprowadzane w ruch obrotowy i powoli zagłębiane w obszar złącza między dwoma ustawionymi czołowo elementami. Elementy te muszą być zamocowane do podpierającej płyty, tak aby nie mogły się rozsunąć. Wskutek tarcia narzędzia o powierzchnie złącza jest generowane ciepło, w wyniku którego miękną powierzchnie łączonych elementów (nie jest jednak osiągany punkt topnienia) i narzędzie może się przemieszczać wzdłuż linii złącza. Uplastyczniony materiał przepływa do tylnej krawędzi trzpienia narzędzia, gdzie wskutek oddziaływania kołnierza i trzpienia następuje przemieszanie. Stygnąc, przemieszany materiał tworzy złącze między spajanymi elementami.

10. Lutowanie miękkie i twarde.

LUTOWANIEM nazywamy metodę spajania metali za pomocą wprowadzania między łączone powierzchnie innego roztopionego metalu lub stopu (czynnika łączącego), zwanego spoiwem. Podczas lutowania części łączone nagrzewają się, lecz nie topią w miejscu łączenia. Połączenie trwałe uzyskuje się dzięki przyczepności lutu do materiałów łączonych, dlatego warunkiem otrzymania prawidłowego połączenia jest staranna oczyszczenie (mechaniczne i chemiczne) powierzchni lutowanych.

LUTOWANIE MIĘKKIE (lut miękki) - lutowanie w zakresie temperatury nie przekraczającej 450 °C - najczęściej ok. 250°C. Ta metodę, łączenia elementów metalowych z pomocą spoiny wypełnionej metalem o temperaturze topnienia niższej niż temp. topnienia łączonych ze sobą metali, stosowana jest do spajania części o małych naprężeniach w złączu i niewysokiej temperaturze pracy - takich jak układy elektroniczne, przewody elektryczne, blachy, oraz do uszczelniania i wyrównywania połączeń blachowych np. blach dachowych, rynien, pojemników, cienkościennych zbiorników, czy rurociągów. Najczęściej łączonymi metalami z użyciem lutowania miękkiego są stal, miedź, cynk, mosiądz i ich stopy.

LUTOWANIE TWARDE temperatura topliwości spoiw leży w granicach 600 - 1080 ^oC. Stosuje się przy znacznych naprężeniach w złączu i wysokiej temperaturze pracy (ponad 150^oC). Jest używane do połączeń ślusarskich, w budowie ram rowerowych, w kołnierzach połączeń rurociągów, do łączenia części mechanizmów precyzyjnych, w produkcji narzędzi skrawających. Jako czynnik odtleniający podczas lutowania ma zastosowanie boraks. Lutami twardymi są miedź lub stopy miedzi (mosiądze, brązy, stopy miedzi z fosforem, srebrem, krzemem, manganem), stopy srebra z miedzią, cynkiem i in. oraz prawie czysty nikiel z dodatkiem manganu.

11. Skrawalnictwo - obróbka wiórowa ( obrabiarki; toczenie; frezowanie, wiercenie; szlifowanie)

OBRÓBKA SKRAWANIEM jest to proces polegający na zdjęciu z obrabianego przedmiotu warstwy materiału, celem uzyskania założonego kształtu, dokładności wymiarowej i gładkości powierzchni.
Sposoby realizacji obróbki skrawaniem:

- frezowanie - kształtowanie płaszczyzn i rowków

- wiercenie - wykonywanie otworów

- rozwiercanie - wykańczanie otworów walcowych

- powiercanie - powiększanie otworów walcowych

- przeciąganie i przepychanie - wykańczanie otworów niewalcowych

- toczenie - do obróbki powierzchni zewnętrznych i wewnętrznych przedmiotów w kształcie brył obrotowych.

Rodzaje obróbki skrawaniem:

- obróbka ścierna, obróbka ubytkowa,

- obróbka obwiedniowa,

- obróbka wiórowa - obróbka skrawaniem narzędziami o określonym kształcie i geometrii ostrza (np. nożem tokarskim, frezem), które usuwają materiał w postaci wiórów; m.in. poprzez: toczenie, wiercenie, frezowanie, struganie, dłutowanie, przeciąganie.

Obrabiarki stosowane w obróbce wiórowej: tokarki, wiertarki, frezarki, strugarki, przeciągarki, dłutownice.

TOCZENIE to rodzaj obróbki skrawaniem (np. metalu, drewna, tworzyw sztucznych) stosowany najczęściej do obrabiania powierzchni zewnętrznych i wewnętrznych przedmiotów w kształcie brył obrotowych. Istnieje możliwość uzyskiwania metodą toczenia również innych kształtów niż obrotowe. Podczas toczenia obrabiany materiał obraca się, a narzędzie (nóż tokarski) wykonuje ruch posuwisty. Obrabiarka, na której wykonuje się toczenie to tokarka.

FREZOWANIE to obróbka mechaniczna skrawaniem za pomocą wirującego narzędzia wieloostrzowego zwanego frezem.

Cechą charakterystyczną frezowania jest ruch obrotowy narzędzia - freza (prostopadle do osi posuwu) z jednoczesnym ruchem posuwistym przedmiotu obrabianego względem freza lub freza względem przedmiotu obrabianego.

Frezowanie może być

- współbieżne, kiedy ruch obrabianego przedmiotu jest zgodny z kierunkiem obrotu freza

- przeciwbieżne, kiedy kierunki ruchu przedmiotu i obrotu freza są przeciwne.

Obrabiarka, na której wykonuje się frezowanie nazywa się frezarką.

Metodą frezowania obrabia się metale, tworzywa sztuczne, drewno.

WIERCENIE jest to skrawanie materiału za pomocą narzędzia zwanego wiertłem w wyniku którego otrzymujemy otwór o przekroju najczęściej kołowym. Przy zastosowaniu specjalnych wierteł możliwe jest uzyskanie otworu wielokątnego (np. trójkątnego, czworokątnego). Wiercenie odbywa się jeżeli wiertło się obraca, a przedmiot obrabiany pozostaje nieruchomy lub gdy wiertło jest nieruchome, a przedmiot obrabiany obraca się.

Typowe operacje wykonywane na wiertarkach

- pogłębianie - zmiana wymiarów otworu

- rozwiercanie - w celu uzyskania dokładnego wymiaru i małej chropowatości

SZLIFOWANIE jest to obróbka wykończeniowa powierzchni za pomocą narzędzi ściernych w wyniku której uzyskujemy duże dokładności wymiarowe i kształtowe oraz małą chropowatość. Szlifowanie możemy wykonywać na otworach, wałkach i płaszczyznach.

12. Podstawowe wiadomości ze skrawania ( geometria ostrza noża tokarskiego i wiertła; podstawowe wzory: opór, prędkość, posów, czas)

OBRÓBKA SKRAWANIEM to proces polegający na zdjęciu z obrabianego przedmiotu warstwy materiału, celem uzyskania założonego kształtu, dokładności wymiarowej i gładkości powierzchni.
Sposoby realizacji obróbki skrawaniem:

- frezowanie - kształtowanie płaszczyzn i rowków.

- wiercenie - wykonywanie otworów

- rozwiercanie - wykańczanie otworów walcowych

- powiercanie - powiększanie otworów walcowych

- przeciąganie i przepychanie - wykańczanie otworów niewalcowych

- toczenie - do obróbki powierzchni zewnętrznych i wewnętrznych przedmiotów w kształcie brył obrotowych.

Rodzaje obróbki skrawaniem:

- zgrubna

- średnio dokładna

- dokładna

- bardzo dokładna

NÓŻ TOKARSKI to narzędzie skrawające jednoostrzowe stosowane do obróbki toczeniem. W zależności od przystosowania do określonej metody obróbki rozróżnia się noże tokarskie:

-punktowe,

-kształtowe,

-obwiedniowe.

W nożu tokarskim wyróżnia się:

- CZĘŚĆ ROBOCZĄ która przez odpowiednie ukształtowanie jest przystosowana do wykonywania pracy skrawania

- TRZONEK tj. część służącą do mocowania noża w imaku nożowym lub oprawce

Zasadniczym kształtem części roboczej każdego noża jest klin, któ­rego krawędź skrawa materiał.

Powierzchnie części roboczej noża — mające wpływ na prze­bieg skrawania — nazywane są następująco:

— powierzchnia natarcia, tj. powierzchnia, po której spływa wiór podczas skrawania;

— powierzchnia przyłożenia, tj. powierzchnia noża zwrócona do po­wierzchni skrawania;

— pomocnicza powierzchnia przyłożenia, tj. powierzchnia zwrócona do powierzchni obrobionej;

— przejściowa powierzchnia przyłożenia, tj. powierzchnia, znajdująca się pomiędzy główną powierzchnią przyłożenia a pomocniczą powierzchnią przyłożenia.

Powierzchnia natarcia może być: płaska, płaska ze ścinem, wklęsła, wklęsła ze ścinem i schodkowa, zaopatrzona w łamacze lub zwijacze wiórów.

Powierzchnia przyłożenia może być ukształtowana jako: bezścinowa, ścinowa i dwuścinowa.

Nóż może mieć jedną lub więcej pomocniczych powierzchni przyłożenia i przejściowych powierzchni przyłożenia. Powierzchnie te mogą mieć ścin lub mogą go nie mieć.

Krawędzie skrawające są to linie przecinania się powierzchni natarcia z powierzchniami przyłożenia.

WIERTŁO jest to narzędzie skrawające do wykonywania otworów (wiercenie) przy wykorzystaniu wiertarki. Wiercenie polega na skrawaniu materiału (obróbka wiórowa) obrabianego przedmiotu poprzez obroty wiertła wokół osi wzdłużnej przy jednoczesnym jego posuwie wzdłuż tej osi. Prędkość obrotowa i posuw zależą od średnicy wiertła oraz rodzaju obrabianego materiału. Wraz ze wzrostem średnicy wiertła należy obniżać prędkość obrotową tak, aby prędkość liniowa pomocniczej krawędzi skrawającej pozostawała na niezmienionym poziomie.

Wiercenie wiertłem dużej średnicy w pełnym materiale jest utrudniane przez opór jaki powoduje ścin, dlatego należy wykonać wiercenie wstępne wiertłem o mniejszej średnicy.

W celu uzyskania otworów dokładnych należy zastosować wiercenie zgrubne, a następnie wykonać rozwiercanie lub pogłębianie.

Budowa wiertła krętego:

- Główna krawędź skrawająca.

- Pomocnicza krawędź skrawająca.

- Krawędź poprzeczna (ścin).

- Powierzchnia przyłożenia.

- Rowek wiórowy.

- Pomocnicza powierzchnia przyłożenia (łysinka).

- Rdzeń.

- Chwyt walcowy.

- Zabierak

- Chwyt stożkowy Morse'a.

SIŁA SKRAWANIA jest to siła potrzebna do pokonania oporów skrawania. Całkowita siła skrawania rozkłada się na trzy składowe: siła posuwowa F_f, siła promieniowa F_p, siła styczna (główna) F_c

F_c-decyduje o mocy obrabiarki i zależy od właściwości materiału, przekroju warstwy skrawanej, kształtu ostrza narzędzia i warunków chłodzenia.

MOC SKRAWANIW wyznaczona jest z definicji mocy w ruchu postępowym jako iloczyn siły skrawania i prędkości ruchu. Do obliczeń przyjmuje się siłę styczną i prędkość skrawania P_skr.=Fc*v [W].

ŚREDNI OPÓR SKRAWANIA jest to siła styczna odniesiona do przekroju wastwy skrawanej
.

WYDAJNOŚĆ SKRAWANIA: ●Q_v wydajność objętościowa Qv=S*v [m³/s] ●Qm wydajność masowa
.

POSUW jest to wartość przesunięcia noża podczas jednego obrotu toczonego przedmiotu. Ponieważ przedmiot toczony wykonuje te same obroty co wrzeciono tokarki można powiedzieć że posuw jest wartością przesunięcia noża podczas jednego obrotu wrzeciona. Posuw ozn się literką ƒ i wyraża się w milimetrach na obrót (mm/Obr).

PRĘDKOŚĆ SKRAWANIA jest to prędkość chwilowa wybranego punktu krawędzi skrawającej względem przedmiotu obrabianego, w kierunku ruchu głównego. Prędkość skrawania przyjęto oznaczać literą v_c. Zatem: v_c­= Π Dn / 1000

13. Okresowa prędkość skrawania V_x

To prędkość przy której narzędzia nie stępią się w tym okresie.

V_T= C_T / ƒ • a • T

14. Wiercenie, rozwiercanie

Wiercenie stosowane jest przy wykonywaniu otworów narzędziami nazywanymi wiertłami-ruch główny jest tu obrotowym, zaś ruchem posuwowym-prostoliniowy. Wiercenie należy do najczęściej stosowanych sposobów obróbki. Wierceniem nazywa się sposób obróbki polegający na wykonywaniu otworów w pełnym materiale za pomocą narzędzia zwanego wiertłem, wykonującego ruch roboczy (obrotowy) i ruch posuwowy wzdłuż osi obrotu w głąb materiału. Takie wiercenie nazywamy wstępnym. Wiercenie można wykonywać wzdłuż linii traserskich lub w przyrządzie wiertarskim. Kiedy wykonany otwór jest zbyt mały lub gdy trzeba wykonać otwór stopniowy, należy wykonać jeszcze jedną operacją zwaną wierceniem ostatecznym.

Rozróżnia się wiercenie:
- pionowe, realizowane na większości odmian wiertarek; ruch główny oraz posuwowy wykonuje wiertło,
- poziome, realizowane na tokarkach, wytaczarko-frezarkach oraz wiertarkach do głębokich otworów; w przypadku wiercenia na tokarkach ruch główny wykonuje przedmiot obrabiany, a ruch posuwowy wiertło.
Ze względu na długość czynnych krawędzi skrawających wierteł, rozróżniane są:
-wiercenie w pełnym materiale, podczas którego krawędzie skrawające wiertła pracują całą swą długością,
-powiercanie, podczas którego krawędzie skrawające wiertła pracują tylko częścią swej długości.
W zależności od ilorazu głębokości (l) i średnicy (d) otworu, rozróżnić można:
-wiercenie normalnych otworów (l/d≤5),
-wiercenie głębokich otworów, podczas którego głębokość otworu jest wielokrotnie większa od jego średnicy.
Ponadto wiercenie można podzielić na:

- przelotowe

- nieprzelotowe

Klasyfikacja wiertarek.

WIERTARKI są przeznaczone do obróbki otworów; wykonuje się na nich najczęściej wiercenie, pogłębianie, rozwiercanie oraz nacinanie gwintów wewnętrznych-gwintownikami. Na niektórych wiertarkach specjalizowanych i specjalnych (np. wiertarki do głębokich otworów) można wykonywać również inne zabiegi, np. toczenie.

Wiertarki do obróbki metali dzieli się na:
- ogólnego przeznaczenia,
- specjalizowane,
- specjalne.

Rozróżnia się:
- wiertarki stołowe-obróbka otworów o niewielkich średnicach d<15 mm w małych przedmiotach,

- wiertarki słupowe- obróbka otworów o średnicach d<25 mm w przedmiotach o małej i średniej wielkości,
- wiertarki kadłubowe- obróbka otworów o średnicach d<40 mm w przedmiotach o małej i średniej wielkości.
- wiertarki promieniowe- obróbka otworów o średnicach d<63 mm w dużych i ciężkich przedmiotach,
- wiertarki rewolwerowe- wyposażone w głowice rewolwerowe umożliwiające mocowanie większej liczby narzędzi,
- wiertarki wielowrzecionowe- wyposażone w głowice wrzecionowe umożliwiające jednoczesną pracę wielu wrzecion,
- wiertarki do głębokich otworów.

WIERTŁA
W zależności od konstrukcji rozróżnia się wiertła:
- kręte- należą do najczęściej stosowanych. Mają dwa ostrza rozmieszczone na stożkowej części skrawającej, a także dwa rowki, służące do odprowadzania wiórów. Są prowadzone- w wykonanym otworze-za pomocą dwu łysinek, rozmieszczonych na walcowej powierzchni prowadzącej.
- piórkowe- ich część robocza ma kształt płytki, natomiast część chwytowa może być walcowa lub stożkowa. Ostrza wierteł piórkowych są wykonywane ze stali szybkotnących lub z węglików spiekanych. Wiertła te są stosowane do wykonywania otworów o niewielkich średnicach i głębokościach. Są również stosowane do wykonywania otworów kształtowych i niekiedy do głębokich otworów.
-do głębokich otworów- ze względu na przekrój wykonywanego nimi otworu, dzieli się na:
1. wiertła do otworów pełnych, przetwarzające na wiór cały materiał wierconego otworu,
2. wiertła trepanacyjne ( rurowe), wykonujące otwór o kształcie pierścienia.
różne- do tego rodzaju wierteł zaliczane są:
1. nawiertaki, używane do wykonywania nakiełków w przedmiotach, które będą następnie obrabiane toczeniem,
2. wiertła składane, których konstrukcja umożliwia wymianę części roboczej.

NAWIERCANIE

Nawiercaniem nazywamy proces wykonywania otworów nakiełków za pomocą narzędzi zwanych nawiertakami, jest to początkowa faza wiercenia, kiedy wiertło nie jest jeszcze prowadzone przez ścianki otworu w materiale. Nakiełki służą do ustalania położenia wałków podczas obróbki.

15. Przeciągacz - przeciąganie

PRZECIĄGANIE to obróbka skrawaniem, w której cały naddatek na obróbkę skrawany jest podczas jednego przejścia narzędzia, zwanym przeciągaczem, przeprowadzanych na obrabiarkach (przeciągarka). Przeciąganie stosuje się do obróbki dokładnych otworów wielobocznych, wielowypustowych, rowków wypustowych oraz do obróbki powierzchni kwadratowych zewnętrznych, np. w korbowodach, kluczach. Ze względu na znaczne koszty narzędzi przeciąganie znajduje zastosowanie wyłącznie w produkcji wieloseryjnej lub masowej.

PRZECIĄGACZE są narzędziami wieloostrzowymi, które podczas jednego ruchu roboczego zdejmują na ogół cały naddatek przeznaczony na obróbkę. Przy większych naddatkach stosuje się dwa (lub kilka) przeciągaczy (np. przy przeciąganiu otworów wielowypustowych). Przeciągacze są wykonywane głównie ze stali szybkotnącej. Robocza część przeciągacza składa się z części skrawającej i kalibrującej. Część skrawająca składa się z ostrzy

16. Obróbka elektroerozyjna - drążenie; przecinanie

Z Wikipedii

Skocz do: nawigacji, szukaj

OBRÓOOBRÓBKA ELEKTROEROZYJNA to metoda obróbka metali oparta głównie na wyzyskaniu erozji elektrycznej, towarzyszącej wyładowaniom elektrycznym. Wykorzystywana jest głównie przy obróbce specjalizowanych części maszyn i innych materiałów trudnoskrawalnych, bowiem metoda ta pozwala na możliwość uzyskania skomplikowanych kształtów, trudnych lub niemożliwych do wykonania obróbką skrawaniem.

Do elektroerozyjnej obróbki zalicza się obróbkę elektroiskrową, anodowo-mechaniczną i elektrokontaktową. Obróbkę tą przeprowadza się drążarkach, piłach lub szlifierkach anodowo-mechanicznych itp. Stosowana do obróbki węglików spiekanych oraz kształtowania i regeneracji narzędzi do obróbki plastycznej np. matryc kuźniczych.

Obróbkę elektroerozyjną można zasadniczo podzielić na dwa typy: drążenie elektroerozyjne oraz cięcie elektroerozyjne. Generalnie różnica pomiędzy tymi metodami polega na rodzaju elektrody roboczej (w przypadku WEDM jest to przewijany drut), energii wyładowań oraz używanego dielektryka. Obróbkę EDM można stosować do wszystkich materiałów, których elektryczna przewodność właściwa jest większa od 10^-2 S/cm.

Z Wikipedii

Skocz do: nawigacji, szukaj

17. Obróbki hybrydowe

OBRÓBKA HYBRYDOWA polega na stosowaniu kilku następujących po sobie metod oddziaływania na materiał obrabiany, użytych w określonym porządku i określonych warunkach progowych np. napromieniowanie + ogrzewanie, obróbka chemiczna + ogrzewanie.

Występowanie w obszarze obróbki kombinacji takich procesów, jak przykładowo usuwanie materiału ziarnami ściernymi połączone z oddziaływaniem elektrochemicznym, powoduje

zmianę warunków realizacji obróbki, decydując tym samym o efektach obróbki. Przykładowo; wskaźniki techniczno ekonomiczne( np. wydajność obróbki, energochłonność itp.) poszczególnych składowych obróbki hybrydowej mogą być dużo niższe od ogólnego wskaźnika obróbki hybrydowej.

17. Obróbki wspomagane wysokociśnieniowym strumieniem cieczy

OBRÓBKA WYSOKOCIŚNIENIOWYM STRUMIENIEM CIECZY jest jedna z tzw. zaawansowanych technologii. Technologia ta polega na czyszczeniu powierzchni (instalacje, rurociągi, zbiorniki, urządzenia, ściany budynków) i przecinaniu twardych materiałów silnym strumieniem (zimnej lub gorącej) wody (moc pomp wodnych 50-500 KM) pod bardzo dużym roboczym ciśnieniem wody (400-4.000 bar) i dużym wydatku wody (10-300 l/min). Do czyszczenia powierzchni stosuje się samą wodę, do cięcia twardych materiałów (stal, beton) wodę z dodatkiem piasku granatu (technologia abrazywna).Ta technologia czyszczenia powierzchni wodą pod wysokim ciśnieniem zastępuje i przewyższa tradycyjne metody, gdyż nie niszczy czyszczonej powierzchni, zwiększa wydajność i jakość czyszczenia, nie zanieczyszcza środowiska. Wykorzystuje właściwości tnące strumienia wody, który przecinając warstwę powierzchniową materiału wytwarza pomiędzy nią a podłożem nadciśnienie i odrywa ją od podłoża. Do dodatkowych zalet tej metody należą m.in. brak zapylenia i iskrzenia, selektywne i precyzyjne prowadzenie prac oraz skrócenie ich czasu. Technikę tą można stosować praktycznie w każdej gałęzi przemysłu, np. przemysł stoczniowy gdzie służy do czyszczenia rozległych powierzchni burt statków, zastępując znakomicie piaskowanie. Może także służyć do czyszczenia powierzchni malarskich, skorodowanych wnętrz rurociągów, do regeneracji konstrukcji budowlanych typu jezdnie, mosty czy wysokie kominy, do czyszczenia pomników i fasad budynków, itp. a w szczególnych zastosowaniach nawet elementów elektroniki. Struga wodna pozwala także - poprzez umiejętne sterowanie procesem - na kontrolowanie „zdzierania” materiału.

19. Proces technologiczny wyrobów z bazaltu i tworzyw termoplastycznych ( odlewy; wata mineralna; polam)

Proces technologiczny produkcji waty mineralnej zaczyna się od stopienia kamienia bazaltowego w temp. Ok. 1400^oC. Następnie płynna lawa transportowana jest rynną zlewową do specjalnego pomieszczenia, w którym znajduje się specjalna maszyna rozwłókniająca . Kształtem przypomina śmigło z licznymi łopatkami obracającymi się z dużą prędkością. Płynna lawa z rynny zlewowej spływa na „to śmigło”. Spadając na „śmigło” ciekły kamień jest rozpryskiwany w postaci cienkich nitek o średnicy ok. 0,006 mm, które szybko zastygają, a następnie spadają na dno- prosto na transporter. Włókna na transporterze układają się w tzw. kobierce. Do tak powstałych włókien kamiennych dodawane jest lepiszcze (spoiwo), które w połączeniu z prasowaniem pod dużym ciśnieniem daje watę mineralną. Wyrób w swej ostatecznej postaci przybiera formę płyt, mat, otulin oraz granulatu. Włókna poddaje się również procesowi hydrofobizacji- w wyniku tego procesu produkty z waty mineralnej nie wchłaniają wody.
Technologia produkcji waty szklanej jest podobna do produkcji waty mineralnej. Z tym, że wełna szklana otrzymywana jest w wyniku topienia (w temp. 1000^oC) piasku kwarcowego, stłuczki szklanej z dodatkiem skał tj. dolomitu, wapień.

20. Proces technologiczny produkcji śrutu metalowego.

PRODUKCJA ŚRUTU polega na atomizacji stali w strumieniu zimnej wody, następnie cieplnej i mechanicznej obróbce powstałych drobin, kruszeniu i odpowiedniej segregacji, przez co uzyskuje się produkt o charakterystyce technicznej w pełni dostosowanej do potrzeb odbiorcy. Dla potrzeb cięcia granitu na trakach wahadłowych używa się śrutu łamanego lub łamanego z dodatkiem 15% drobin kulistych, o twardości 64 +/- 2HRC i średniej wielkości ziarna 0,6 - 1,2 mm. Mniejsza wielkość ziarna stosowana jest z reguły podczas cięcia cienkich płyt daje lepszą gładkość powierzchni i mniejsze straty materiału. Grubsze ziarno daje możliwość szybkiego cięcia i jest zalecane do grubych płyt.

21. Technologie wytwarzania wyrobów ceramicznych.

PROCES WYTWARZANIA WYROBÓW CERAMICZNYCH obejmuje:

1) przygotowanie masy do formowania, które polega na wymieszaniu surowców (zwykle rozdrobnionych) na sucho lub z wodą oraz usunięciu z niej powietrza (odpowietrzenie masy); często do masy dodaje się materiały schudzające zmniejszające ich plastyczność (np. piasek, zmieloną cegłę), zapobiegające pękaniu i zniekształcaniu wyrobów podczas suszenia i wypalania, oraz topniki (np. skalenie, nisko topliwe związki sodu, kredę), ułatwiające zagęszczanie masy podczas wypalania.

2) formowanie, Wyroby ceramiczne formuje się (ręcznie lub maszynowo) przez prasowanie, tłoczenie lub odlewanie masy ceramicznej.

3) suszenie, które ma na celu usunięcie wody z uformowanych wyrobów, co umożliwia ich wypalanie oraz zwiększa ich mechaniczną wytrzymałość.

4) wypalanie, odbywa się w piecach ceramicznych w temp. ok. 900-2000°C, zależnie od rodzaju wyrobów; podczas wypalania masa ulega zagęszczeniu (spiekanie). W miarę podwyższania temp. wzrasta stopień spieczenia, co powoduje zmniejszenie porowatości, wzrost wytrzymałości mech. i odporności chem. oraz polepszenie właściwości dielektryczne; niekiedy są wypalane tylko surowce, z których po zmieleniu i dodaniu materiałów wiążących (kleje, lepiszcza org., cementy itp.) formuje się wyroby. Wystudzone po pierwszym wypaleniu wyroby (tzw. biskwit) pokrywa się szkliwem i ponownie wypala.

5) szkliwienie, niektóre wyroby poddaje się szkliwieniu przed wypaleniem. Szkliwo podczas wypalania topi się i po ostudzeniu tworzy powłokę, która nadaje wyrobom gładkość i połysk, zwiększa ich wytrzymałość mechaniczną i odporność na działanie czynników chemicznych i wody oraz ułatwia zmywanie.

6) zdobienie, naczynia i wyroby artystyczne w końcowej fazie produkcji można zdobić farbami ceramicznymi lub barwnymi szkliwami i dodatkowo wypalać.

2

22

---