MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Tadeusz Kazienko
Przygotowanie i nagrzewanie wsadu do obróbki
plastycznej 812[01]Z2.03
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
mgr in\
. Igor Lange
mgr in\
. Marek Olsza
Opracowanie redakcyjne:
mgr Janusz Górny
Konsultacja:
dr in\
. Janusz Figurski
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 812[01].Z2.03
 Przygotowanie i nagrzewanie wsadu do obróbki plastycznej , zawartego w modułowym
programie nauczania dla zawodu operator maszyn i urządzeń do obróbki plastycznej.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREÅšCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Wsad do procesów obróbki plastycznej 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 11
4.1.3. Ćwiczenia 12
4.1.4. Sprawdzian postępów 12
4.2. Nagrzewanie metali 13
4.2.1. Materiał nauczania 13
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 15
4.2.3. Ćwiczenia 15
4.2.4. Sprawdzian postępów 16
4.3. Piece grzewcze 17
4.3.1. Materiał nauczania 17
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 29
4.3.3. Ćwiczenia 29
4.3.4. Sprawdzian postępów 30
5. Sprawdzian osiągnięć 31
6. Literatura 36
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w nabywaniu umiejętności z zakresu przygotowania
i nagrzewania wsadu do obróbki plastycznej.
W poradniku zamieszczono:
- wymagania wstępne  wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć ju\
ukształtowane,
-
-
-
abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,
- cele kształcenia  wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,
-
-
-
- materiał nauczania  podstawowe wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania
-
-
-
treści jednostki modułowej,
- zestaw pytań przydatny do sprawdzenia, czy ju\
opanowałeś treści zawarte
-
-
-
w rozdziałach,
- ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
-
-
-
umiejętności praktyczne,
- sprawdzian postępów,
-
-
-
- sprawdzian osiągnięć  przykładowy zestaw zadań,
-
-
-
- literaturę uzupełniającą.
-
-
-
Z pytaniami sprawdzajÄ…cymi mo\
esz zapoznać się:
- przed przystąpieniem do rozdziału Materiał nauczania  poznając wymagania wynikające
-
-
-
z zawodu, a po przyswojeniu wskazanych treści, odpowiadając na te pytania sprawdzisz
stan swojej gotowości do wykonywania ćwiczeń,
- po opanowaniu podrozdziału Materiał nauczania, by sprawdzić stan swojej wiedzy, która
-
-
-
będzie Ci potrzebna do wykonywania ćwiczeń.
Kolejny etap to wykonywanie ćwiczeń, których celem jest uzupełnienie i utrwalenie
wiadomości i ukształtowane umiejętności z zakresu przygotowania i nagrzewania wsadu
do obróbki plastycznej.
Po wykonaniu zaplanowanych ćwiczeń, sprawdz
poziom swoich postępów wykonując
Sprawdzian postępów.
Odpowiedzi Nie wskazują luki w Twojej wiedzy, informują Cię równie\
, jakich
zagadnień jeszcze dobrze nie poznałeś. Oznacza to tak\
e powrót do treści, które
nie sÄ… dostatecznie opanowane.
Poznanie przez Ciebie wszystkich lub określonej części wiadomości będzie stanowiło
dla nauczyciela podstawÄ™ przeprowadzenia sprawdzianu poziomu przyswojonych
wiadomości i ukształtowanych umiejętności. W tym celu nauczyciel mo\
e posłu\
yć
siÄ™ zadaniami testowymi.
W poradniku jest zamieszczony sprawdzian osiągnięć, który zawiera przykład takiego
testu oraz instrukcję, w której omówiono tok postępowania podczas przeprowadzania
sprawdzianu i przykładową kartę odpowiedzi, w której, w przeznaczonych miejscach zakreśl
właściwe odpowiedzi spośród zaproponowanych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
812[01].Z2
Technologia wytwarzania wyrobów
metodami obróbki plastycznej
812[01].Z2.01 812[01].Z2.02
Posługiwanie się podstawowymi Wykonywanie operacji obróbki
pojęciami z zakresu obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej
plastycznej
812[01].Z2.03
Przygotowanie i nagrzewanie
wsadu do obróbki plastycznej
812[01].Z2.04 812[01].Z2.06
812[01].Z2.05
Wykonywanie wyrobów Wykonywanie wyrobów
Wykonywanie wyrobów
w procesie walcowania
w procesie kucia w procesie tłoczenia
i ciÄ…gnienia
Schemat układu jednostek modułowych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WST
PNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- przestrzegać zasady bezpiecznej pracy, przewidywać zagro\
enia i zapobiegać im,
- posługiwać się dokumentacją techniczną,
- stosować materiały konstrukcyjne i narzędziowe,
- rozpoznawać elementy maszyn i mechanizmów,
- analizować układy elektryczne i automatyki przemysłowej,
- stosować podstawowe techniki wytwarzania części maszyn,
- u\
ytkować i obsługiwać maszyny i urządzenia,
- wykonywać operację obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAA
CENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- rozró\
nić materiały wsadowe do obróbki plastycznej stali i metali nie\
elaznych,
- wyjaśnić strukturę wlewka po zakrzepnięciu,
- określić zasady organizacji składowiska materiałów wsadowych,
- scharakteryzować sposoby kontroli jakości materiałów wsadowych,
- oczyścić i przygotować wsad do obróbki plastycznej,
- scharakteryzować proces nagrzewania stali i metali nie\
elaznych do obróbki plastycznej,
- wyjaśnić zjawisko przegrzania i przepalenia metalu,
- rozró\
nić rodzaje atmosfer pieca i określić ich wpływ na jakość nagrzewania,
- ustalić temperaturę nagrzewania wsadu,
- odczytać parametry pracy pieca,
- wykonać pomiar temperatury komory pieca,
- scharakteryzować wady powstałe w procesie nagrzewania i określić przyczyny
ich powstawania,
- wyjaśnić proces powstawania zgorzeliny,
- scharakteryzować urządzenia do nagrzewania wsadu,
- posłu\
yć się dokumentacją technologiczną, Polskimi Normami oraz bran\
owymi
i zakładowymi normami,
- zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpo\
arowej
i ochrony środowiska na stanowisku pracy.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA
NAUCZANIA
4.1. Wsad do procesów obróbki plastycznej
4.1.1. Materiał nauczania
Pojęcie wsadu
Wsadem nazywamy bryłę metalu, która ma być poddana procesowi obróbki plastycznej.
Wsadem podstawowym, od którego rozpoczyna się kształtowanie plastyczne, są bryły metalu
odlane w procesach metalurgicznych. W dalszych fazach procesów obróbki plastycznej
wsadem są półwyroby ju\
obrobione plastycznie, np. wlewek walcuje się na kęsisko,
a kęsisko na kęs. Kęs słu\
y jako wsad do walcowania rur czarnych, rura taka jest następnie
wsadem ciÄ…garni produkujÄ…cej rury precyzyjne.
Współcześnie procesy metalurgiczne mogą dostarczać metale do zakładów obróbki
plastycznej w dwóch ró\
nych formach:
1) we wlewkach,
2) w kęsiskach lub kęsach z odlewania ciągłego.
Wlewki (rys. 2) sÄ… otrzymywane przez odlewanie metalu do specjalnych form
metalowych. Proporcje pomiędzy wysokością a wymiarami poprzecznymi wlewków muszą
być zachowane w granicach określonych sposobem krystalizacji metalu. Dlatego ich wymiary
poprzeczne sÄ… zwykle du\
e. Sposób krzepnięcia wlewków powoduje powstawanie jam
i pęcherzy gazowych umiejscowionych w górnej części odlewu. Są to części wadliwe.
Po wstępnej fazie walcowania zostają one odcięte i stanowią odpady nadające się jedynie
do powtórnego przetopienia w procesie metalurgicznym. Na przykład, w przypadku stali
odpady takie wynoszą orientacyjnie do około 20% masy wsadu.
Za pomocą ciągłego odlewania otrzymuje się wyroby wydłu\
one o kształcie zbli\
onym
do półwyrobów walcowanych, zwanych kęsiskami lub kęsami. Schemat ciągłego odlewania
metalu przedstawia rys. 1. W przypadku tej metody nie ma zale\
ności pomiędzy długością
odlewów a ich wymiarami poprzecznymi. Dlatego wymiary poprzeczne mogą być małe, a ich
długość mo\
e być tak du\
a, jak na to pozwala rozmieszczenie urządzeń produkcyjnych.
Dzięki temu zmniejsza się stopień przerobu plastycznego niezbędny dla uzyskania
określonego wyrobu. Na przykład w przypadku stali pozwala to wyeliminować pierwsze fazy
przerobu plastycznego niezbędne wówczas, gdy wsadem są wlewki. Przynosi to du\
e
oszczędności dzięki skróceniu cyklu produkcyjnego i zmniejszeniu nakładów
inwestycyjnych. Straty materiałowe wynoszą w tej metodzie około 2%, a więc
są niewspółmiernie mniejsze od odpadów w procesie produkcji półwyrobów, które
są walcowane z wlewków.
Wsad stalowy
Wlewki. Stalownie dostarczają stal do walcowania lub kucia w postaci odlanych brył
zwanych wlewkami. W starych walcowniach walcowano wlewki o masie od 200 kg do 400
kg. Obecnie walcuje się wlewki o masie około 1,5 20 Mg), a na blachy grube nawet do 200
Mg. Wlewki o masie mniejszej ni\
1 Mg walcuje siÄ™ czasem ze stali stopowych, jak np. stale
narzędziowe, szybkotnące, nierdzewne, kwasoodporne, \
aroodporne itp. Wlewki zwykłe
u\
ywane jako wsad do walcowania mają długość 4 6 razy większą od krótszego boku
podstawy, przy zbie\
ności dłu\
szych jego boków 2 3%. Mogą one mieć przekrój poprzeczny
w kształcie kwadratu, prostokąta, koła, ośmiokąta itp. (rys. 2).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
Rys. 1. Schemat metody ciągłego odlewania metali: 1 - kadz
, 2 - kadz
pośrednia,
3 - wlewnica, 4 - krystalizator, 5 - urzÄ…dzenia do przesuwania pasma, 6 - urzÄ…dzenie
do przecinania pasma, 7 - rolki prowadzące pasmo po łuku, 8 - układacz pociętych
kęsisk lub kęsów, 9 - samotok [4, s. 56]
Rys. 2. Kształty wlewków: a - stal nieuspokojona, b - wlewek z nadstawką odlany ze stali
uspokojonej, c - wlewek bez nadstawki ze stali uspokojonej, d - wlewek ze zbyt długą jamą
usadową, e - wlewek z jamą usadową wtórną, f - kształty przekrojów poprzecznych ró\
nych
wlewków [4, s. 57]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
Wlewki odlewa się do form metalowych zwanych wlewnicami, a sposób ich krzepnięcia
zale\
y od rodzaju stali. Najogólniej mo\
na podzielić stal na uspokojoną, tzn. odtlenioną przez
dodanie do płynnej stali odpowiednich dodatków, tzw. odtleniaczy (aluminium, stopy
krzemowe itp), i nieuspokojoną. Jako nieuspokojoną odlewa się wszelką stal miękką
o zawartości węgla mniejszej od 0,2%. Stal uspokojona stygnie spokojnie we wlewnicach,
a wskutek kurczenia się metalu powstaje w górnej części wlewka jama usadowa (rys. 2b i e).
Podczas stygnięcia wlewków ze stali nieuspokojonej wydobywają się gazy, powodujące
mieszanie się metalu i zapobiegające przedwczesnemu zakrzepnięciu górnej powierzchni
wlewka. Dzięki temu we wlewkach ze stali nieuspokojonej jama usadowa nie występuje
lub jest bardzo mała. Pewna część gazów pozostaje jednak wewnątrz wlewka tworząc
pęcherze (rys. 2a). Część wlewka, w (której znajduje się jama usadowa, zostaje po wstępnym
walcowaniu odcięta jako odpad produkcyjny. Dlatego stalownicy dą\
Ä… do zmniejszenia jamy
usadowej lub otrzymania jej w tzw. nadstawce (rys. 2b). Nadmiernie du\
a, a zwłaszcza
wydłu\
ona jama usadowa (rys. 2d, e) mo\
e spowodować wybrakowanie znacznej części
wyrobu walcowanego albo pozostaje ukryta w wyrobie gotowym.
Oprócz jamy usadowej, wadami odbijającymi się na jakości wyrobów obrabianych
plastycznie są pęcherze powierzchniowe, podskórne lub wewnętrzne, które powstają wskutek
zawartości gazów (wodoru, azotu i tlenku węgla) w płynnym metalu. Powinny one znajdować
siÄ™ pod mo\
liwie grubym (minimum 25 mm) zdrowym naskórkiem wlewka. Je\
eli pęcherze
nie zostaną otworzone podczas obróbki plastycznej (a więc ścianki ich nie będą utlenione),
to powierzchnie ich się zgrzeją. Pęcherze otwarte podczas obróbki plastycznej pozostawiają
rysy na powierzchni wyrobów.
Po wlaniu do wlewnicy warstwa metalu przylegająca bezpośrednio do jej zimnych ścian
natychmiast krzepnie, tworząc warstwę kryształów zamro\
onych 1 (rys. 3). Po skrzepnięciu
tej warstwy tworzą się długie kryształy słupkowe 2, uło\
one prostopadle do powierzchni
bocznych wlewka. Jest to tzw. strefa transkrystalizacji. Środkowa część wlewka krzepnie
najpóz
niej, tworząc kryształy równoosiowe 3. Nadmierny rozrost warstwy
transkrystalizacyjnej stanowi wadę, która podczas walcowania lub kucia mo\
e doprowadzić
do pęknięcia wlewka po przekątnych. Jest to niebezpieczne, zwłaszcza dla małych wlewków
ze stali o du\
ej zawartości domieszek stopowych.
Podczas krystalizacji wydzielają się zanieczyszczenia i niektóre składniki stopowe.
Powoduje to zwiększenie się zawartości tych składników w pozostałej części płynnego
metalu. W ten sposób powstaje nierównomierność składu chemicznego w ró\
nych miejscach
wlewka nazywana segregacją (likwacją) strefową. Szczególną skłonność do segregacji
wykazuje węgiel, siarka, fosfor, nieco zmniejsza zaś mangan i krzem.
Podczas odlewania wlewków wraz z metalem mogą się przedostać do wlewnicy kawałki
szamotu lub \
u\
la, które są l\
ejsze od ciekłego metalu i wypływają na powierzchnię. Zdarza
siÄ™ jednak, \
e pewne ich części pozostają wewnątrz metalu, tworząc tzw. wtrącenia
niemetaliczne, które pogarszają własności wytrzymałościowe stali w wyrobach walcowanych.
JednÄ… z groz
nych wad wlewków są pęknięcia, które często powstają wskutek złego stanu
powierzchni wewnętrznej wlewnicy i są przyczyną ich wybrakowania.
Wlewki mo\
na odlewać dwoma sposobami: od dołu, tj. syfonowo, i z góry, wprost
do wlewnicy. Przy odlewaniu stali z góry powstają tzw. rozpryski, czyli krople stali, które
osiadając podczas odlewania na wewnętrznych ściankach wlewnicy natychmiast krzepną,
a powierzchnia ich utlenia się na powietrzu. Po napełnieniu wlewnicy stalą rozpryski pokryte
zgorzeliną nie zgrzewają się z metalem i pozostają jako obce części wciśnięte w jego
powierzchniową warstwę, a podczas obróbki plastycznej są przyczyną licznych wad
półwyrobów i wyrobów.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
Rys. 3. Struktura wlewka [4, s. 59]
Przed obróbką plastyczną (zwłaszcza stali jakościowych) usuwa się wady
powierzchniowe z wlewków przez obróbkę wiórową, szlifowanie:(przy twardych stalach)
lub za pomocą dłut pneumatycznych. Rzadziej, zwłaszcza do bardzo drogich gatunków stali,
stosuje się frezowanie lub obtaczanie wlewków na specjalnych tokarkach (np. obtaczających
na kwadrat). Współcześnie stosuje się te\
frezowanie na gorąco wlewków ze stali
jakościowych.
Kęsiska i kęsy stalowe z odlewania ciągłego. Nieliczne urządzenia przemysłowe
do ciągłego odlewania stali zostały uruchomione w latach pięćdziesiątych bie\
Ä…cego stulecia.
Od tej pory datuje się równoległy rozwój tej metody produkcji oraz tradycyjnych sposobów
walcowania półwyrobów. Obecnie w przemyśle światowym istnieje wiele zakładów
wyposa\
onych w urządzenia do ciągłego odlewania stali. W krajach o rozwiniętym przemyśle
hutniczym, zwłaszcza w USA, Rosji oraz w Japonii, powstają du\
e huty o produkcji rzędu
kilku milionów ton w roku, wyposa\
one w urządzenia do ciągłego odlewania stali (bez
walcowni półwyrobów). W obecnym stanie techniki pewne trudności występują przy ciągłym
odlewaniu stali uspokojonych oraz kęsów okrągłych. W stadium prób przemysłowych
jest ciągłe odlewanie tulei rurowych.
W Polsce równie\
rozbudowuje się urządzenia do ciągłego odlewania kęsów stalowych.
Wsad pochodzący z ciągłego odlewania stali ma takie wymiary, i\
skraca siÄ™ cykl
produkcyjny obróbki plastycznej, niezbędny do uzyskania wyrobów gotowych. Dzięki temu
oszczędza się na kosztach produkcji oraz zmniejsza się straty (odpady) materiałowe. Ponadto
odlane kęsiska lub kęsy są całkowicie pozbawione jamy usadowej, ich skład chemiczny
jest bardziej wyrównany, a powierzchnie są czyściejsze ni\
powierzchnie wlewków.
Wsad z metali nie\
elaznych
Metale nie\
elazne są odlewane w postaci wlewków oraz kęsisk i kęsów z procesów
ciągłych.
W postaci wlewków są one odlewane do wlewnic piaskowych, \
eliwnych lub staliwnych.
Mogą to być wlewnice pionowe, napełniane od góry lub syfonowo z dołu. Spotyka się te\

wlewnice poziome. Niektóre metale, zwłaszcza stopy metali lekkich, odlewa się do wlewnic
z miedzi o ściankach chłodzonych wodą. Wlewki takie mają gładkie, równe powierzchnie
oraz strukturÄ™ drobnoziarnistÄ…. Do pionowych wlewnic odlewa siÄ™ miedz
i jej stopy, stopy
aluminium, cyny itp. Poziome wlewnice sÄ… u\
ywane do odlewania miedzi, cynku, ołowiu
i niektórych gatunków mosiądzu.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
Produkcja poszczególnych rodzajów metali nie\
elaznych jest wielokrotnie mniejsza ni\

produkcja stali. Dlatego odlewa siÄ™ je w niedu\
ych wlewkach słu\
Ä…cych bÄ…dz

do bezpośredniego przerobu na wyroby gotowe, bądz
do przerobu plastycznego w małej
ilości faz produkcji wielostopniowej. Wymiary i kształty tych wlewków są zale\
ne
od gatunków stopu i od rodzaju wyrobu, na jaki są przeznaczone. Procesy odlewania
wlewków z metali nie\
elaznych łączą się z trudnościami, powodującymi występowanie wad
podobnych do tych, które tworzą się w procesie produkcji stali. Są to: jama usadowa,
pęcherze, rzadzizny oraz segregacje (inaczej likwacje), wtrącenia niemetaliczne itp. Przed
obróbką plastyczną obcina się części wlewków zawierające jamę usadową.
Ciągłe odlewanie metali nie\
elaznych było stosowane wcześniej ani\
eli ciągłe odlewanie
stali. Obecnie znanych jest wiele metod prowadzenia tego procesu, za pomocą którego
odlewa siÄ™ przede wszystkim aluminium i jego stopy, miedz
i niektóre jej stopy oraz cynk.
W wyniku ciągłego odlewania otrzymuje się kęsiska i kęsy o przekroju kwadratu, trapezu,
koła oraz prostokąta (płaskie). Są one u\
ywane jako wsad do produkcji prętów, rur
oraz blach. Ich wymiary poprzeczne są na ogół mniejsze ani\
eli wlewków, a długość znacznie
większa. Powoduje to du\
ą poprawę ekonomiki procesów walcowania.
W ostatnich latach powstały ciągłe procesy odlewania i walcowania. W procesach takich
kęs odlewany bez przerwy wchodzi wprost do walcarek.
Odlewy uzyskiwane z procesów ciągłych mają lepszą strukturę wewnętrzną i znacznie
mniej wad powierzchniowych ani\
eli wlewki. W zwiÄ…zku z tym produkcja oparta na wsadzie
z ciągłego odlewania charakteryzuje się mniejszymi stratami materiału ani\
eli procesy
obróbki plastycznej wlewków.
Kęsiska i kęsy pochodzące z odlewania ciągłego mają kształty prostopadłościenne
o podstawie kwadratu, prostokąta lub koła. Mogą one być u\
ywane jako wsad do produkcji
wyrobów prętowych lub blach. W tym ostatnim przypadku ich grubość mo\
e być mniejsza
ni\
wlewków, a szerokość i długość znacznie większa, co poprawia ekonomikę procesu
walcowania.
Przed obróbką plastyczną powierzchnie wlewków, a tak\
e kęsisk i kęsów z ciągłego
odlewania poddaje się obróbce oczyszczającej przez jej oskórowanie za pomocą frezowania
i niekiedy toczenia W celu polepszenia struktury i zmniejszenia segregacji - podobnie jak
i do stali - stosuje siÄ™ zabieg wy\
arzania ujednorodniajÄ…cego.
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Co to jest wsad?
2. Czym charakteryzuje siÄ™ wsad stalowy?
3. Jakie są kształty wlewków?
4. Jaka jest struktura wlewka?
5. Na czym polega ciągłe odlewanie stali?
6. Jakie są wady wlewków?
7. Jakie sÄ… metody odlewania metali nie\
elaznych?
8. Do czego słu\
Ä… poziome wlewnice?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Narysuj i opisz strukturę wlewka po zakrzepnięciu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy,
2) narysować strukturę wlewka,
3) opisać strukturę wlewka,
4) zaprezentować wykonane ćwiczenie.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
-
-
-
Ćwiczenie 2
Opisz schemat metody ciągłego odlewania metali.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy,
2) opisać schemat metody ciągłego odlewania metali,
3) zaprezentować wykonane ćwiczenie.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- schemat metody ciągłego odlewania stali,
- literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wyjaśnić pojęcie wsadu?
1
1

2) opisać rodzaje wsadów?
1
1

3) narysować rodzaje kształtów wlewków?
1
1

4) opisać strukturę wlewka?
1
1

5) zinterpretować informacje zawarte na schemacie metody ciągłego
odlewania metali? 1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
4.2. Nagrzewanie metali
4.2.1. Materiał nauczania
Zasady nagrzewania metali
Czynnością wstępną do obróbki plastycznej na gorąco jak i do obróbki cieplnej jest
nagrzewanie metalu. Współcześnie nagrzewa się metale w piecach grzewczych
i w nagrzewnicach (piecach) elektrycznych.
Czas nagrzewania. We wszystkich piecach i nagrzewnicach, z wyjÄ…tkiem indukcyjnych,
ciepło przenika od powierzchni w głąb metalu. Powoduje to, \
e w czasie nagrzewania
temperatury warstw metalu bli\
szych powierzchni sÄ… wy\
sze ni\
warstw wewnętrznych.
W związku z tym jako skutek ró\
nic w rozszerzalności cieplnej powstają naprę\
enia
wewnętrzne. W przypadku zbyt intensywnego nagrzewania, naprę\
enia te mogą stać się
przyczyną pęknięć tworzywa. Dlatego intensywność nagrzewania powinna być dostosowana
do własności (metalu. Im mniejsze przewodnictwo cieplne i im mniejsza zdolność metalu
do odkształceń plastycznych, tym ostro\
niej i dłu\
ej trzeba prowadzić nagrzewanie. Na
przykład przewodnictwo cieplne stali zmniejsza się w miarę wzrostu zawartości węgla
i niektórych składników stopowych. Zwykle jednocześnie z tym w pewnych zakresach
temperatur występuje pogorszenie zdolności plastycznych. Dlatego wsad z niektórych stali
wysokostopowych ładuje się do pieców o ni\
szej temperaturze i nagrzewa siÄ™ wolniej ni\

stale zwykłe. Podobnie i metale nie\
elazne nagrzewa się z ró\
nymi prędkościami, np. stopy
aluminium nagrzewa siÄ™ wolniej ani\
eli miedz
i jej stopy.
Przewodnictwo cieplne i zdolności plastyczne metali zmieniają się z temperaturą.
W pewnych zakresach temperatur nagrzania zanikają zdolności plastyczne. Dlatego w tych
zakresach temperatur nagrzewanie wsadu powinno być ostro\
ne, a jego prędkości
zmniejszone.
WyjÄ…tek w stosunku do podanych zasad stanowi nagrzewanie indukcyjne. Polega ono
na umieszczeniu metalu w polu elektromagnetycznym cewki zasilanej prÄ…dem zmiennym
o określonej częstotliwości. Zmiany pola elektromagnetycznego powodują indukowanie
w masie metalu wewnętrznych prądów, które nagrzewają metal równomiernie w całym
przekroju. Dlatego czas nagrzewania indukcyjnego jest kilka do kilkunastu razy krótszy
od czasu nagrzewania w piecach.
Temperatura załadowania wsadu do pieca. Wsad mo\
e być załadowany do pieca w stanie
gorącym lub w stanie zimnym. Na przykład w nowoczesnych hutach stalowe wlewki
po wyjęciu z wlewnic ładuje się do pieców walcowni zwanych zgniataczami. Temperatura
nagrzania takich wlewków w chwili załadowania wynosi1000 do 1200 K (ponad 700 do
9000C). Często te\
jeszcze gorące półwyroby otrzymane po jednej operacji gorącej obróbki
plastycznej ładuje się do pieców w celu ich dogrzania przed następną operacją. Celem
dogrzewania gorącego wsadu - oprócz podwy\
szenia jego temperatury - mo\
e te\
być
wyrównanie stanu nagrzania w całej jego objętości.
Załadowanie zimnego wsadu powinno uwzględniać własności tworzywa. Temperatura
pieca w miejscu lub w chwili załadowania zimnego wsadu podobnie jak i prędkość
nagrzewania zale\
y od jego składu chemicznego. Na przykład temperatura pieca przy
ładowaniu wsadu zimnego ze stali węglowych mo\
e wynosić nawet 1600 K (13270C). Je\
eli
stal zawiera du\
o węgla, temperatura ta nie powinna przekraczać 800 do 900 K (527
do 6270C), a niektóre gatunki stali (np. niektóre stale narzędziowe) ładuje się do pieców
o temperaturze nie przekraczajÄ…cej 640 K (3670C).
Utlenianie i nawęglanie powierzchni metalu. Powierzchnia metalu nagrzanego łatwo
ulega utlenieniu. Tlenki metalu pokrywajÄ…ce jego powierzchniÄ™ nazywamy zgorzelinÄ….
Składnikami utleniającymi w atmosferze pieca są tlen O2 oraz para wodna H2O. W pewnych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
warunkach równie\
dwutlenek węgla CO2 mo\
e działać utleniająco wg reakcji Fe+CO2=:FeO
+ CO.
Powstanie zgorzeliny jest zjawiskiem niepo\
Ä…danym, gdy\
:
1) metal utleniony stanowi stratÄ™,
2) odpadajÄ…ca warstwa zgorzeliny mo\
e spowodować powstanie wad powierzchniowych
(np. przez odsłonięcie podskórnych pęcherzy),
3) wskutek nacisku narzędzia zgorzelina mo\
e zostać wciśnięta w metal, co powoduje
pogorszenie się jakości powierzchni wyrobów.
Ilość zgorzeliny zale\
y od systemu pieca, metody jego prowadzenia oraz od rodzaju
nagrzewanego wsadu. Skutkiem nagrzewania wsadu w atmosferze spalajÄ…cego siÄ™ paliwa,
(co jest najczęściej spotykane jest w piecach grzewczych) jest zgar i wynosi on średnio: dla
wlewków stalowych około 3%, dla kęsisk i kęsów 2 do 2,5%: w przypadku metali
nie\
elaznych, np. miedzi około 0,5%, mosiądzu 0,25%, i brązu 0,2%.
W większości pieców grzewczych nagrzewanie wsadu odbywa się w przestrzeni
wypełnionej gorącymi spalinami. W praktyce nie osiąga się tak dokładnego doboru ilości
powietrza i gazu, aby podczas spalania otrzymać w piecu atmosferę idealnie obojętną, tzn.
o składnikach nie wchodzących w reakcję chemiczną z metalem. Atmosfera ta jest albo
utleniająca, albo redukująca, czyli przepełniona składnikami łączącymi się gwałtownie
z węglem. Składnikami redukującymi są tlenek węgla CO i wodór H2. Skutkiem działania
atmosfery redukującej jest odwęglenie powierzchniowych warstw stali.
W piecach tego rodzaju dÄ…\
y siÄ™ do nagrzewania metalu w atmosferze lekko redukujÄ…cej
(zbli\
onej do obojętnej).
Do dokładnego określenia składu atmosfery pieca u\
ywa się specjalnych przyrządów.
Rodzaj atmosfery mo\
na z grubsza rozpoznać po sposobie spalania się gazu. Atmosferze
redukującej towarzyszy pojawienie się wewnątrz pieca płomieni kopcących, a nawet dymu.
Atmosferę utleniającą oznaczają jaskrawo świecące płomienie.
Do nagrzewania drogich tworzyw lub te\
wsadu na wyroby o wysokich wymaganiach
jakości powierzchni jest opłacalne stosowanie metod nagrzewania bez zgorzelinowego.
UrzÄ…dzenia grzewcze tego rodzaju oraz ich eksploatacja sÄ… kosztowniejsze od poprzednio
opisanych.
Całkowicie mo\
na uniknąć zgorzeliny w piecach lub nagrzewnicach oporowych
o atmosferze ochronnej, w piecach lub nagrzewnicach oporowych z kÄ…pielÄ… ochronnÄ…,
w nagrzewnicach indukcyjnych pracujących nawet bez udziału atmosfery ochronnej.
W piecach takich metal jest nagrzewany w przestrzeni zamkniętej wypełnionej gazem
ochronnym (obojętnym) lub w kąpieli obojętnej roztopionych soli, szkła i in. w ten sposób
jest on odizolowany od zetknięcia z atmosferą utleniającą.
W nagrzewnicach indukcyjnych nagrzewanie przebiega bardzo szybko, w otoczeniu
cienkiej warstwy powietrza. W związku z tym praktycznie nie występuje zjawisko utlenienia
siÄ™ powierzchni metalu.
Temperatura nagrzania metalu. Przy obróbce na gorąco temperatura nagrzania wsadu
powinna zapewnić przeprowadzenie procesu kształtowania plastycznego w określonym
zakresie temperatur. Nagrzanie metalu do zbyt wysokiej temperatury mo\
e spowodować jego
przegrzanie, przepalenie, nawęglenie lub odwęglenie oraz wytworzenie się du\
ej ilości
zgorzeliny. Metal niedogrzany lub zachłodzony ma zmniejszone zdolności plastyczne.
Podczas obróbki plastycznej mo\
e on ulec uszkodzeniu np. przez naderwanie, pęknięcie itp.
albo te\
mo\
e przyjąć niewłaściwe kształty i wymiary. Ponadto zwiększone naciski przy
odkształcaniu metalu niedostatecznie nagrzanego mogą spowodować awarię urządzenia
lub zniszczenie narzędzia.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
Warunkiem koniecznym do prawidłowego przebiegu procesu obróbki plastycznej
na gorąco jest równomierne nagrzanie wsadu. Nierównomierne nagrzanie wsadu powoduje
wady wyrobów, jak np. wichrowatość, sierpowatość (tj. wygięcie się wyrobu po łuku),
nieprawidłowe wymiary i kształty itp., a nawet mo\
e być przyczyną wypadków. Zakresy
temperatur nagrzania ró\
nych metali do obróbki plastycznej na gorąco przedstawiono
w tabeli 1.
Wysokość temperatury nagrzania zale\
y od składu stopu oraz w pewnych granicach
od rodzaju procesu.
Tabela 1. Zakresy temperatur wy\
arzania i obróbki plastycznej na gorąco ró\
nych metali [4, s. 66]
Metal Temperatura, K (°C okoÅ‚o)
Wy\
arzanie Wy\
arzanie Przeróbka
Rekrystalizacja
odprÄ™\
ajÄ…ce rekrystalizacyjne plastyczna
450 500 790 1000 1120 1220
Miedz

(180 230) (520 730) (850 950)
620 640 770 970 970 1170
MosiÄ…dze 540 (270)
(350 370) (500 700) (700 900)
640 670 720 770
Aluminium 520 (250) 520 (150)
(370 400) (350 500)
540 620 670 720
Duralumin
(270 350) (400 450)
430 450
Cynk 290 (20)
(160 180)
280 295 320 370 420 440
Cyna
(10 25) (50 100) (150 170)
285 290 320 420
Ołów
(15 20) (100 150)
1050 1120 1370 1470
Nikiel
(780 850) (1100 1200)
Stal miękka 870 970 1020 1470
673 723 (400 450) 820 (550)
(0,1 % C) (600 700) (850 1200)
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jak nazywa się czynność wstępna do obróbki plastycznej?
2. Jakie reguły obowiązują przy nagrzewaniu metali?
3. Co to jest zgorzelina?
4. Od czego zale\
y ilość zgorzeliny
5. Jaka jest temperatura nagrzewania stali?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Opisz proces nagrzewania stali.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy,
2) dokonać analizy procesu nagrzewania stali,
3) zapisać spostrze\
enia dokonanej analizy,
4) zaprezentować wykonane ćwiczenie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- wykresy nagrzewania wsadu,
-
-
-
- tablice temperatur nagrzewania stali
-
-
-
- literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
-
-
-
Ćwiczenie 2
Opisz proces nagrzewania metali nie\
elaznych stosowanych w obróbce plastycznej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy,
2) dokonać analizy procesu nagrzewania metali nie\
elaznych,
3) zapisać wyniki dokonanej analizy,
4) zaprezentować wykonane ćwiczenie.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- wykresy nagrzewania wsadu,
-
-
-
- tablice temperatur nagrzewania, metali nie\
elaznych,
-
-
-
- literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
-
-
-
Ćwiczenie 3
Oblicz teoretyczną ilość zgaru jaki powstanie przy nagrzewaniu 1500 kg wlewków
stalowych w piecu grzewczym opalanym gazem ziemnym.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy,
2) dokonać analizy danych zawartych w poleceniu ćwiczenia,
3) zapisać wyniki dokonanej analizy,
4) zaprezentować wykonane ćwiczenie.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- dokumentacja technologiczna,
- literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) opisać proces nagrzewania wsadu?
1
1

2) obliczyć straty metalu spowodowane powstaniem zgorzeliny?
1
1

3) zanalizować tablice temperatur nagrzewania stali?
1
1

4) zanalizować tablice temperatur nagrzewania metali nie\
elaznych?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
4.3. Piece grzewcze
4.3.1. Materiał nauczania
Paliwa
Do opalania pieców w wydziałach obróbki plastycznej stosuje się ró\
ne paliwa,
w zale\
ności od warunków miejscowych huty i przeznaczenia pieca.
Węgiel kamienny jest paliwem stałym dostarczanym przez kopalnie w ró\
nych
gatunkach posortowanych według wielkości kawałków, a jego wartość opałowa wynosi
18800 31400 kJ/kg (4500 7500 kcal/kg). Obecnie niemal wcale nie u\
ywa się węgla, koksu
lub pyłu węglowego do opalania pieców grzewczych i do obróbki cieplnej wsadu i wyrobów
hutniczych.
Paliwa płynne powstają w procesie destylacji ropy naftowej. Do opalania pieców
przemysłowych szeroko stosowany jest mazut, będący pozostałością po destylacji ropy. Jego
wartość opałowa wynosi około 41860 kJ/kg (10 tys, kcal/kg).
Gaz koksowniczy, u\
ywany najczęściej do opalania pieców grzewczych, otrzymuje
się podczas suchej destylacji węgla kamiennego w koksowniach. Jego wartość opałowa
wynosi około 16700 kJ/Nm3 (4000 kcal/Nm3).
Gaz wielkopiecowy, mający zazwyczaj wartość opałową 3770 do 4620kJ/Nm3
(900 1100 kcal/Nm3), jest produktem ubocznym otrzymywanym w procesie
wielkopiecowym. Czystego gazu wielkopiecowego nie u\
ywa się jednak do opalania pieców
grzewczych ze względu na małą wartość opałową.
Gaz mieszankowy zło\
ony z mieszaniny gazu koksowniczego i wielkopiecowego
jest bardzo dobrym paliwem, doskonale nadającym się do opalania pieców grzewczych
walcowni i kuz
ni. Wartość opałowa tego gazu, zale\
na od procentowej zawartości obu gazów
składowych, najczęściej waha się od 6300 10500 kJ/Nm3 (1500 do 2500 kcal/Nm3).
Gaz czadnicowy stosowany zwykle w tych hutach, które nie mają gazu mieszankowego,
otrzymuje się zwykle przez niezupełne spalanie węgla na CO w tzw. czadnicach. Najczęściej
u\
ywa się gazu czadnicowego tzw. półwodnego, otrzymywanego przez wdmuchiwanie
do czadnicy pary wodnej rozkładającej się wskutek wysokiej temperatury na tlen i wodór,
przy czym tlen tworzy z węglem tlenek węgla. Gaz czadnicowy półwodny ma wartość
opaÅ‚owÄ… 5240 6500 kJ/Nn3 (1250÷1550 kcal/Nm3).
Gaz ziemny jest produktem mineralnym. W Polsce gaz ten jest czerpany na Podkarpaciu
w okręgu naftowym. Ma on bardzo du\
ą wartość opałową, wynoszącą około 35200 kJ/Nm3
(8400 kcal/Nm3) i nadaje się do opalania pieców przemysłowych.
Elementy pieców grzewczych
Fundament stanowi podstawę, na której ustawia się całą konstrukcję pieca. Obecnie
niemal wyłącznie wykonuje się fundamenty \
elbetowe. Ściany pieca buduje się z cegieł
ogniotrwałych, łączonych cienkimi warstwami zaprawy ogniotrwałej. W pewnych odstępach
obmurza pozostawia się szczeliny dylatacyjne, wyrównujące przyrost długości muru wskutek
rozszerzalności cieplnej. Zewnętrzne warstwy ściany wykonuje się z cegły czerwonej lub
opancerza się blachą przymocowaną do słupów z kształtowników.
Wąskie piece i kanały spalinowe szerokości do 3 m przykrywa się sklepieniami
łukowymi, a przy większych szerokościach pieców stosuje się sklepienia wiszące (rys. 4),
w których co druga kształtka ogniotrwała zawieszona jest na stalowej belce poprzecznej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
Rys. 4 Sklepienie wiszÄ…ce pieca grzewczego o szerokim trzonie [4, s. 75]
Trzon jest to część pieca zamykająca jego przestrzeń roboczą od dołu, przy czym
rozró\
nia się trzony stałe, jak np. pokazane na rys. 7 i 9, i ruchome (rys. 10 i 11). Trzony stałe
wymurowane są z cegły ogniotrwałej, uło\
onej na warstwie izolacyjnej i na cegłach
czerwonych. Trzony ruchome mogą mieć konstrukcję rusztów pokrocznych, przenośników
łańcuchowych, wózków lub przenośników bębnowych, wykonanych z \
eliwa, stali
\
aroodpornej lub materiałów: ceramicznych.
Spośród materiałów ogniotrwałych do budowy pieców grzewczych największe
zastosowanie ma szamot. W miejscach nara\
onych na działanie chemiczne \
u\
la stosuje siÄ™
magnezyt: Do wywołania ciągu naturalnego słu\
ą kominy. Ciąg ten powstaje wskutek ró\
nicy
pomiędzy cię\
arami właściwymi spalin na poziomie pieca i powietrza przy wylocie z komina.
Niezbyt wysokie kominy buduje się z rur stalowych, wymurowanych wewnątrz materiałem
ogniotrwałym. Wy\
sze kominy muruje się z cegły budowlanej na zewnątrz, a od wewnątrz
wykłada się je cegłą ogniotrwałą.
Poza omówionymi głównymi elementami pieców do ich działania niezbędne są liczne
drobne części zwane osprzętem. Nale\
Ä… do tego drzwi wsadowe i wyciÄ…gowe, okna,
wzierniki, zasuwy itp.
Rys. 5. Schemat palnika wirowego 1 - kółko do regulacji przepływu gazu, 2 - grzybek,
3 - prowadnice [4, s. 76]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
Rys. 6. Schemat palnika stropowego (inaczej płaskopłomiennego) [4, s. 76]
Palniki słu\
Ä… do wprowadzania gazu i powietrza do przestrzeni spalania, a otrzymany
płomień powinien mieć odpowiednią długość i kierunek przy ustalonych ilościach gazu
i powietrza. Na rys. 5 pokazano palnik wirowy. W palniku tym powietrze i gaz zostajÄ…
wprowadzone w ruch wirowy i dzięki temu łatwo się mieszają, co ułatwia spalanie. Palniki
takie były u\
ywane przez długi okres czasu. Obecnie wypierają je tzw. palniki stropowe
(rys. 6), które dają płomień w płaszczyz
nie prostopadłej do swojej osi. Palniki tego rodzaju
rozmieszczone w sklepieniu pieca powodują silne promieniowanie całej jego powierzchni.
W ten sposób powstają warunki intensywnego i równomiernego nagrzewania wsadu
uło\
onego poni\
ej.
Ciepło, wywiązujące się ze spalania paliwa, tylko częściowo jest zu\
ywane na nagrzanie
wsadu. Reszta ciepła, stanowiąca straty, jest zu\
ywana do nagrzania powietrza i gazu,
uchodzi szczelinami pieca oraz ulega rozproszeniu wskutek przewodnictwa ścian i sklepienia.
Znaczne ilości ciepła unoszą tak\
e z sobÄ… gorÄ…ce spaliny do komina i na zewnÄ…trz.
Do odzyskiwania ciepła zawartego w spalinach słu\
Ä… tzw. rekuperatory i regeneratory.
Rekuperatory są to urządzenia, w których powietrze (rzadziej równie\
i gaz) tłoczone
do pieca ogrzewa się od ścianek specjalnych przewodów, którymi płyną do komina gorące
spaliny. W ten sposób powietrze lub gaz ogrzewa się odbierając spalinom część ciepła.
Regeneratory są to urządzenia ceramiczne, w których poprzez szereg kanalików
przepuszcza się okresowo na przemian gorące spaliny, nagrzewające ścianki regeneratora
i następnie powietrze, które przed wejściem do pieca nagrzewa się od nagrzanych ścianek.
W piecach grzewczych walcowniczych regeneratory sÄ… obecnie niemal wcale nie stosowane.
Piece grzewcze i do obróbki cieplnej
W zale\
ności od przeznaczenia dzielimy piece na grzewcze, tzn. u\
ywane
do nagrzewania wsadu przed obróbką plastyczną na gorąco, i piece do obróbki cieplnej.
Konstrukcja pieca jest dostosowana do warunków nagrzewania lub obróbki cieplnej, kształtu
i wymiarów wsadu oraz wydajności. Odpowiednio do ró\
norodności potrzeb związanych
z technologią wydziałów plastycznej obróbki powstały liczne typy konstrukcji pieców.
Ponad 90°/o stali i metali wytwarzanych w przemyÅ›le hutniczym jest obrabianych
metodą walcowania. Dlatego największą liczba pieców grzewczych znajduje się w tych
wydziałach. Z tego względu rozwój walcowni i ich wymagania technologiczne
są zasadniczymi czynnikami, do których są dostosowane ulepszenia konstrukcji pieców.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
Zdolność produkcyjna współczesnych walcowni jest bardzo du\
a i wykazuje dalszÄ… tendencjÄ™
zwy\
kowÄ….
Ze względu na potrzeby technologiczne rozmieszczenie urządzeń na ogół dopuszcza
mo\
liwość włączenia w ciąg produkcyjny tylko niewielu pieców grzewczych. Często jest
to jeden piec grzewczy. W związku z tym wydajność tych pieców musi być bardzo du\
a.
Powiększenie wydajności pieca przez zwiększenie powierzchni jego trzonu jest ograniczone
względami konstrukcyjnymi i ruchowymi. Dlatego wzrost wydajności pieców nadą\
ajÄ…cy za
rosnącą zdolnością produkcyjną walcarek mo\
e być osiągnięty jedynie przez
zintensyfikowanie metod nagrzewania.
Drugim czynnikiem, który zasadniczo wpływa na rozwój konstrukcji pieców
grzewczych, jest problem odwęglania stali w procesie nagrzewania. Stwierdzono,
\
e głębokość odwęglania jest tym większa, im dłu\
ej wsad przebywa w piecu. Zatem
dla ograniczenia tego niekorzystnego zjawiska nale\
y dÄ…\
yć do skrócenia okresów
nagrzewania. Mo\
na to osiągnąć jedynie przez intensyfikację nagrzewania.
Palniki takie umieszczone w sklepieniu pieca, prostopadle do powierzchni wsadu,
powodujÄ… intensywne promieniowanie powierzchni tego sklepienia. Nowa konstrukcja
palników pociągnęła za sobą zmiany w konstrukcji profilu wewnętrznego zwłaszcza
tzw. pieców wielostrefowych.
Piece wgłębne są u\
ywane do nagrzewania stalowych wlewków o masie od 2 Mg
do największych. Buduje się je w zgniataczach w walcowniach blach grubych. Piec taki (rys.
7) przedstawia sobą komorę częściowo lub (rzadziej) całkowicie zagłębioną poni\
ej podłogi
walcowni. W tych komorach umieszcza się w pozycji pionowej kilka do kilkunastu wlewków.
Załadunek i rozładunek pieców jest dokonywany specjalnymi suwnicami kleszczowymi.
Najczęściej do pieców ładuje się wlewki gorące niemal bezpośrednio po ich wyjęciu
z wlewnic. Celem nagrzewania jest wyrównanie temperatury w całej masie wlewka
oraz doprowadzenie jej do określonego poziomu.
Pogląd na sposób umieszczenia palników w piecach wgłębnych uległ zmianom w ciągu
ostatnich kilkunastu lat. Piec pokazany na rys. 7 ma palniki umieszczone w ścianach powy\
ej
wsadu, a otwory odprowadzajÄ…ce spaliny znajdujÄ… siÄ™ tu\
nad trzonem. Budowano te\
piece
o jednym palniku umieszczonym w środku trzonu pieca. Powietrze dostarczane do pieców
jest uprzednio podgrzewane w rekuperatorach metalowych.
Piece wielostrefowe ró\
nych typów są od dawna u\
ywane do nagrzewania kęsisk
i kęsów. W piecach tego rodzaju wsad przemieszcza się wzdłu\
pieca, przechodzÄ…c przez
ró\
ne strefy nagrzewania. W ka\
dej ze stref warunki nagrzewania sÄ… dostosowane
do własności wsadu w określonym przedziale temperatur. W zale\
ności od sposobu
przemieszczania wsadu rozró\
nia siÄ™ piece przepychowe, pokroczne, obrotowe i tunelowe.
DÄ…\
enie do zintensyfikowania nagrzewania wsadu i wynalezienie palników stropowych,
jak to ju\
wspomniano, spowodowało ewolucję profilów tych pieców (rys. 8). Piece pokazane
na schematach a i b (rys. 8) były wyposa\
one w tradycyjne palniki wirowe. W piecu
(na schemacie rys. 8c) po raz pierwszy zastosowano palniki stropowe, umieszczajÄ…c je
w sklepieniu strefy wyrównawczej. Otrzymane wyniki okazały się bardzo dobre. Dalszym
więc krokiem była budowa pieców o płaskim sklepieniu z wbudowanymi palnikami
stropowymi (schematy rys. 9d i e). Warunki termiczne właściwe określonym strefom
uzyskuje się przez dobór liczby palników i przez ich regulację. Rozwiązania takie powstały
w ostatnich latach i wykazują 20 do 40% wzrostu wydajności z 1 m2 powierzchni trzonu.
Mo\
na się spodziewać, \
e wydajności te jeszcze wzrosną.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
Rys. 7. Piec wgłębny [4, s. 79]
Rys. 8. Schemat ewolucji pieców wielostrefowych: a - piece trójstrefowe, b - piece
o większej liczbie stref (cztero - i pięciostrefowe), c - piec wielostrefowy
z palnikami stropowymi w strefie wyrównawczej, d - piec wyłącznie
z palnikami stropowymi, e - piec z górnym grzaniem palnikami stropowymi
i z dolnymi palnikami wirowymi [4, s. 80]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
Najbardziej rozpowszechnione sÄ… piece przepychowe i pokroczne. SÄ… one u\
ywane
do nagrzewania wsadu w walcowniach bruzdowych i w walcowniach blach.
Piec przepychowy pokazano na rys. 9. Wsad jest tu przesuwany całą warstwą po szynach
ślizgowych chłodzonych wodą. Do przesuwania wsadu słu\
ą popychacze zębatkowe,
śrubowe lub korbowo-dz
wigniowe napędzane silnikami elektrycznymi lub te\
popychacze
hydrauliczne. Nagrzane kęsiska zsuwają się po pochylni wprost na samotok transportujący
je do walcarek. Kęsy małych wymiarów są zwykle wypychane z pieca przez boczne okno
i podawane wprost do pierwszej klatki walców ustawionej w jego bezpośrednim sąsiedztwie.
Nazywa siÄ™ je piecami przepychowo-wypychowymi.
Wymurówka
Beton
ognioodporna
Rys. 9. Piec przepychowy trójstrefowy (Biprohut): 1- palniki górne czołowe strefy
grzewczej, 2- palniki górne boczne strefy grzewczej, 3 - palniki dolne czołowe
strefy grzewczej, 4 - palniki strefy wyrównawczej, 5 - otwór załadowczy,
6 - otwór wyładowczy, 7 - samotok, 8 - wsad, 9 - trzon strefy wyrównawczej,
10 - szyny ślizgowe chłodzone wodą, 11 - mury podporowo-izolacyjne,
12 - ściana czołowa strefy wyrównawczej, 13 - pochylnia ześlizgowa, 14 - podest
do obsługi palników [4, s. 81]
Do wad pieców przepychowych zalicza się:
1) niebezpieczeństwo spiętrzenia wsadu. Jest ono tym większe, im dłu\
sza jest warstwa
wsadu. A
ączy się z tym ograniczenie długości pieca. Stosunek długości pieca do grubości
warstwy wsadu nie powinien być większy od 150 do 200,
2) trudność całkowitego opró\
nienia pieca,
3)  zlepianie się kęsisk lub kęsów między sobą lub  przylepianie się do szyn ślizgowych,
4) nierównomierność nagrzania wsadu w okolicy miejsc styku z szynami. W miejscach tych
na wsadzie sÄ… widoczne ciemniejsze plamy,
5) niemo\
ność transportu wsadu o przekroju nie prostokątnym.
Zaletą tych pieców są stosunkowo niskie koszty budowy, łatwość grzania wsadu od dołu,
(co zapewnia im wysoką wydajność), prosta budowa, a zwłaszcza brak części ruchomych
wewnÄ…trz pieca co podwy\
sza stopień pewności ruchu.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
Wydajność pieców przepychowych w latach pięćdziesiątych wynosiła 300 do 400 kg/m2
powierzchni trzonu, a obecnie - w zale\
ności od rozwiązania konstrukcyjnego i gatunku
wsadu - dochodzi do 650 kg/m2.
Rys. 10. Piec pokroczny: 1 - palniki czołowe strefy grzewczej I, 2 - palniki czołowe strefy
grzewczej II, 3 - drzwi załadowcze, 4 - drzwi wyładowcze, 5 - ruszt pokroczny,
6 - wózki rusztu pokrocznego, 7 - tory jezdne, 8 - urządzenia do podnoszenia
i opuszczania torów, 9 - rekuperator, 10 - samotok [4, s. 82]
Piece pokroczne normalnych typów, o ruszcie stałym i pokrocznym, są u\
ywane
do obróbki cieplnej rur. Mo\
na w nich uzyskać obrót rur dookoła ich osi wzdłu\
nej.
W piecach pokrocznych (rys. 10) trzon składa się z belek stałych i z belek rusztu
pokrocznego. Wykonują one periodyczne ruchy, w czasie których podnoszą się ponad ruszt
stały, unosząc na sobie wsad, przemieszczają się o określony skok, opuszczają się poni\
ej
belek rusztu stałego, na którym pozostawiają wsad przeniesiony o drogę równą skokowi,
dołem przemieszczają się do pozycji początkowej nowego cyklu.
W piecach tych wyeliminowano wady pieców przepychowych, a mianowicie:
1) jest mo\
liwe opró\
nienie pieca oraz cofanie wsadu do tyłu,
2) zmiana wymiarów wsadu nie przedstawia trudności,
3) nie ma warunków powodujących  zlepianie się kęsisk,
4) dzielÄ…c ruszt ruchomy na segmenty mo\
na stosować ró\
ne prędkości przemieszczania się
wsadu w określonych strefach pieca,
5) długość pieca nie jest ograniczona zale\
nością do wymiarów wsadu,
6) mo\
na transportować wsad okrągły, przy czym odpowiedni dobór rusztów zapewnia
mu obrót podczas przechodzenia przez piec,
7) wobec braku szyn chłodzonych wodą, nagrzanie wsadu jest równomierniejsze ani\
eli
w piecach przepychowych.
Do wad tych pieców zalicza się większe koszty inwestycyjne, skomplikowaną budowę
i trudności rozwiązania nagrzewania wsadu od dołu. Maksymalne wydajności pieców tego
rodzaju z nagrzewaniem górnym i dolnym osiągają poziom 800 kg/m2 powierzchni trzonu.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
Wsadem do produkcji rur bez szwu oraz dla kuz
ni i prasowni są na ogół krótkie kęsiska,
kęsy lub (rzadko) wlewki, mające przekrój wieloboczny lub kołowy. Dlatego przy du\
ych
wydajnościach jedynie piece o ruchomym trzonie zapewniają sprawny przebieg nagrzewania.
Do nagrzewania kęsisk lub kęsów o niedu\
ych wymiarach stosuje siÄ™ piece obrotowe
(rys. 11). Podobnie jak i poprzednio opisane są to piece wielostrefowe, mają jednak kształt
pierścienia, w którym przemieszcza się trzon osadzony na elementach tocznych.
Piece tunelowe, są jak gdyby, rozwinięciem pieca obrotowego w prosty tunel. Trzon
pieca stanowią wózki ustawione jeden za drugim i popychane popychaczem. Po stronie
wylotowej wózki wraz z wsadem wyje\
d\
ają z pieca i po rozładowaniu są transportowane na
stronę załadowczą. Taki system pogarsza bilans cieplny pieca. Obecnie piece te są rzadko
stosowane. Mo\
na je spotkać w walcowniach rur bez szwu du\
ych rozmiarów.
Rys. 11. Piec obrotowy: 1 - przenośnik łańcuchowy podający kęsy do okna załadowczego,
2 - wypycharka kęsów, 3 - wyciągarka kęsów z pieca, 4 - pancerz pieca, 5 - trzon
obrotowy [4, s. 84]
Rys. 12. Piec samotokowy tunelowy o rolkach dwusto\
kowych 1 - komora grzewcza, 2 - osłona,
3 - rolka [4, s. 85]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
W zale\
ności od rodzaju wyrobów, do ich obróbki cieplnej u\
ywa się ró\
nych rodzajów
pieców, jak np. samotokowych, pokrocznych, komorowych o stałym i o wysuwanym trzonie,
kołpakowych, szybowych i do ciągłego wy\
arzania blach we wstęgach i taśm.
Piece samotokowe sÄ… u\
ywane do obróbki cieplnej blach, rur i prętów. Trzonem tych
pieców jest samotok zło\
ony z rolek, których ło\
yska i napędy znajdują się na zewnątrz pieca.
Dzięki obrotowi rolek wsad uzyskuje ruch postępowy. Najkosztowniejszymi
i najtrudniejszymi do wykonania elementami tych pieców są rolki. Odlewa się je z \
eliwa
o du\
ej zawartości chromu i niklu.
Piece samotokowe do obróbki cieplnej rur i prętów mo\
na podzielić na piece o rolkach
cylindrycznych i o dwusto\
kowych (wklęsłych). W piecach o rolkach cylindrycznych
(rys. 13) obróbce poddaje się warstwę rur lub prętów le\
Ä…cych jeden obok drugiego. Piece
tego rodzaju słu\
ą do obróbki cieplnej w atmosferze gazów ochronnych, czyli
do tzw. wy\
arzania na jasno. SÄ… to piece skomplikowane, zwykle zautomatyzowane
i wymagające obsługi o wysokich kwalifikacjach.
Rys. 13. Piec samotokowy o rolkach cylindrycznych [4, s. 86]
W piecach samotokowych o rolkach dwusto\
kowych (rys. 12) rury sÄ… transportowane
pojedynczo. Aby uzyskać dostateczną wydajność, piece takie muszą być bardzo długie.
Utrudnia to rozplanowanie wydziału. Piece samotokowe u\
ywane do obróbki cieplnej blach
mają rolki cylindryczne. Długość rolek jest większa od szerokości blachy.
W zwiÄ…zku z tym im szersze sÄ… blachy, tym trudniejsze jest rozwiÄ…zanie problemu
wytrzymałości rolek pracujących w wysokiej temperaturze. Trudności te potęgują
się w przypadku blach ze stali wysokojakościowych, wymagających wy\
szych temperatur
obróbki cieplnej.
Do wad tych pieców trzeba te\
zaliczyć tworzenie się punktowych narostów
na powierzchni rolek. Narosty te kaleczÄ… powierzchniÄ™ blachy.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
Wad takich nie mają piece pokroczne do obróbki cieplnej blach systemu
Brockmann-Bundt. W piecach tych nie ma belek stałych, lecz są dwa komplety belek
ruchomych. Podczas gdy jeden komplet belek przenosi blachy, drugi opada w dół, cofa się
ze zwiększoną szybkością i następnie unosi się ku górze, przejmując blachy przy prędkości
zrównanej z rusztem pierwszym. Z kolei belki rusztu pierwszego wykonują ruch powrotny.
Dzięki temu blacha ma stałą prędkość. Płynny ruch blach umo\
liwia połączenie pieca
z samotokami doprowadzającymi i odprowadzającymi. Wadą tych pieców jest bardzo wysoki
koszt inwestycyjny, skomplikowana budowa i du\
e napędy konieczne do pokonywania
bezwładności bardzo du\
ych mas rusztów, mających zmienne prędkości.
Rys. 14. Piec z wysuwanym trzonem do wy\
arzania blach: 1 - trzon wysuwny, 2 - mechanizm
wysuwania trzonu, 3 - palniki gazowe, 4 - drzwi, 5 - mechanizm podnoszenia drzwi,
6 - rekuperator, 7 - przewody powietrzne, 8 - przewody gazowe [4, s. 87]
Piece z wysuwanym trzonem (rys. 14) bywajÄ… u\
ywane do wy\
arzania półwyrobów
i wyrobów hutniczych (z walcowni oraz kuz
ni i prasowni). Piec taki ma palniki wbudowane
w ścianach, a trzon jego osadzony na kołach mo\
e wyje\
d\
ać na zewnątrz. Szczeliny między
trzonem a ścianami są zamknięte uszczelnieniami piaskowymi. Na wysunięty trzon ładuje
siÄ™ metal suwnicami, po czym trzon wprowadza siÄ™ do pieca.
Po zakończeniu wy\
arzania wysuwa się trzon w celu wyładowania materiału.
Do wy\
arzania blach i taśm, a zwłaszcza blach ze stali jakościowych, blach walcowanych
na zimno itp. u\
ywa się pieców kołpakowych (rys. 15). W piecach tych wsad uło\
ony
na podstawie pieca przykrywa się pokrywą wewnętrzną i następnie skrzynią kołpaka.
Pokrywę wewnętrzną oraz kołpak uszczelnia się piaskiem.
W przypadku stosowania gazów ochronnych do uszczelniania jest u\
ywana woda
lub olej. Piece te są ogrzewane za pomocą rur promieniujących, w których następuje spalanie,
lub przez bezpośrednie spalanie gazu w przestrzeni pomiędzy pokrywą wewnętrzną
a kołpakiem.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
Rys. 15. Piec kołpakowy do wy\
arzania blach [4, s. 88]
Nagrzewnice (piece) elektryczne
W urzÄ…dzeniach tych zmiana energii elektrycznej na cieplnÄ… zachodzi na drodze
oporowej. Istnieją tutaj dwa podstawowe, ró\
ne, warianty:
1) prąd elektryczny przepływa przez elementy grzejne, powodując wzrost ich temperatury
i oddawanie ciepła (podobnie jak np. w piecykach lub kuchenkach elektrycznych),
2) prąd przepływa bezpośrednio przez metal nagrzewany.
Przepływ prądu przez nagrzewany metal mo\
e być spowodowany przez:
1) bezpośrednie spięcie przedmiotu z końcówkami sieci (sposób ten jest bardzo rzadko
spotykany, gdy\
ma wiele wad),
2) indukowanie w nagrzewanym przedmiocie metalowym wewnętrznych prądów wirowych.
Piece (nagrzewnice) oporowe. Na zasadzie ogrzewania przestrzeni pieca stałymi
elementami grzejnymi buduje się elektryczne piece kołpakowe oraz szybowe (rys. 16).
W piecach takich w obmurzu pieca umieszcza siÄ™ elementy grzejne.
Rys. 16. Schemat pieca szybowego wyposa\
onego w grzejniki oporowe [4, s. 89]
Elektryczne piece szybowe sÄ… stosowane do wy\
arzania wyrobów w kręgach
(np. bednarka, walcówka, drut) i w rulonach (blachy we wstęgach i taśmy). Najczęściej
buduje siÄ™ je w ziemi, poni\
ej poziomu podłogi. Ogniotrwałe obmurze tworzy komorę
grzewczÄ… pieca.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
Elektryczne elementy grzejne sÄ… tutaj nieruchome. W komorze pieca zawiesza
się skrzynię (muflę), w której znajduje się wsad. Całość nakrywa się szczelnie pokrywą. Piece
te są rozpowszechnione zwłaszcza w walcowniach taśm na zimno i w ciągarniach drutu.
W bardzo wydajnych walcowniach blach, we wstęgach i taśm są u\
ywane nagrzewnice
do wy\
arzania ciągłego, ogrzewane obrotowymi elementami grzejnymi. Taśma rozwijana
z rulonu umieszczonego przed nagrzewnicÄ… przechodzi przez komory grzewcze oraz przez
strefę regulowanego stygnięcia. Z drugiej strony nagrzewnicy jest ona zwijana na zwijarce.
Proces taki zachodzi bez przerwy, gdy\
przed piecem koniec jednej taśmy spawa
się z początkiem następnej. Po wy\
arzaniu taśmy są rozcinane. Piece te są bardzo drogie.
Jednak w zwiÄ…zku z bardzo du\
ym zapotrzebowaniem na blachy normalizowane
są one niezbędne w wysokowydajnych zakładach.
Blachy wy\
arzone w piecach o ruchu ciągłym nie nadają się do głębokiego tłoczenia.
W tym celu jest konieczne ich wy\
arzanie w skrzyniach pieców kołpakowych.
Nagrzewnice indukcyjne. W opisanych nagrzewnicach oporowych metal jest nagrzewany
ciepłem wytworzonym wskutek przepływu prądu przez elementy grzejne. W nagrzewnicach
indukcyjnych prądy elektryczne są wytwarzane w masie metalu. Dzięki temu zmiana energii
elektrycznej na energię cieplną zachodzi bezpośrednio w metalu nagrzewanym. Wytwarzanie
prądów w metalu nagrzewanym opiera się tutaj o zasadę szeroko wykorzystywaną w innych
dziedzinach elektrotechniki, np. w budowie prądnic i silników elektrycznych oraz w budowie
transformatorów. Według tej zasady, je\
eli w polu elektromagnetycznym porusza siÄ™
przewodnik lub przewodnik znajduje siÄ™ w zmiennym polu elektromagnetycznym, to w
przewodniku tym płynie prąd elektryczny.
Rys. 17. Schemat nagrzewnicy indukcyjnej(z lewej).Schematy cewek dostosowanych
do nagrzewania kęsów prostopadłościennych (z prawej) [4, s. 90]
Na rys. 17 przedstawiono schemat nagrzewnicy indukcyjnej. Wewnątrz uzwojeń cewki,
przez które przepływa prąd zmienny, znajduje się kęs lub wlewek. Prąd zmienny powoduje
powstanie zmiennego pola elektromagnetycznego, którego działanie na metal jest przyczyną
tworzenia się w masie metalu zmiennych prądów wirowych. Dzięki temu, pod działaniem
wewnętrznych prądów, metal bezpośrednio nagrzewa się oporowo.
Na rys. 17 pokazano schemat cewek dostosowanych do nagrzewania kęsów o przekroju
kwadratowym lub prostokÄ…tnym.
Nagrzewnica indukcyjna. W nagrzewnicach takich stosuje się prądy o ró\
nych
częstotliwościach (od 50 Hz nawet do 1000000 Hz), zale\
nie od wymiarów nagrzewanego
wsadu.
Do nagrzewania kęsów i kęsisk stosuje się nagrzewnice małej częstotliwości
(tj. o czÄ™stotliwoÅ›ci 50 Hz), a do nagrzewania maÅ‚ych odkuwek o Å›rednicy 10÷20 mm spotyka
się nagrzewnice o wysokiej częstotliwości (100000 1000 000 Hz).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
W ostatnich latach stosowanie tych nagrzewnic bardzo się rozpowszechniło, zwłaszcza
do nagrzewania cenniejszych metali. Zdecydowały o tym następujące zalety:
1) łatwość dokładnego określenia temperatury nagrzania oraz utrzymanie jej na stałym
poziomie dla wszystkich nagrzewanych kęsów i kęsisk. Jest to bardzo wa\
ne
dla uzyskania odpowiedniej struktury metalu po obróbce,
2) zmiana temperatury nagrzewania (np. w przypadku zmiany gatunku metalu) mo\
e być
dokonana natychmiastowo,
3) do obsługi nagrzewnic jest potrzebna znikoma ilość personelu,
4) nagrzewnice te zajmują bardzo mało miejsca,
5) du\
a szybkość nagrzewania (czas nagrzewania kęsów i kęsisk wynosi kilka do kilkunastu
minut, podczas gdy w zwykłych piecach grzewczych wynosi on kilka godzin). Dzięki
temu po przerwie w produkcji nagrzewanie w nagrzewnicach indukcyjnych mo\
na
rozpoczynać niemal jednocześnie z ponownym uruchomieniem urządzeń produkcyjnych.
Przed przerwą produkcyjną nagrzewnice te mogą być wyłączone jednocześnie
z zakończeniem pracy urządzenia, podczas gdy zwykłych pieców grzewczych najczęściej
w ogóle nie opłaca się wygaszać na krótkie przerwy, a po długich postojach trzeba
rozpoczynać nagrzewanie na kilka do kilkunastu godzin przed terminem rozpoczęcia
pracy,
6) regulacja temperatury mo\
e być dostosowana nawet do gatunku pojedynczych kęsów,
mo\
e być równie\
regulowany rozkład temperatur wzdłu\
kęsa,
7) nagrzewanie to jest w pełni bezzgorzelinowe. Nagrzewnice te w razie potrzeby mogą
pracować z zastosowaniem atmosfery ochronnej. Jednak\
e, w związku z bardzo krótkim
czasem nagrzewania i nieznaczną ilością powietrza w małej przestrzeni między metalem
i cewkÄ…, utlenienie nie ma \
adnego znaczenia,
8) straty metalu związane z nagrzewaniem indukcyjnym są praktycznie równe zeru,
9) zastosowanie tych nagrzewnic polepsza warunki pracy wydziału.
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie wymagania są stawiane paliwom do opalania pieców na wydziałach obróbki
plastycznej?
2. Jakie elementy występują w piecach grzewczych?
3. Jakie sÄ… tryby pracy nagrzewnic?
4. Jakie są podstawowe rodzaje pieców grzewczych?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Odczytaj parametry pracy pieca: ciśnienia, temperatury, przepływu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy,
2) dokonać analizy wskazań przyrządów kontrolno-pomiarowych,
3) zapisać wyniki pomiarów,
4) zaprezentować wyniki odczytu.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- dokumentacja technologiczna,
-
-
-
- instrukcje stanowiskowe,
-
-
-
- literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
-
-
-
Ćwiczenie 2
Wykonaj pomiar temperatury komory pieca za pomocÄ… pirometru optycznego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy,
2) dokonać analizy wskazań przyrządu pomiarowego,
3) zapisać wyniki pomiarów,
4) zaprezentować wyniki ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- dokumentacja technologiczna,
-
-
-
- instrukcje stanowiskowe.
-
-
-
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) rozró\
nić rodzaje atmosfer pieca i określić ich wpływ na jakość
nagrzewania? 1
1

2) odczytać parametry pracy pieca?
1
1

3) scharakteryzować urządzenia do nagrzewania wsadu?
1
1

4) posługiwać się urządzeniami kontrolno  pomiarowymi?
1
1

5) posłu\
yć się dokumentacją technologiczną, Polskimi Normami oraz
bran\
owymi i zakładowymi normami? 1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
30
5. SPRAWDZIAN OSI
GNI
Ć
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uwa\
nie instrukcjÄ™.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartÄ™ odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań o ró\
nym stopniu trudności. Wszystkie zadania są zadaniami
wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedz
jest prawidłowa.
5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi  zaznacz prawidłową
odpowiedz
znakiem X (w przypadku pomyłki nale\
y błędną odpowiedz
zaznaczyć
kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedz
prawidłową).
6. Test składa się z dwóch części o ró\
nym stopniu trudności: I część  poziom
podstawowy, II część  poziom ponadpodstawowy
7. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłó\
jego
rozwiązanie na póz
niej i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. Trudności mogą
przysporzyć Ci zadania: 16 20, gdy\
sÄ… one na poziomie trudniejszym ni\
pozostałe.
Przeznacz na ich rozwiązanie więcej czasu.
9. Czas trwania testu - 45 minut.
10. Maksymalna liczba punktów, jaką mo\
na osiągnąć za poprawne rozwiązanie testu
wynosi 20 pkt.
Powodzenia!
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
ZESTAW ZADAC
TESTOWYCH
1. Wsadem w obróbce plastycznej nazywamy
a) bryłę metalu która ma być poddana obróbce plastycznej.
b) bryłę metalu której własności zostały zmienione poprzez obróbkę plastyczną.
c) rude \
elaza zmieszanÄ… z koksem i dodatkami stopowymi.
d) dodatki stopowe.
2. Na rysunku przedstawiono strukturę wlewka, odnośnik z numerem 1 wskazuje kryształy
a) słupkowe.
b) równoosiowe.
c) zamro\
one.
d) ró\
noosiowe.
3. Do najgroz
niejszych wad wlewków zaliczamy
a) wtrÄ…cenia niemetaliczne.
b) kawałki szamotu wewnątrz wlewka.
c) zanieczyszczania wypływające na powierzchnie.
d) pęknięcia.
4. Przed powstaniem zgorzeliny nie zapewnia ochrony piec
a) indukcyjny.
b) nagrzewajÄ…cy wsad gorÄ…cymi spalinami.
c) oporowy.
d) oporowy z atmosferÄ… ochronÄ….
5. Warunkiem koniecznym do prawidłowego przebiegu procesu obróbki plastycznej jest
a) równomierne nagrzanie wsadu.
b) nierównomierne nagrzanie wsadu.
c) nagrzewanie gwałtowne.
d) niedogrzanie wsadu.
6. Gaz mieszankowy zło\
ony jest z
a) gazu koksowniczego i wielkopiecowego.
b) propanu i butanu.
c) tlenu i gazu wielkopiecowego.
d) tlenu i gazu koksowniczego.
7. Na rysunku przedstawiono
a) sklepienie wiszÄ…ce pieca grzewczego
o szerokim trzonie.
b) sklepienie wiszÄ…ce pieca szybowego.
c) sklepienie wiszÄ…ce pieca grzewczego
o wÄ…skim trzonie.
d) sklepienie stałe pieca grzewczego o wąskim
trzonie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
8. Trzon jest częścią pieca
a) zamykającą jego część roboczą z góry.
b) zamykającą jego część roboczą z dołu.
c) zamykającą jego część roboczą z boku.
d) przedzielająca komorę główną na sekcje robocze.
9. Do odzyskiwania ciepła zawartego w spalinach słu\
Ä…
a) regeneratory.
b) rekuperatory.
c) rekuperatory i regeneratory.
d) elektrody przechwytujÄ…ce.
10. Rysunek przedstawia piec
a) obrotowy.
b) samotokowy.
c) szybowy.
d) kołpakowy.
11. Na rysunku przedstawiono wlewek
a) z jamÄ… usadowÄ….
b) z nadstawkÄ… odlany z stali uspokojonej.
c) ze stali nieuspokojonej.
d) ze zbyt długą jamą usadową.
12. Tlenki metali pokrywajÄ…ce powierzchnie nagrzanego metalu nazywamy
a) zgorzelinÄ….
b) rdzÄ….
c) w\
erem.
d) porowatością.
13. Wsad do pieca w celu nagrzania mo\
na załadować w stanie
a) tylko ciepłym.
b) tylko zimnym.
c) ciepłym i zimnym.
d) tylko letnim.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
14. AtmosferÄ™ utleniajÄ…cÄ… wewnÄ…trz pieca mo\
na rozpoznać po
a) jaskrawo świecących płomieniach,
b) płomieniach kopcących,
c) braku płomienia,
d) płomieniach kopcących i jaskrawo świecących.
15. Temperatura nagrzewania stali miękkiej do przeróbki plastycznej wynosi
a) 350 500°C,
b) 850 1200°C,
c) 160 180°C,
d) 700 900°C.
16. Materiałem ogniotrwałym najczęściej u\
ywanym do pieców grzewczych jest
a) cegła szamotowa.
b) magnezyt.
c) stal \
aroodporna.
d) \
eliwo.
17. Na rysunku przedstawiono schemat
a) palnika wirowego,
b) palnika stropowego,
c) regeneratora,
d) rekuperatora.
18. Straty metalu zwiÄ…zane z nagrzewaniem indukcyjnym sÄ…
a) średnie w porównaniu z innymi metodami nagrzewania.
b) bez porównania większe od innych metod nagrzewania.
c) praktycznie równe zeru.
d) porównywalne z innymi metodami nagrzewania.
19. Na rysunku przedstawiono schemat pieca wyposa\
onego w grzejniki
a) oporowe.
b) indukcyjne.
c) spalinowe.
d) tarciowe.
20. Na rysunku przedstawiono schemat nagrzewnicy
a) oporowej przystosowanej do nagrzewania kęsów
prostopadłościennych.
b) indukcyjnej przystosowanej do nagrzewania
kęsów prostopadłościennych.
c) oporowej przystosowanej do nagrzewania kęsów
walcowych.
d) spalinowej przystosowanej do nagrzewania
kęsów prostopadłościennych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
KARTA ODPOWIEDZI
ImiÄ™ i nazwisko & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
Przygotowanie i nagrzewanie wsadu do obróbki plastycznej
Zakreśl poprawną odpowiedz

Nr
Odpowiedz
Punkty
zadania
1 a b c d
2 a b c d
3 a b c d
4 a b c d
5 a b c d
6 a b c d
7 a b c d
8 a b c d
9 a b c d
10 a b c d
11 a b c d
12 a b c d
13 a b c d
14 a b c d
15 a b c d
16 a b c d
17 a b c d
18 a b c d
19 a b c d
20 a b c d
Razem:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
6. LITERATURA
1. Brodziński A.: Maszyny i urządzenia do obróbki plastycznej. Laboratorium
Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 1993
2. Dobrucki W.: Zarys obróbki plastycznej metali. Wydawnictwo Śląsk, 1974
3. Gabryszewski Z., Gronostajski J.: Mechanika procesów obróbki plastycznej.
Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1991
4. Gadziński S.: Obróbka plastyczna metali. Wyd. PA
, Bielsko- Biała 1996
5. Kajzer S., Kozik R., Wusatowski R.: Wybrane zagadnienia z procesów obróbki
plastycznej metali. Wydawnictwo Politechniki ÅšlÄ…skiej, Gliwice 1997
6. Karpiński T.: In\
ynieria produkcji. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa
2004
7. Kubiński W.: Praktyka technologiczna. Wydawnictwo AGH, Kraków 1991
8. Weroński W.: Obróbka plastyczna. Technologia. Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej,
Lublin 1993
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36