docdefinicje w pigulce
download 
Reklamacja Transkrypt
definicje w pigulce
TECHNOLOGIA WYROBU definicje w pigułce Technologia wyrobu-to nauka o wytwarzaniu maszyn i urządzeń. Wytwarzanie maszyn i ich użytkowanie zachodzi w określonych systemach technicznych (jest to zbiór elementów i występujących pomiędzy nimi zależności, które wyodrębnione zostały z otoczenia) poprzez właściwy im proces techniczny (to zbiór powiązanych logicznie zdarzeń zachodzących w systemie. Systemy techniczne odznaczają się budową hierarchiczną). Operacja-to taka część procesu technologicznego, która wykonywana jest na stanowisku wytwarzania przez jednego pracownika (brygadę) w sposób ciągły bez przerw na wykonanie innej pracy przy oprzyrządowaniu technologicznym. Zabieg – to taka część operacji, która wykonywana jest przy określonych warunkach (parametrach obróbki) i przy określonych narzędziach. Operacje technologiczne-mają miejsce wtedy gdy występuje zmiana kształtu, wł. fizycznych lub chemicznych materiału wyjściowego, zmiany wymiarów cech charakterystycznych dla danego wyrobu-zmiany te muszą być przedtem zaprojektowane i objęte planem obróbki (operacyjnym) danego wyrobu. Wszystkie te zmiany zachodzą na skutek pracy ludzkiej i działania energii dochodzącej z zewnątrz lub zawartej w obrabianym przedmiocie. Organizacje produkcji polega na minimalizacji czasu obróbki zużycia środków i liczby operacji. Operacje kontrolne-polegają na sprawdzeniu wyrobu przez wykonawcę lub specjalne służby zgodnie z programem kontroli. Operacje te mogą obejmować sprawdzanie czyli inspekcje, pomiary lub badania wyrobu wykorzystujemy do tego specjalne przyrządy i aparaty lub całe stanowiska pozwalające na porównanie cech wyrobu ze wzorcami lub normami. O.k. mogą występować w różnym miejscu procesu tech zwykle na wstępie procesu tech. by sprawdzić poprawność wykonania półfabrykatów użyte materiały i surowce w trakcie procesy tech. po ważnych operacjach np. po takich po których występuje duża liczba braków Na końcu procesu technologicznego w celu sprawdzenia kompletności obróbki wszystkich pow. i spełnienia wymagań określonych dokumentacją konstruk.-tech. O k nie zmieniają przedmiotu zużywają jednak czas i energie, prace ludzką narzędzia urządzenia powierzchnie. Są to jednak operacje niezbędne z punku widzenia ekonomiki prod. gdyż zabezpieczają przed ewentualnym marnotrawstwem i stratami w przypadku przedostania się wadliwie wykonanych wyrobów na danej fazie produkcji do dalszych etapów jego obróbki. Organizacja produkcji zakłada minimalizację liczby operacji kontrolnych ale przy zapewnieniu jakości produkcji na założonym poziomie. O.k. mogą dotyczyć każdego etapu p. prod. (tech) lub mogą być przeprowadzone kontrolą wyrywkową w oparciu o kontrolę statystyczną. Operacje składowania są stanem spoczynku obrobionego wyrobu w oczekiwaniu na obróbkę, kontrolę, transport, a w przypadku gotowego wyrobu w oczekiwaniu na transport do klienta. Operacje te odbywają się bez doprowadzenia energii z zew., a niekiedy przebiegają z wydzieleniem energii. Operacje magazynowania nie zmieniają wyrobu, zużywają tylko czas, powierzchnię i środki do magazynowania. Liczba i czas magazynowania najpełniej charakteryzują poziom organizacji produkcji w zakładzie nie są to operacje konieczne w prawidłowym funkcjonowaniu p. prod. dlatego powinny być ograniczone do min. JIT-just in time. Dążymy do takiego zaplanowania p. prod. aby odbywał się on wg zasady JIT-to prod. tak zorganizowana, że wszelkie zasilanie p. prod. jest dostarczone zawsze na czas dotyczy to także odbioru wyrobu. JIT to prod. na zamówienie. Dzięki niej osiąga się zmniejszenie kosztów. Nie produkuje się wyrobów na magazyn tylko korzystając z możliwości obrabiarek sterowanych numerycznie czy © www.zie.pg.prv.pl 1 TECHNOLOGIA WYROBU definicje w pigułce elastyczne systemy prod. uruchamia sie prod. gdy potrzeba.-do takiej prod. można wprowadzić zmiany wyrobu, a przez to zaspokoić wymagania klienta. Uzyskuje sie przez JIT min. zapasy materiałowe i skrócenie czasu realizacji zamówienia. Operacje transportu występują gdy materiał , półwyrób, część lub wyrób w procesie zostaje przemieszczony z jednego miejsca w inne wg ustalonej metody i w konkretnym czasie (o. zaplanowane) O. ta nie zmienia przedmiotu ale zużywa czas i środki pracy. O. prod. zakłada min. o.t i czasu ich trwania, ale jednocześnie przy zapewnieniu sprawnego przepływu prod. w toku. Operacje złożone to o. które polegają na tym że w tym samym czasie na wyrobie wykonywane są operacje różnego rodzaju opisane wcześniej O. tego typu projektuje się ze wg na oszczędność kapitału zamrożonego w produkcji w toku i oszczędności w czasie trwania prod. Pozwalają one na b. ekonomiczne wykorzystanie środków prod. (urządzeń) energii czasu pracy ludzkiej. Z o.z. mamy do czynienia w zautomatyzowanych systemach wytwarzania ESP-elastyczne systemy prod. automatyczne stacje obróbki ASO, centra obróbkowe i inne. Produkcja jednostkowa- odznacza sie wytwarzaniem małej ilości wyrobów. Z prod. tą mamy do czynienia w zakładach produkujących maszyny i urządzenia o dużych wymiarach np. statki, urządzenia dźwigowe. Występują one też w prototypowniach, warsztatach dośw., szkolnych, remontowych. Produkcja ta odznacza się: 1) Występowaniem w niej maszyn i urządzeń tech. uniwersalnych o dużych możliwościach tech. na których można wykonywać różne prace. Maszyny i urządzenia te wyposażone są w oprzyrządowanie uniwersalne i narzędzia handlowe. 2) Występuje duży udział prac wykonywanych ręcznie, tylko niektóre prace mogą być częściowo zmechanizowane 3) Stanowiska obsługiwane są przez wyspecjalizowanych pracowników, którzy decydują o sposobie wykonania pracy. 4) Stosuje się dokumentację uproszczoną np. sprowadzone do rysunku wykonawczego i planu obróbki (karty planowania i tech.) czyli spisu operacji tech. w odpowiedniej kolejności. Korzysta się z zasady koncentracji operacji technologicznej. Planuje się je tak, aby w jednym miejscu na jednej obrabiarce 1 pracownik mógł wykonywać jak najwięcej zabiegów obróbkowych. Sprzyja to lepszemu wykorzystania maszyn i stanowisk.5) Stanowiska robocze ustawione w sposób rodzajowy tzn. oddzielnie każdy rodzaj maszyn. Zakłady prod. jednostkowej zdolne są do wykonywania różnorodnych wyrobów, prac. Produkcja seryjna – odznacza się średnią ilością produkowanych wyrobów, przy czym produkcja danego wyrobu powtarza się, co pewien czas. Proces wytwarzania odznacza się użyciem obrabiarek oprzyrządowania i narzędzi specjalnych, które występują obok uniwersalnych są to obrabiarki o uproszczonej budowie przystosowane do wykonywania określonych operacji tech. W projektowaniu procesów wytwarzania w większym stopniu korzysta się tu z zasady różnicowania operacji tech.- polega ona na tym, że projektuje się operacje proste niekiedy jedno- lub kilkuzabiegowe. Stanowiska obróbkowe ustawione są w gniazda obróbkowe. W mniejszym stopniu występują tu prace ręczne, pracownicy mogą posiadać mniejsze kwalifikacje (mogą to być pracownicy przyuczeni) P.masowa- cechą p.m. jest zastąpienie pracy ludzkiej przez wprowadzenie automatyzacji na każdym etapie wytwarzania. Wyroby wytwarzane są w dużych © www.zie.pg.prv.pl 2 TECHNOLOGIA WYROBU definicje w pigułce ilościach bez przerwy, nie zmienia się nic w konstrukcji wyrobu. Wyroby wytwarzane są w liniach obróbkowych (prod. potokowa).Wykorzystuje się tu obrabiarki zespołowe. Produkcje można podzielić na 1) rodzajową (oddziałową) To najdawniejsza forma prod. obecnie występująca w prod. jednostkowej. Polega ona na tym że poszczególne stanowiska grupowane są oddzielnie wg rodzajów tworząc odziały. W oddziałach grupuje się oddzielnie stanowiska jednego typu. Zaleta jest duża elastyczność zmiany prod. wyrobów i lepsze wykorzystanie stanowisk. Wady to wydłużenie drogi produkowanych wyrobów przy czym droga ta jest dwukrotnie przerywana międzyoperacyjnym składowaniem np. w rozdzielni robót i konieczność zorganizowania dużej powierzchni do magazynowania wyrobów i długi cykl produkcyjny, 2) potokowa (przepływowa) stanowiska ustawione są zgodnie z przebiegiem p. tech. tzn. zgodnie z kolejnością występujących operacji. Można wyróżnić gniazda obróbkowe, linie obróbkowe, prod. zautomatyzowaną w nowoczesnych systemach produkcyjnych. Gniazdo obróbkowe – to zestaw stanowisk do wykonania grupy części tech. podobnych. Przedmioty obrabiane w gnieździe choć podobne tech mogą różnić się kształtem, wymiarami i innymi właściwościami, ale zestaw stanowisk roboczych stanowiących gniazdo obróbkowe musi zapewniać obróbkę danego typu części prawie na gotowo (do montażu). W g.o. muszą być takie stanowiska robocze, które umożliwiają obróbkę części na gotowo lub wyrobu w końcowej postaci. Wadą g.o. jest to że nie wszystkie stanowiska przy obróbce danej części będą wykorzystane trzeba je wtedy obciążyć pracami z zew. Zaletą g.o jest skrócenie drogi produkcji. W zależności od wielkości produkcji w g.o. mogą być obrabiarki: specjalne i uniwersalne. Zwykle połączone są one za pomocą urządzeń transportowych: przenośników rolkowych, taśmowych, podwieszanych, na paletach. Linie obróbkowe – to układ stanowisk roboczych ustawionych zgodnie z przebiegiem p. tech. przy czym nie tylko all elementy p. tech. ale i prod. danego przedmiotu powtarzają się w dokładnie określonym czasie zwanym taktem prod. Zwykle takt wyznacza najdłuższy czas obróbki na danym stanowisku. L. o. są charakterystyczne dla produkcji masowej i wieloseryjnej. Występują w nich obrabiarki uniwersalne ale wyposażone w specjalne uchwyty obróbkowe. Większość stanowisk jest zautomatyzowana i zmechanizowana. Linie obróbkowe mogą być ciągłe (takie, na których wyroby z jednego stanowiska na drugie przechodzą bez planowanych przerw) i przerywane (między stanowiskami są przerwy). L.o. mogą być stałe (w których obrabia się jedną część tzn. nie ma możliwości obróbki innych przedmiotów) zmienne (które choć zostały zaprojektowane do obróbki danej części odznaczają się pewną elastycznością pozwalającą po zastosowaniu przeróbek linii lub po zastosowaniu innych przyrządów obróbkę części podobnych). Obrabiarki uniwersalne – odznaczają się szerokim zakresem parametrów i możliwością wykonywania różnorodnych operacji tech. Stosowane są w jednostkowej i małoseryjnej przy różnorodnym asortymencie wyrobów. pracy prod. Obrabiarki sterowane numerycznie – odznaczają się dużą mocą sztywną i zwartą budową zapewniającą większą dokładność od obrabiarek konwencjonalnych pozwalają na przeprowadzenie obróbki z dużą wydajnością Stosowane są w prod. jednostkowej i małoseryjnej powtarzalnej dla przedmiotów o skomplikowanych kształtach wymagających wielu zabiegów obróbkowych. Spotyka się je również w prod. wielkoseryjnej i masowej gdyż umożliwiają intensywną obróbkę. © www.zie.pg.prv.pl 3 TECHNOLOGIA WYROBU definicje w pigułce Centra obróbkowe-są to obrabiarki sterowane numerycznie wyposażone w magazyn narzędzi. Umożliwiają obróbkę wyrobów w jednym zamocowaniu wieloma różnymi narzędziami pobieranymi z magazynu. Narzędzia wprowadzone są do pracy w kolejności ustalonej planem obróbki Stosowane są w prod. seryjnej powtarzalnej i małoseryjnej Zaletą c.o. jest to że w jednej operacji można obrobić wszystkie powierzchnie oprócz pow. która styka się ze stołem roboczym. Wyroby tak obrabiane odznaczają się dużą dokładnością gdyż obróbka zależy wtedy tylko od dokładności obrabiarki. Wadą c.o. jest to że umożliwiają one pracę w danej chwili tylko jednym narzędziem. Autonomiczne stacje obróbkowe – są to samodzielne stacje wytwórcze w skład których wchodzą obrabiarki sterowane numerycznie i centra obróbkowe wraz z urządzeniami transportowymi, sterującymi, kontrolnymi. Zapewniają one pełną automatyczną pracę stacji bez wspomagania z zewnątrz i bez stałej obecności operatora budowane są dla przedmiotów jednakowych lub różnych, lecz technologicznie podobnych. ASO wyposażone są w roboty przemysłowe które obsługują zasilanie obrabiarki w przedmioty i narzędzia. Elastyczny system produkcyjny – to zestaw obrabiarek sterowanych numerycznie uzupełnionych stanowiskami nienumerycznymi (myjnie maszyny pomiarowe) Wszystkie stanowiska powiązane są ze sobą urządzeniami transportowymi w pełni zautomatyzowanymi- urządzenia te zajmują się zasilaniem stanowisk w przedmioty i narzędzia. ESP umożliwiają automatyczną obróbkę wyrobów na różnych stanowiskach. Stosowane są w prod. seryjnej powtarzalnej Obrabiarki zespołowe – są budowane ze zunifikowanych jednostek napędowoobróbkowych, które produkowane są przez wyspecjalizowane wytwórnie. W zależności od potrzeb obrabiarki te konfigurowane są z potrzebnych zespołów. OZ umożliwiają jednoczesną obróbkę różnych powierzchni wieloma narzędziami. Obróbka taka jest wtedy b. wydajna, bo w tym samym czasie wykonywanych jest wiele różnych zabiegów. Obróbka skrawaniem – to oddzielenie od materiału pewnej warstwy o grubości zwanej naddatkiem obróbkowym. Wyróżniamy: OS wiórową (toczenie wiercenie rozwiercanie frezowanie przeciąganie) gdy naddatek ma postać wióra i ścierną (szlifowanie docieranie dogładzanie oscylacyjne) gdy naddatek jest pyłem. W zależności od osiąganej dokładności i chropowatości powierzchni 2 metody mogą być przeprowadzane jako obróbka zgrubna średniodokładna i dokładna. Rozróżniamy: prędkość skrawania ( ruch główny wymuszający skrawanie może być obrotowy (toczenie wiercenie frezowanie) prostoliniowy (struganie przeciąganie drutowanie). Ruch główny może wykonywać narzędzie (wiercenie frezowanie) przedmiot obrabiany (toczenie). V skrawania podaje się w m/min a w obróbce ściernej w m/sek.). Posuw ft=z*fz*n: p. minutowy ftm/min (frezowanie) p. na obrót fo (ruch posuwowy) mm/min (toczenie wiercenie) p. na skok lub podwójny skok fs (struganie) p. na ząb fz. Głębokość skrawania określa odległość między powierzchnią obrabianą a obrobioną mierzoną w kierunku prostopadłym do nich (w mm).Powstają wióry: odpryskowy (który otrzymuje się podczas skrawania materiałów kruchych: żeliwa brązu aluminium) schodkowy (segmentowy) powstaje podczas skrawania materiałów o średniej twardości średnią V skrawania wstęgowy (ciągły) powstaje przy obróbce materiałów miękkich, ciągliwych: miękkich stali stopów miedzi. Powstawaniu tych wiórów sprzyja duża V skrawania. Wióry wstęgowe często oplatają się wzdłuż narzędzi przedmiotów i części obrabiarki. jest to niebezpieczne gdyż może okaleczyć operatora lub przy automatyzacji spowodować awarię maszyny. Powstawanie w. wstęgowych przeciwdziałamy przez stosowanie łamaczy wiórów które mogą mieć postać specjalnych rowków ukształtowanych wzdłuż krawędzi skrawających lub nakładek na powierzchni natarcia ostrzy skrawających. © www.zie.pg.prv.pl 4 TECHNOLOGIA WYROBU definicje w pigułce Obróbka erozyjna – Wzrasta zastosowanie o szczególnych właściwościach np.: o dużej twardości. Elementom maszyn stawia się szczególne wymagania obróbkowe np. trzeba zrobić otwór o d<1mm lub przedmioty mają skomplikowane przestrzenne kształty np. głowice do tworzyw sztucznych, formy odlewnicze (kokile) w takich przypadkach stosowanie metody wiórowej jest trudne. Musimy zastosować w nich OE polegającą na wyrywaniu cząstek materiału z podłoża. O. elektroiskrowa – wykorzystanie zjawiska wyładowania elekt. między elektrodami rozdzielonymi cieczą nieprzewodzącą prądu el. (nafta).Metoda ta ma zastosowanie przy obróbce otworów kształt. lub otworów o b. małych średnicach. Między elektrodą a obrabianym przedmiotem, które tworzą 1 uk. elektrodowy powstaje wyładowanie w wyniku których następuje silne miejscowe nagrzanie materiału, jego topnienie parowanie i wyrywanie z podłoża. Obrabiarki do tej metody to drążarki elektroiskrowe i oprócz układów zapewniających prąd i naftę wyposażone są w układ kontrolujący zagłębienie się narzędzia w obrabiany materiał. O. elektrochemiczna – zjawisko elektrolizy przenoszenia jonów w elektrolicie pod wpływem prądu elektrycznego. Obróbka ta może być o. bezstykową lub stykową, podczas której zjawiska elektrochem. potęgowane są mechanicznie. Stosuje się ją do obróbki form do tworzyw sztucznych, przecinania trudnoobrabialnych materiałów (węgliki spiekane) Odlewnictwo – Podstawową techniką odlewania jest otrzymywanie odlewów żeliwnych w formach piaskowych formowanych ręcznie. Żeliwo to stop żelaza z węglem o zawartości C 2-4,3%. Cechy żeliwa: daje się łatwo wytwarzać w żeliwniakach, ma dobrą lepkość (dobrze wypełnia formę) , dobrą wytrzymałość, twardość, zdolność do tłumienia drgań (grafit) , małą udarność (pękają pod uderzeniami). Aby wykonać formę odlewniczą piaskową trzeba mieć model odlewniczy, który służy do wykonania w formie odp. zagłębienia, które wypełnione będzie ciekłym metalem. Model odlewniczy odtwarza kształt gotowego wyroby. Występują tu różnice z uwagi na skurcz, pochylenie odlewnicze, naddatki na obróbkę skrawaniem. Skurcz odlewniczy wynosi ok 0,7-2% w zależności od odlewanego stopu metalu. Pochylenie odlewnicze ok 2-7% i promień odlewniczy2-5mm.Aby łatwo można było wyciągnąć model z masy formierskiej, aby forma nie uległa zniszczeniu odlewy odznaczają się dużą niedokładnością i mają pow. zapiaszczone (metal+ piasek) o licznych wadach dlatego należy je dodatkowo obrabiać skrawaniem. Naddatki obróbkowe są dość duże 3-7mm. Wyróżniamy formowanie ręczne i maszynowo. Model obsypujemy masą przymodelową i masą o gorszych wł. potem all przygniatamy. Za pomocą oddzielnych modeli formujemy kanały w które wlewa się ciekły metal. Modele wykonuje się z różnych materiałów:1) do formowania ręcznego z drewna2) do formowania maszynowego z metalu3) z tworzyw sztucznych. Masy formierskie sporządza się z czystego piasku kwarcowego (90% masy) i spoiwa (glinek) trocin pyłu węglowego, żywic syntetycznych. Do formowania ręcznego stosuje się 2 rodz. masy: 1) przymodelową o dobrych właściwościach i dużej wytrzymałości i promieniu, 2) masą wypełniającą o gorszych właściwościach. Masy formierskie wytwarza się w urządzeniach zapewniających przesiewanie spulchnianie uplastycznianie masy. Większą ilość tworzywa stanowi masa zużyta z ybitych form- jedynie kilkanaście % to masa nowa Masa jest ognioodporna, wytrzymała aby nie uległa rozsadzeniu pod wpływem pary wodnej i gazów pyłu węglowego. Formy wykonuje się w skrzynkach formierskich czyli odp. sztywnych metalowych ram bez dna z otworami do ich pozycjonowania i wzajemnego mocowania. Kompletna form mieści się w co najmniej 2 skrzynkach. Jeżeli odlew ma być wew. pusty to forma musi zawierać rdzenie odlewnicze formowane. © www.zie.pg.prv.pl 5 TECHNOLOGIA WYROBU definicje w pigułce Ponadto w formie za pomocą oddzielnych modeli wykonujemy zbiornik wlewowy, kanał odprowadzający, kanały przelewowe ciekłego metalu. W prod. jednostkowej i małoseryjnej formy formuje się ręcznie, a w prod. seryjnej lub wieloseryjnej są produkowane maszynowo. Po zastygnięciu ciekłego metalu w formie podlega ona rozbiciu. Wady odlewów: przestawienie odlewów powstaje na skutek przesunięcia względem siebie różnych części formy. zalewki powstają na skutek uniesienia jednej z części formy na skutek ciśnienia gazów czy ciężaru ciekłego metalu. Jamy skurczowe powstają na skutek wydobywania się pęcherzy z ciekłego metalu i romadzenia w górnej części odlewu żużla i różnych zanieczyszczeń. Prawidłowo zaprojektowana forma powinna przewidywać usunięcie jam skurczowych przez ich odcięcie. Niespawy które powstają na skutek nierównomiernego lub nieciągłego zalewania formy. Są niewidoczne gołym okiem i trudne do wykrycia rentgenem i słabiają formy. Pow. odlewów żeliwnych jest strasznie zapiaszczona dlatego odlewy muszą być oczyszczone przez piaskowanie lub śrutowanie Odlewy poddaje się odprężaniu przez wygrzewanie w podwyższonej temp. tak aby usunąć z nich naprężenia wew. powstałe podczas krystalizacji i stygnięcia odlewów. Duże odlewy odpręża się przez opukiwanie lub działanie ultradźwiękami. Po oczyszczeniu pow. odlewów usuwamy przez szlifowanie zalewki, odlewy, guzy. Potem się je maluje. Nowocześnie odlewa się do form metalowych. Formy takie można zalewać grawitacyjnie wtedy nazywamy je kokilami. W prod. wieloseryjnej i masowej stosuje się maszyny odlewnicze do zalewania form metalowych pod wysokim ciśnieniem do 300MPa. Odlewy tak spawane odznaczają się dużą dokładnością i wysoką jakością. Dokładność jest tak duża że nie wymagają one żadnej dodatkowej obróbki dostajemy gotowy wyrób do montażu. Odlewa się w łaszczach stopy aluminium, metali lekkich i kolorowych, brązy mosiądze. Można też odlewać do form wirujących: odlewanie do form metalowych-odlewanie odśrodkowe w formach metalowych stosowane jest do odlewów w postaci brył obrotowych, w którym dokładnemu ukształtowaniu podlegają pow. zewnętrzne, apow. w e w . j e s t k s z t a ł t o w a n a s w o b o d n i e . W t e n s p o s ó b k s z t a ł t u j e m y t a r c z e i tuleje. Odlewanie pod ciśnieniem odśrodkowym w formach piaskowych stosowana jest w prod. wielkoseryjnej do odlewania przedmiotów o masie 5 kg. Stosuje się tutaj formy piaskowe z wieloma gniazdami na odlewy. Wszystkie gniazda są na raz wypełnione ciekłym metalem który jest podawany specjalnym kanałem do środka formy. Dzięki sile odśrodkowej formy takie są wypełnione ciekłym metalem a odlewy odznaczają się dobrą jakością posiadają o wiele mniej wad odlewniczych w stosunku do odlewów otrzymywanych w formach piaskowych tradycyjnych. Obróbka plastyczna Metale i ich stopy mają budowę krystaliczną. Większość z nich krystalizuje w sieciach regularnych przestrzennie centrycznie lub płaskocentrowanych lub w sieci heksagonalnej. Metale i stopy metali tworzą polikryształy czyli składają się z wielu pojedynczych monokryształów (ziaren) o różnej orientacji przestrzennej, na granicach których osadzają się zanieczyszczenia i wtrącenia niemetaliczne. Kryształy metali mogą zawierać liczne wady np.: -wakanse, -atomy międzywęzłowe, -atomy zastąpione, -dystrakcje, których występowanie umożliwia (i wykorzystuje się to) obróbkę plastyczną Po przyłożeniu sił do metali początkowo występują w nich odkształcenia sprężyste, których cechą jest nietrwałość oraz możliwość pewnej zmiany objętości kryształów © www.zie.pg.prv.pl 6 TECHNOLOGIA WYROBU definicje w pigułce Po przekroczeniu odpowiednio dużej wart. sił w metalach powstają naprężenia, które jeżeli przekroczą granicę plastyczności wywołują trwałe OP. Cechą metali odkształconych plastycznie jest to, że nie zmienia się ich objętość. Praktyczna realizacja obróbki plastycznej jest możliwa dzięki różnym defektom budowy krystalicznej. Pod działaniem obciążeń prowadzą one do wystąpienia zjawiska poślizgu polegającego na przemieszczaniu się względem siebie całych warstw metalu. Początkowo poślizg wyst. stosunkowo łatwo tzn. do wywołania odkształceń plastycznych nie potrzeba dużych sił. Jednak w miarę wzrostu obciążenia i postępu obróbki w materiale rośnie liczba różnych defektów budowy, tak że wzajemnie sobie przeszkadzają. Prowadzi to do następnego mechanizmu, chcąc wywołać większe odkształcenie plastyczne musimy przykładać coraz większe siły. Zjawisko to nosi nazwę UMOCNIENIA. Odkształcenie plastyczne polikryształów polega na występowaniu 2 zjawisk: Odkształceń plastycznych poszczególnych ziaren i przemieszczaniu wzajemnego ziaren. Zjawiska te prowadzą do powstawania struktury ukierunkowanej z ziarnami wydłużonymi. Takie struktury nazywamy ZGNIOTEM. Metale silnie umocnione i ze zgniotem są mało podatne na odkształcenia plastyczne. Można im przywrócić pierwotne właściwości plastyczne przez ogrzanie do odpowiednio wysokiej temp. Zajdą wówczas 2 zjawiska: – podczas którego odbudowuje się częściowo struktura 1. Zdrowienie (nawrót) metali i ulegają znacznemu obniżeniu (zmniejszeniu) naprężenia własne (wewn.) 2. Rekrystalizacja polegająca na całkowitej odbudowie struktury wewn. materiału jako odmiał przed przeróbką plastyczną, oraz całkowitym usunięciu naprężeń wewnętrznych (własnch). Kryształy (ziarna) metali po rekrystalizacji przyjmują pierwotne kształty i wymiary. Kształcenie plastyczne ( im większe odkształc. Plast. Tym mniejsza temp. Rekrystalizacji). Dla większości stopów temp. ta zawiera się w granicach 650 – 800 st. C. Obróbkę plastyczną można wykonać na zimno lub na gorąco. Podstawowe znaczenie ma tutaj temp. rekrystalizacji. Obróbka plast. na zimno to taka, którą wykonuje się w temp. niższych od temp rekrystalizacji, zaś obróbkę na gorąco przeprowadza się w temp. wyższych od temp. rekrystalizacji. Przedmioty (wyroby) kształtowane na zimno odznaczają się umocnieniem i zgniotem , posiadają dużą wytrzymałość, takiej obróbce poddaje się jednak tylko przedmioty nie wymagające dużych odkształceń plastycznych. Przedmioty kszt. na gorąco odznaczają się dużą zmianą kształtu ale nie są umocnione, niemniej fakt przeprowadzenia obróbki plastycznej korzystnie wpływa na ich właściwości użytkowe (wytrzymałościowe). Przedmioty (wyroby) kształtowane plastycznie stosowane są przez konstruktorów w przypadku przenoszenia dużych obciążeń dynamicznych lub dużych obciążeń zmęczeniowych. Wykonuje się z nich np. - wały napędowe,- wały wykorbione,- koła zębate (zęby) KUCIE – polega ono na OP metali przez zgniatanie naciskiem wywieranym uderzeniowo (kucie na młotach) lub statycznie (kucie na prasach lub wałkach kuźniczych). © www.zie.pg.prv.pl 7 TECHNOLOGIA WYROBU definicje w pigułce W wyniku kucia otrzymujemy półfabrykat (surówkę) określonego przedmiotu lub gotowy do montażu przedmiot. Produkty otrzymywane przez kucie nazywane są odkuwkami. Zwykle kucie wykonuje się na gorąco lub na zimno ( kalibrowanie). Kucie może być wykorzystywane jako swobodne lub matrycowe (foremkowe).Odkuwki swobodne stosuje się na ściśle obciążone części maszyn, które wytwarza się jednostkowo lub małoseryjnie. Odznaczają się one małą dokładnością, która zależy od użytych narzędzi i umiejętności kowala. Odkuwki maszynowe stosuje się w produkcji seryjnej wieloseryjnej, cechuje je duża dokładność, która zależy od matrycy. Cechą wspólną odkuwek jest to że umożliwiają one równomierne rozłożenie naddatku na obróbkę skrawaniem. Obróbka odkuwek jest krótka, powstają podczas niej mniejsze straty materiałowe. Mamy do czynienia z mniejszym zużyciem narzędzi i obciążeniem obrabiarek, niż gdy części maszyn wykonywane byłyby z innych półfabrykatów np. prętów walcowanych. Odkuwki zwłaszcza matrycowe, umożliwiają równomierne rozłożenie naddatków na obróbkę skrawaniem. Walcowanie jest to głównie proces służący do otrzymywania wyrobów hutniczych w postaci prętów o różnych przekrojach, blach, płaskowników lub kształtowników o różnych przekrojach. Walcowanie polega na odk. pl. materiałów pomiędzy walcami napędzanymi przez specjalne układy. Podczas walcowania zmienia się zarówno przekrój poprzeczny materiału jak i jego długość. Układy walców mogą być różne np. DUO, TRIO. TŁOCZENIE Jest techniką OP w której wyroby kształtuje się z półfabrykatów hutniczych w postaci blach lub płaskowników. Najczęściej tłoczenie wykonuje się na zimno. Podczas obróbki odkształcenie plastyczne zachodzi praktycznie w dwóch kierunkach – grubość materiału nie zmienia się. Odmiany tłoczenia: 1. Cięcie – polegające na rozdzieleniu materiału. Jeżeli wykonywane jest za pomocą odp. Przyrządów to nazywane jest wykrawaniem. 2. Gięcie – polega na zmianie kształtu blach lub płaskowników wzdłuż linii prostej. 3. Ciągnienie – polega na przepychaniu materiału za pomocą stempla do odpowiednio ukształtowanej matrycy. Umożliwia otrzymywanie przedmiotów „przestrzennych” np. naczyń, garnków, itp. TŁOCZENIE wykonuje się na prasach (korbowych, mimośrodowych). Jest to technika kształtowania bardzo wydajnego. Stosowana w produkcji wielkoseryjnej, seryjnej i masowej. Niektóre odmiany tłoczenia zapewniają bardzo dużą dokładność ob. przedmiot., taką, że nie potrzebna jest już obróbka skrawaniem. Większość technik tłoczenia daje się zautomatyzować. CIĄGNIENIE jako metoda OP polega na ciągnieniu lub przepychaniu materiałów hutniczych w postaci prętów lub drutów przez ciągadło („oczko”) lub pomiędzy obracającymi się walcami. Wykorzystuje się tutaj odk. pl. które zachodzi w trzech kierunkach, tzn. zmienia się zarówno przekrój poprzeczny materiału, jak i długość. Tak otrzymuje się pręty i druty o dowolnych przekrojach, które półfabrykatami do obróbki innych przedmiotów mogą być wyrobami gotowymi, np. pręty lub druty ciągnione. Przez ciągnienie otrzymuje się cienkie druty i struny. Wymaga to wykonania wielu ciągów. Ponieważ jeden ciąg zmniejsza przekrój poprzeczny w granicach do 30% (dla ciągów kalibrujących w do 10%) , a jednocześnie mamy do © www.zie.pg.prv.pl 8 TECHNOLOGIA WYROBU definicje w pigułce czynienia z obróbką plastyczną powodującą umocnienie materiału, to duża zmiana przekroju poprzecznego wymaga kilku ciągów pomiędzy którymi powinno się wykonać żarzenie pośrednie . Polega ono na ogrzaniu materiału palnikami do temp. 700-800 st. C w celu usunięcia zgniotu i tym samym przywrócenia materiałowi właściwości plastycznych. Druty sprężynowe i struny przeciąga się w ostatnich ciągach na zimno. SPAJANIE W procesach spajania połączenie tworzy się na skutek wystąpienia sił międzycząsteczkowych wiążących łączone metale, co uzyskuje się w wyniku wystąpienia dwóch czynników: Wysokiej temp. oraz wzajemnego docisku łączonych elementów. W spajaniu, wykorzystuje się oba te czynniki lub każdy z osobna. Do spajania zaliczamy: SPAWANIE Jest to proces, w którym głównym czynnikiem jest wysoka temp. powodująca stopienie metalu łączonych części zazwyczaj z udziałem dodatkowego spoiwa o zbliżonym składzie chemicznym i zbliżonej temp. topnienia. W zależności od sposobu wytwarzania wysokiej temp. mamy spawanie gazowe, elektryczne, także laserowe. Spawanie gazowe – w spawaniu gazowym wysoką temp. uzyskuje się przez spalanie acetylenu w strumieniu powietrza i tlenu. Acetylen doprowadza się do palnika ze specjalnej sieci lub pobiera się go z butli stalowych. Temp. płomienia palnika gazowego jest nieduża i wynosi ok. 2000 st. C. Odmianą spawania ale o odmiennym charakterze jest cięcie termiczne, które stosuje się do przecinania głównie stali nawet o grubości do 1 m. Spawanie elektryczne. W spawaniu tym wysoką temp. 3000-6000 st. C uzyskuje się na skutek jarzenia łuku elektrycznego pomiędzy elektrodą a łączonymi elementami, które tworzą obwód elektryczny prądu stałego lub przemiennego. Łuk elektryczny powstaje prze chwilowe zetknięcie elektrody z łączonymi elementami i następnie szybkie odsunięcie elektrody. Łuk elektryczny powoduje powstanie w spawanym materiale „jeziorka” spawalniczego, którego istnienie jest warunkiem prawidłowego przebiegu procesu. S el może być z udziałem dodatkowego spoiwa , które topi się w łuku elektrycznym lub bez dodatkowego spoiwa w którym spoina powstaje na skutek topienia samej elektrody. Do wytworzenia wysokiej temp. spawania elektrycznego potrzebne są prądy o natężeniu dochodzącym do kilku tyś. Amperów, dla których napięcie wynosi kilkanaście lub kilkadziesiąt Voltów. Takie prądy wytwarza się przez transformatory, prądnice lub przetwornice spawalnicze. Urządzenia te zapewniają właściwe warunki żarzenia łuku, który musi być trwały bez tendencji do gaśnięcia. W czasie spawania są b. gwałtowne zmiany prądu i napięcia i urządzenia będące źródłami prądu zapewniają stałość warunków prądowych. W wysokiej temp. krzepnące jeziorko spawalnicze jest narażone na szybie utlenianie. Metal zawierający wtrącenia niemetaliczne w postaci tlenków jest kruchy i odznacza się tendencją do pękania dlatego stosuje się ochrony spoin przed utlenianiem przez osłonę gazową lub spawanie łukiem krytym pod topnikiem. Osłonę gazową można uzyskać przez spawanie elektrodą otuloną lub przez spawanie w osłonie dostarczonego gazu do strefy spawania, np. osłonie argonu, helu, CO2, itp. Spawanie w osłonie gazów ochronnych, które podawane są specjalną dyszą stosowane jest do spawania konstrukcji z stopów aluminium, gdyż aluminium jest bardzo wrażliwe na kruche pękanie na skutek wtrąceń tlenków. Wykorzystuje się tutaj nietopliwą elektrodę wolframową do żarzenia łuku elektrycznego. Spoina powstaje na skutek topienia pałeczki spawalniczej wprowadzonej do łuku elektrycznego. © www.zie.pg.prv.pl 9 TECHNOLOGIA WYROBU definicje w pigułce W spawaniu łukiem krytym pod topnikiem elektroda ma postać drutu lub płaskownika, które odwijane są z bębna. Obok nich z dyszy zasypywany jest topnik w postaci ziarnistej, który przykrywa zarówno łuk elektryczny, jak i jeziorko spawalnicze nie dopuszczając do kontaktu z powietrzem. Dodatkową ochronę otrzymuje się na skutek topnienia topnika, który tworzy szklistą powłokę, nieprzepuszczalną dla powietrza na powierzchni spoiny. Proces tego spawania jest łatwo zautomatyzować i często stosowany jest w łączeniu blach w przemyśle okrętowym. ZGRZEWANIE charakteryzuje się znacznym wzajemnym naciskiem łączonych części, który jest zasadniczym czynnikiem powodującym powstawanie połączenia. W większości przypadków stosuje się również dodatkowo wysoką temperaturę powodującą wystąpienie stanu plastycznego łączonych materiałów. W ogólnej budowie maszyn stosuje się dwie odmiany zgrzewania: iskrową i zwarciową. W obu metodach zgrzewania łączone elementy mocuje się w specjalnych uchwytach, służących do ich wzajemnego docisku. W metodzie zwarciowej powierzchnie łączone muszą być dokładnie obrobione. Po dociśnięciu powierzchni do siebie następuje włączenie prądu, który w miejscu styku powoduje wytworzenie wysokiej temp. powodującej uplastycznienie materiału. Dociśnięcie materiałów do siebie powoduje dyfuzję cząstek i częściowe spęcznienie w miejscu połączenia. Po ostygnięciu otrzymuje się trwałe połączenie. Ten sposób łączenia stosowany jest do niedużych elementów o przekrojach najwyżej kilkuset mm2. W zgrzewaniu iskrowym powierzchnie łączone nie muszą być dokładnie obrobione a nawet pożądana jest pewna chropowatość powierzchni. Prąd włącza się przed dociskiem elementów do siebie. W chwili styku pomiędzy elementami powstają iskry elektryczne powodujące topnienie i uplastycznienie materiału. Zgrzewanie to ma szersze zastosowanie od zgrzewania zwarciowego. Można w ten sposób łączyć elementy o dowolnym przekroju, nawet do kilkudziesięciu tysięcy mm2. Stosuje się także zgrzewanie tarciowe. Elementy łączone mocuje się w uchwytach. Jeden z elementów wprowadza się w ruch obrotowy i dociskając go jednocześnie do drugiego elementu nieruchomego. W miejscu łączenia na skutek tarcia powstaje wysoka temp. powodująca trwałe połączenie. Ponieważ na skutek ruchu obrotowego tlenki i inne zanieczyszczenia zostają wyrzucone na zewnątrz miejsce połączenia odznacza się dużą czystością, a zgrzeina ma budowę prawie identyczną z materiałem rodzimym. W ten sposób łączy się np. czopy wałów oraz trzonki zaworów silnikowych. Elementy w postaci blach łączy się różnymi metodami zgrzewania oporowego, które ma wiele odmian np. punktowe, garbowe, liniowe. W zgrzewaniu punktowym blachy wprowadza się pomiędzy dwie elektrody dociskające blachy do siebie. Po dociśnięciu włącza się prąd elektryczny o znacznym natężeniu ok. 10 tyś Amperów. W miejscu styku powstaje jeziorko, które po zastygnięciu tworzy trwałe połączenie. Zgrzewanie trwa ułamki sekund. Moc urządzeń do tego zgrzewania wynosi kilka kW. W czasie powolnego nagrzewania stali po przejściu przez temp. ok. 723 st. C następuje przemiana perlitu w austenit polegająca na rozpuszczeniu fermentytu w ferrycie. Przy powolnym chłodzeniu stali następuje odwrotna przemiana fazowa austenitu w perlit. przemiany fazowe są przemianami dyfuzyjnymi wymagającymi przegrupowania atomów sieci krystalicznej stąd dla ich wyjścia potrzebny jest długi czas - wymusza powolne nagrzewanie / studzenie. Oprócz przemian fazowych w stalach zachodzą zmiany w wielkości ziarna. Po przekroczeniu temp. 723 st. C powstają drobne ziarna austenitu niezależnie od wielkości ziaren perlitu. Przy dalszym zwiększaniu temp. austenitu następuje zanik perlitu oraz ich łączenie prowadzące do rozrostu. Opisane przemiany nie zachodzą jednak przy chłodzeniu stali. Z dużych ziaren austenitu otrzymamy duże ziarna perlitu a z drobnych ziaren austenitu drobny perlit. Zwykle staramy się wykonywać części ze stali drobnoziarnistej, które odznaczają się wielką wytrzymałością, plastycznością i udarnością. Opisane przemiany fazowe i zmiany wielkości ziaren występują tylko przy powolnym nagrzewaniu i chłodzeniu. Jeżeli stale chłodzimy z dużą szybkością np. w wodzie lub oleju z szybkością większą od szybkości krytycznej to opisane zjawiska nie zdążą zajść i austenit ulega bezdyfuzyjnej przemianie w martenzyt. Martenzyt odznacza się dużą twardością oraz © www.zie.pg.prv.pl 10 TECHNOLOGIA WYROBU definicje w pigułce sprężystością. Jego twardość wynosi 60-65 HRC (ferryt ok. 20 i mniej HRC) Przemianę austenityczną-martenzytyczną wykorzystuje się podczas hartowania stali. Hartowanie stali polega na jej nagrzaniu do wysokiej temp. (800-900 st. C) wytrzymaniu w tej temp. aby zaszła pełna przemiana perlitu w austenit a następnie na szybkim schłodzeniu. Celem hartowania jest zwiększenie twardości stali, nadaniu jej dużej wytrzymałości i sprężystości. Stal hartowana oprócz dużej twardości i sprężystości odznacza się dużą kruchością i skłonnością do pęknięć, na skutek powstania w czasie hartowania dużych naprężeń wewn. dlatego chcąc pozbyć się tych negatywnych skutków hartowania, stale po hartowaniu zwykle poddaje się dodatkowej obróbce cieplnej przez odpuszczenie. W zależności od temp. odpuszczania mamy odpuszczanie: Niskie – polegające na wygrzewaniu stali w temp. 150-250 st. C. Odpuszczanie średnie w temp. 350 – 450 st. C. Odpuszczanie wysokie w temp > 500 st. C < 723 st. C. Obróbka cieplna – polegająca na hartowaniu stali oraz średnim lub wysokim odpuszczaniu nazywana jest ulepszaniem cieplnym. Celem takiej obróbki jest uzyskanie korzystnego zestawu właściwości, z jednej strony twardości, wytrzymałości i sprężystości, a z drugiej strony plastyczności i udarności. Ulepszanie cieplne stali zapewnia uzyskanie twardości 27-40 HRC. W przypadku gdy chcemy zahartować tylko warstwę powierzchniową a rdzeń ma pozostać miękki plastyczny wtedy stosujemy hartowanie powierzchniowe. Można to uzyskać poprzez hartowanie indukcyjne polegające na tym , że przedmiot umieszczamy w polu elektromagnetycznym wzbudzonym przez prąd o wysokiej częstotliwości. W przedmiocie płyną wtedy prądy przypowierzchniowe tzw. prądy wirowe powodujące nagrzanie warstwy wierzchniej. © www.zie.pg.prv.pl 11
