1

Szchenyi Istvn Egyetem Mszaki Tudomnyi Kar

Anyagismereti s Jrmgyrtsi Tanszk

Anyagvizsglat II. Tantrgy kdja: T_AJ44 MM T_AJ57 GE Szak, szakirnyok: Mszaki Menedzser Szak,

Minsgbiztostsi szakirny

Gpszmrnk Szak Minsgirnytsi szakirny

Kzirat (Elads kivonatok)

sszelltotta:

Csizmazia Ferencn dr.

A kzratban az N_AJ01 , N_AJ06 s az N_AJ 29 tantrgyak anyagai is felhasznlsra kerltek

A felhasznlt anyagok szerzje:

Dr. Czinege Imre

2

Anyagkrosodsok s vizsglatuk Az anyagok technikai alkalmazsuk sorn szmos olyan hatsnak vannak kitve, amelyek mkdsket s lettartamukat htrnyosan befolysolja, azaz anyagkrosodst idz el. A krosods bekvetkezhet : terhels hatsra termikus hatsra tribolgiai hatsra (kops) korrzis hatsra besugrzs hatsra

Anyagkrosodsok. Kops

A kops az egymssal rintkez anyagok relatv elmozdulsakor fellp srlds miatt kvetkezik be. A kops lnyegben a szilrd anyagok felletnek anyagvesztesge, amelyet kizrlag vagy esetleg ms ignybevtellel trsult mechanikai ignybevtel okoz.

Kopsllsg

A kopsllsg nem anyagjellemz, az mindig egy egymson elmozdul rendszer jellemz mutatja. A kops az rintkez felletek kztt a srldsi energia talakulsa s az anyagban val elnyeldse kzben az erhats rvn ltrejtt kapcsolat kvetkezmnye.

1. bra

A kopst elidz mechanizmusok

Felleti kifrads Abrzi Kemiszorpci Adhzi

3

A felleti kifrads az idben vltoz, tbbszr ismtld ignybevtel hatsra jn ltre s a felleten repedsek, kitredezsek kialakulst eredmnyezi. Az abrazv kops a kt fellet egyenetlensge, felleti rdessge kvetkezmnyeknt kialakul mikroforgcsok, szemcsk levlsa.

2. bra Az abrazv kops elve

Anyagkrosods. Trs A trs a szerkezeti anyag makroszkpos sztvlsa, amely mechanikai ignybevtel, terhels hatsra kvetkezik be. Minden trsi folyamat hrom rszre bonthat:

a repeds keletkezsre, a repeds nvekedsre s a repeds terjedsre.

A repeds terjedse lehet: Stabil, lass, ebben az esetben a repeds terjedshez kls energia bevitele szksges, vagy instabil, gyors (hangsebessggel), ilyenkor igen kis energia-bevitel vagy a rendszerben trolt energia hatsra is terjed a repeds. A trst megelzheti jelents kplkeny alakvltozs, vagy a trs ridegen, csekly kplkeny alakvltozs vagy kplkeny alakvltozs nlkl kvetkezhet be. A kemiszorpci akkor jn ltre, ha a mechanikai ignybevtel vegyi hatssal prosul. A felleten a vegyi folyamattal kialakul rteg knnyen levlik s gyorstja a kopst. Az adhziv kops az sszenyomd felletek egyenetlensgei (rdessgcscsai ) kztt kialakul helyi mikrosszehegedsek kvetkezmnye.

3. bra Adhezv kops elve

Az anyagok terhelssel szembeni viselkedse fgg:

az anyagtl a terhels nagysgtl

4

az llapottnyezktl (hmrsklet, feszltsg llapot, ignybevtel sebessge)

Milyen lehet a trs? Erszakos Kifradsi H hatsra bekvetkez

Az erszakos trs lass, statikus vagy gyors dinamikus ignybevtel hatsra, egyrtelmen mechanikai tlterhels hatsra jn ltre. Lehet: kplkeny vagy szvs ill. rideg. A kifrads, idben vltoz s sokszor ismtld ignybevtel hatsra bekvetkez krosods, amely, akkor is trst eredmnyezhet, ha a terhel feszltsg az anyag folyshatra alatt van, gy makroszkpos mretekben marad alakvltozst sem eredmnyezhet.

4. bra Fradt tret

A fradt tret kt rszbl, egy kagyls, barzdlt s egy szemcss ridegen trt rszbl ll.

Az anyagkrosodsok kztt a kifrads lnyeges, mert a trsi kresetek kb 70-80 %-a a kifradssal kapcsolatos. A jrmveknl ez az arny tbb is lehet! Az anyag kifradsa trsknt jelentkezik, de a kifrads folyamata legszorosabban a kplkeny alakvltozssal kapcsolatos.

A kifradsnl hrom rszfolyamatot klnbztethetnk meg: - repeds keletkezs - repeds terjeds (lass) - instabil repeds terjeds, trs Az ismtelt ignybevtelnl a feszltsg ltalban kisebb, mint a folyshatr

5

5. bra Szerkezeti acl elvi Whler grbje

Az brzols megknnytsre a trshez tartoz ismtlsek szmt logaritmikus lptkben tntetjk fel. A Whler grbe kt jl elklnthet szakaszbl ll. Az els ferde, meredeken es szakaszt lettartam szakasznak, a vzszintes rszt, pedig kifradsi szakasznak nevezzk. A kt egyenes acloknl 2 - 5. 106 ignybevtelnl metszi egymst. Kifradsi hatrra kell mretezni minden olyan esetben amikor a vrhat lettartam sorn az ismtlsek szma meghaladja a 107 rtket pl. turbina tengely, de ha az ignybevtelek szma kisebb, pl. egy daru llvnyt felesleges a kifradsi hatrra mretezni. Ilyenkor adott szm ismtlshez tartoz feszltsget hatrozunk meg. Nagyon fontos megjegyezni, hogy nem minden anyagnak van kifradsi hatra. Alumnium tvzetek, savll aclok, nagyszilrdsg aclok esetben a Whler grbe msodik szakasza nem vzszintes , gy kifradsi hatr nem rtelmezhet. A trssel szembeni biztonsg nvelhet, ha a mrsek eredmnyeit matematikai statisztikai mdszerekkel dolgozzuk fel. A mrsi eredmnyeket matematikai statisztikai mdszerekkel kirtkelve adott trsi illetve tllsi valsznsggel adhatjuk meg az adott terhelshez tartoz ismtlsi szmot. A matematikai statisztikai kirtkelshez sok, feszltsgszintenknt legalbb 10 prbatest szksges. A 6. bra klnbz trsi valsznsghez tartoz Whler grbket mutat.

6. bra A szerkezeti anyagok kifradsa nagyon sok tnyeztl fgg. A befolysol tnyezket kt nagy csoportba oszthatjuk.

6

Ezek: - a terhelstl, kls krlmnyektl fgg tnyezk - a darabtl fgg tnyezk A befolysol tnyezk kzl a leglnyegesebb fellet hatst emeljk ki, azrt mert a fradt trs csrja a fellet. A darab felletn lv hibk, repedsek, feszltsg koncentrtorok elsegtik a darab kifradst. A fellet megmunklsnak is lnyeges szerepe van. A 7. bra mutatja, hogy minl durvbb a fellet - minl nagyobbak a feszltsgkoncentrtorknt hat rdessg cscsok- annl kisebb a kifradsi hatr. De fontos megjegyezni, hogy a felleti megmunkls hatsa a nagyszilrdsg aclok esetben sokkal erteljesebb

7. bra A felleti megmunkls hatsa klnbz szilrdsg aclok kifradsi hatrra

A klnbz mechanikus felleti kezelsek, amelyek a darab felletnek kzelben nyomfeszltsget eredmnyeznek pl. a fellet grgzse, szemcseszrs, srtezs stb. a kifradsi hatrt nvelik. Szintn jelentsen javtjk a fradsi tulajdonsgokat a felleti hkezelsek pl. a bettedzs , de klnsen a nagyon vkony, kemny felleti krget biztost nitridls ill. nikotrls.

Trs magasabb hmrskleten A trs magasabb hmrskleten mechanikai s hignybevtel egyttes hatsra jn ltre. Lehetsges : A repeds kpzds az anyagnak egy rszn nem megfelel hevts vagy hts hatsra, de lehetsges krosods magasabb hmrskleten bekvetkez kifrads is, mivel a hmrsklet ingadozs, s az azzal egytt jr vltakoz htguls, hfeszltsg pl. melegalakt vagy nt szerszmok stb. esetben a fellet sszerepedezsvel jr termikus kifradshoz vezethet.

7

A nvelt hmrskleten vltakoz hfeszltsgnek kitett berendezseknl el fordulhat olyan krosods , amelyek oka a szerkezeti elemek a hmrsklet vltozsakor gtolt htgulsa vagy zsugorodsa.

regeds, besugrzs regedsnek azokat az anyagban lezajl kedveztlen folyamatokat rtjk, melyek hosszabb id alatt a szerkezeti anyag tulajdonsgainak megvltozshoz vezetnek. Az regeds oka lehet , bels, az anyag instabil llapota pl. relaxci, a feszltsgek fokozatos cskkense, a kmiai sszettel, a molekulaszerkezet megvltozsa, szvetvltozsok. Ilyen pl. a kplkenyen kismrtkben alaktott aclok alaktsi regedse vagy az aclokban oldott nitrogn, ami a szvssg jelents cskkenst eredmnyezi. Az regedst elidzik kls tnyezk is pl. hmrskletvltozs, ibolyntli sugrzs. A nagyenergij , ionizl sugrzs, nveli az anyag bels energiaszintjt, pontszer anyaghibkat hoz ltre, s jelentsen lecskkenti a szvssgot. Az ionizl sugrzs hatst a kis C tartalm aclra a 8. bra mutatja.

8. bra Ionizl sugrzs hatsra

bekvetkez anyagkrosods (0,2 %C tartalm acl)

a. a mechanikai jellemzkre (Rm,

Rp0,2, A s e, egyenletes nylsra. b. a szvssgra (KCV)

A polimerek a vzfelvtel hatsra duzzadnak, kiszradskor zsugorodnak. A folyamat hiszterzist mutat, s regedshez vezet, hasonlan, mint az elsznezds vagy fakuls, ami a polimerben zajl kmiai folyamatok pl. oxidci, amit stabiliztorokkal lehet cskkenteni. A kermik esetben az regeds pl. az ptanyagok esetben valamely komponens kivlsa az un kivirgzshoz vagy kiizzadshoz azaz mllshoz vezet.

Hmrskleti elridegeds A hmrskleti elridegeds oka, hogy a hmrsklet cskkensvel n az anyag folyshatra, s cskken a ridegtrst okoz trsi feszltsg nagysga. Az anyag akkor vlik ridegg, amikor a trsi feszltsg kisebb vlik a folyshatrnl, vagyis a trs kplkeny alakvltozs nlkl kvetkezik be.

8

9. bra Klnbz anyagok KV tmunkja a

hmrsklet fggvnyben

Alaktsi regeds Alacsony C-tartalm aclok hidegalaktst kveten jn ltre, amikor a darabot szobahmrskleten vagy kiss magasabb hmrskleten kezelik. Ekkor az intersztcis tvz atomok (C, N, H, B) a diszlokcik krnyezetben sszegylve blokkoljk azok mozgst s az acl elridegedst okozzk. Ez a fajta krosods elfordulhat alaktott lemezekben s hegesztett ktsek hhatsvezetben is.

Kszs relaxci A szerkezeti anyagokbl kszlt alkatrszek igen sok esetben a szobahmrskletnl magasabb hmrskleten zemelnek. A viselkeds jellemzsre bevezethetjk a homolg hmrsklet sklt, amelynek kezd pontja az abszolt nulla fok (0 K ), msik vgpontja a szerkezeti anyag olvadspontja K-ben kifejezve. A legtbb fm, polimer kb. 0,5 x T olvads pont alatt un. "hideg" viselkedst mutat azaz a hmrsklet cskkensvel cskken az alakvltoz kpessg, az anyag ridegedik, fltte pedig a szilrdsg cskkensvel, az alakvltoz kpessg nvekedsvel szmolhatunk. Ezen hmrsklet fltt megfigyelhet a kszs, ami lland terhels hatsra bekvetkez folyamatos alakvltozst jelent, s a terhels nagysgtl fggen elbb, vagy utbb trshez vezethet. Az alacsony olvadspont fmek s a polimerek mr szobahmrskleten ksznak. A polimerek korbban mr ismertetett viszkoelesztikus viselkedsvel magyarzhat a relaxci, ami lland nagysg alakvltozs esetn bekvetkez feszltsg cskenst jelent.

Korrzi A korrzi kmiai vagy elektrokmiai folyamatok kvetkeztben ltrejv krosods,mely a korrzis kzeg s a szerkezeti anyag kztt zajlik le. A korrzis folyamatokban a legnagyobb krokat a fmek korrzija okoz. A fmek a termszetben nemfmes elemhez kttt formban pl. oxidok, szulfidok stb., fordulnak el. A kohszati folyamatok sorn energia befektetssel rhet el a fmes alakra redukls, ami egy magasabb energia szint llapotot jelent. A fmek termszetes krlmnyek kztt

9

arra trekszenek, hogy visszalltsk az eredeti llapotot, ez kmiai s elektrokmiai folyamatokkal trtnik, s eredmnye a korrzi. Azok a fmek amelyek ilyen hajlandsgot nem mutatnak a nemesfmek (a termszetben tiszta llapotban is elfordulnak pl. Cu, Au , Ag Pt) . Azok a fmek, amelyek nagy hajlandsgot mutatnak, hogy elektronleads mellett pozitv ionknt oldatba menjenek a kevsb nemes fmek. A fmek oldatbameneteli hajlandsgt az oldsi potencil fejezi ki. A fmeket oldsi potencijuk szerint sorba rendezhetjk. Minden elem a sorban utna elhelyezkedt kpes kiszortani vizes oldatbl. Az oldsi potencilsorban a hidrognhez viszonytott helyzet szerint beszlhetnk a hidrognnl kevsb nemes, s nemesebb fmekrl. A korrzi mint kmiai s elektrokmiai folyamat A korrzis folyamatok sorn lejtszd kmiai reakcik szerint a korrzis folyamatok kt f vltozatt klnbztetjk meg.Ezek: - Hidrogn fejldssel - Oxign fogyasztssal jr folyamatok. A hidrognfejldssel jr kmiai folyamatok A szkebb rtelemben vett korrzis folyamatok sorn a vizes oldatokkal rintkez fmfelletekrl fmionok lpnek t a vizes oldatba. A hidrognnl kevsb nemes fmek pH < 7 savas oldatokban kpesek a hidrognt kiszortani, gy az olddsuk H2 fejldse mellett trtnik. A reakci sebessge az oldat H+ ionkoncentrci, teht a pH fggvnye. A folyamat ltalnos egyenlete:

Me + 2H+ Me++ + H2 Itt egy elektrokmiai folyamatrl van sz, amely az andon lejtszd oxidcibl ( a megtmadott fm oxidcija) s az elektrolitknt hat korrzis kzeg redukcijbl tevdik ssze. (10. bra)

10. bra Hidrognfejldssel jr korrzi, a Zn korrzijn

bemutatva

Oxignfogyasztssal jr korrzi Ha a vizes oldatban a H+ ion koncentrci alacsony, akkor a korrzit jelent kmiai reakci

Me + 2 H2O + O2 2 Me (OH)2 2 Me++ + 4 OH-

kmiai egyenlettel rhat le. Ilyen mechanizmussal olddnak a hidrognnl nemesebb fmek pl. a Cu, savas kzegben, a hidrognnel kevsb nemes fmek semleges vagy

10

lgos kzegben. s ezzel a mechanizmussal rozsdsodik a vas. A folyamatot a 11. bra mutatja. Meg kell jegyezni, hogy a vas rozsdsodsa sorn a fenti reakcibl keletkez oxidcis termk az tovbb oxidldik FeOOH vzben oldhatatlan vas-oxi-hidroxidd.

11. bra A vas oxignfogyasztssal jr korrzija

Az eddigiek alapjn elmondhatjuk, hogy a korrzis folyamatok lnyegben elektrokmiai folyamatok, mert a fm oldatbamenetelekor galvnram indul meg. Az elektrokmiai korrzi mindig valamilyen elektromos ram jelenltvel jr egytt. Ebben az esetben az elektrolit mellett potencilklnbsggel is kell szmolnunk, amely az adott rendszeren bell andos s katdos felletek kialakulshoz vezet. (12.bra)

12. bra Helyi mikro galvnelem kialakulsa

srgarzben

Ilyen jelleg helyi elemek kialakulst elsegti

adott szerkezeten bell klnbz szerkezeti anyagok jelenlte pl. Al s acl adott tvzet heterogn szvete pl. srgarz Cu s Zn homogn szerkezeten belli inhomogenitsok pl. dsulsok hidegen alaktott, s felkemnyedett s az eredeti szilrdsg rszek (ez

magyarzza, hogy a mlyhzott karosszrialemezek ersebben alaktott rszei hajlamosabbak a korrzira)

az elektrolit klnbz mrtk szellzttsge ( klnbz levegzttsg cellk)

passzvrteg, korrzisvdrteg jelenltbl A korrzi fajti A kmiai hatsok, az erre szuperponld mechanikai terhelsek, vagy termikus ignybevtel szerint a korrzinak klnbz fajti lehetnek. Egyenletes felleti korrzi: az anyag fellete a r hat kzeggel rintkezve egyenletesen olddik, pl. a nem kezelt fellettek rozsdsodsa.

11

Lyukkorrzi: a szerkezeti anyag helyi olddsa egy kis kiterjeds and keletkezse rvn, amely a felleti bevonat srlsein jn ltre. Rskorrzi. a szerkezeti anyag lein, vagy rsein trtn oldds, amely a korrzis kzegben fennll koncentrci klnbsgek pl. oxigntartalom cskkens kvetkeztben jn ltre. Interkrisztallin korrzi: a helyi galvnelem a krisztallithatr s a krisztallit belseje kztt jn ltre, s a hatr ( and) kiolddik pl. Cr-al s Ni-el ersen tvztt ferrites s ausztenites aclok . Korrzi forr gzokban: a szerkezeti anyag felletn bekvetkez vltozs(pl. revseds ), amely nagy hmrskleten olyan gzfzissal trtn rintkezs hatsra jn ltre, amely az O, C, N, vagy S elemek kzl legalbb egyet tartalmaz. Feszltsgi korrzi: a szerkezeti anyagot terhel feszltsg , s a korrzis kzeg egyttes hatsra pl. hegesztett szerkezetekben a hhats vezet. Korrzis kifrads: A korrzi, mivel a felletet tmadja meg jelentsen cskkenti a szerkezeti anyagok fraszt ignybevtellel szembeni ellenllst, gyakran nem is teszi lehetv kifradsi hatr rtelmezst (13. bra) .

13. bra A korrzi hatsa a

kifradsra

Szelektv korrzi: akkor jn ltre, ha az tvzetben pl. a heterogn eutektiumnak csak az egyik fzisa olddik ki. Ilyen pl. srgarz elcinktelenedse, ami a terhelhetsg jelents lecskkenshez vezet.

Korrzis ksrletek Clja: annak megllaptsa, hogy az adott fm vagy tvzet bizonyos krlmnyek kztt

- mennyire ellenll - vagy: milyen sebessggel - milyen mechanizmussal (folyamattal) korrodl - milyen a korrzis termk

A ksrleteket klnbz sszettel szabvnyos oldatokkal vgezzk pl. lland bemertssel (14. bra) vagy idszakos bemertssel (15. bra)

korrzi nlkl

korrzival

12

14. bra

Korrzis ksrletek lland bemertssel

15. bra

Korrzis ksrlet idszakos bemertssel

A feszltsgi korrzi ksrleti modelljt a 16. bra mutatja

16. bra

Feszltsgi korrzi

A korrzis ksrletek lehetsget biztostanak:

1. A korrzis folyamat mechanizmusnak tanulmnyozsra 2. Az adott krlmnyeknek leginkbb ellenll szerkezeti anyag kivlasztsra 3. Annak megllaptsra, hogy adott szerkezeti anyag milyen hatanyagban s

krlmnyek kztt hasznlhat 4. j tvzetek bevizsglsa 5. Felletvdelmi eljrsok korrzigtl hatsnak ellenrzse

a. b. 17. bra

Az alapfmnl kevsb nemes (a.) s nemesebb (b.) bevonat viselkedse korrzis krnyezetben

13

Mestersges polimerek, manyagok A manyagok mestersges ton ellltott rismolekulkbl ll szerves vegyletek, amelyeket kismolekulkbl az un. monomerekbl lltjk el. A polimerek ellltsa trtnhet: polimerizcival, polikondenzcival vagy poliaddcival, A polimerizci sorn a monomerek kettsktseinek aktivlsval ltrehozott reakcikpes vegyrtkek hozzk ltre a polimert. pl. CH2 = CH2 az etiln a polietiln PE alapanyaga. A polimerizcival lncmolekuls szerkezet alakul ki. gy lltjk el pl. a polipropilnt PP, a polivinilcloridot PVC, a polisztirolt PS. a politetrafluoretilent a PTFE stb. A polikondenzci estben a monomerek mellktermk legtbbszr vz kpzds mellett kapcsoldnak ssze. pl. a poliamid. PA, a polikarbont PC stb. A poliaddiciban a kapcsoldst funkcis csoportok hozzk ltre. pl. poliuretn, PUR, epoxigyantk stb. A manyagok szerkezete s termikus viselkedse Hre lgyul, termoplasztok Ha a polimerben csak egy irnyban a szl irnyban van elsdleges, vegyrtk kapcsolat a szlak egymshoz laza molekulk kztti erkkel (Van der Waals) kapcsoldnak. Ezek a msodlagos ktsek a hmrsklet hatsra felszakadnak, a manyag meglgyul. Lehetnek: amorf rszben kristlyos szerkezetek

18. bra Amorf s rszben kristlyos

termoplaszt

Elasztomerek

A trben ritkn hlsodott polimereket rugalmas manyagoknak, elasztomereknek nevezik. A flnc nhny szz atomjra egy keresztkts jut, gy lehetv vlik az egsz polimerhl mozgsa. Ennek eredmnyeknt a manyag rugalmas.

14

19. bra Elasztomer szerkezete

Hre nem lgyul polimerek, duroplasztok

Ha az rismolekulk minden irnyban valdi vegyrtk ktssel kapcsoldnak egymshoz, a trben hrom dimenzis hl alakul ki. Ezt trhls szerkezetnek nevezzk. Az ilyen anyagok hvel szembeni viselkedse irreverzibilis.

20. bra Hre nem lgyul polimer szerkezete

15

Polimerek mechanikai vizsglatai

Szaktvizsglat

A vizsglat clja az egytengely hz ignybevtellel szembeni ellenlls meghatrozsa. A vizsglatot szabvnyosan kialaktott lapos vagy hengeres prbatesten vgezzk.

21. bra

Manyagok szaktdiagramja a rideg anyag pl. hre nem lgyul manyagok b. szvs pl. PA

b. lgy anyag pl. PE

22. bra Manyagok szaktdiagramja

A gyakorlati alkalmazs szempontjbl a grbe folyshatrig vagy az 1 % nylsig terjed szakasza fontos, azon tl az alakvltozs tl nagy!

Eltrsek a fmek s a manyagok szaktdiagramja kztt

23. bra St 37 acl s klnbz manyagok

szaktdiagramja

16

Az eltrsek a kvetkezkben foglalhatk ssze:

1. A rugalmas szakasz nem lineris vagy csak kis szakaszon az 2. A rugalmassgi modulusz nem llapthat meg pontosan 3. A nyls megllaptsa pontatlanabb 4. A folyshatr jelentsge kisebb 5. A meghatrozott rtkeket jelentsen befolysolja:

az alakvltozs sebessge a nedvesgtartalom a hmrsklet

Az alakvltozs sebessgnek hatsa

24. bra

A nedvessgtartalom hatsa

25. bra Nedvessgtartalom hatsa

17

A nedvessgtartalom hatsa leginkbb a poliamidok esetben jelents.

A hmrsklet hatsa

26. bra Amorf s rszben kristlyos hre lgyul manyagok tulajdonsgainak vltozsa a

hmrsklet fggvnyben

a. b.

27. bra Hre nem lgyul manyag (a.) , s elsztomer (b.)tulajdonsgainak vltozsa a

hmrsklet fggvnyben

18

Polimerek vizsglata, viszko-elasztikus viselkeds A polimerek feszltsg-deformci kapcsolata eltr a fmektl. Az adott ignybevtel hatsra kialakul alakvltozs hrom rszbl ll.

= r+ k+ m r pillanatnyi rugalmas k ksleltetett rugalmas m marad alakvltozs A pillanatnyi rugalmas alakvltozs r a fmekhez hasonlan a terhels pillanatban kialakul, a terhels megszntetsvel azonnal megsznik.

28. bra Pillanatnyi rugalmas

alakvltozs

Ksleltetett rugalmas alakvltozs A ksleltetett rugalmas alakvltozs a polimerekre jellemz azt jelenti, hogy az alakvltozs k a terhels sorn folyamatosan alakul ki, a terhels megszntetsvel folyamatosan cskken nullra.

29. bra Ksleltetett rugalmas

alakvltozs

Marad alakvltozs A marad alakvltozs m a fmekhez hasonlan a terhels sorn folyamatosan alakul ki, nagysga a deformci sebessgvel arnyos, a terhels megszntetsvel lland marad.

19

30. bra Marad alakvltozs

A terhels sorn a hrom alakvltozsi komponens egytt jelentkezik, de arnyuk fggvnye a terhelsnek is! (31. bra)

31. bra

A polimerek alakvltozs id diagramja s az egyes alakvltozsi komponensek terhelstl fgg rszarnya

A viszko-elasztikus viselkeds kvetkezmnye A viszko-elasztikus viselkeds kvetkezmnye, hogy a manyagok terhels hatsra ksznak, vagyis lland terhels hatsra az idvel nvekszik az alakvltozs. Megfigyelhet tovbb a relaxci, elernyeds, ami lland nagysg alakvltozs esetn bekvetkez feszltsgcskkenst jelent. (32. bra)

32.bra

20

Termikus vizsglatok

Alkalmazhatsgi hmrsklet meghatrozsa

A polimer alkalmazhatsgi hmrskletnek meghatrozsra tbbfle szabvnyos eljrs ismert. Ezek kzl a legelterjedtebb a HDT (Heat Deflection Temperature) valamint a VICAT mdszer. A vizsglatok segtsgvel az elrt szabvnyos felttelek mellett meghatrozhat az n. HDT-, illetve a Vicat-hmrsklet, amelyen - az lland hajlt, illetve pontszer nyom ignybevtel s az elrt sebessggel nvekv hmrsklet kzben - bekvetkezik az anyagmintn az elrt alakvltozs (lehajls, illetve benyomds). HDT mrse: Heat Deflection Temperature

33. bra

A HDT az a hmrsklet ahol a prbatest behajlsa elri a 0,25 vagy 0.35 mm-t).

21

Termikus vizsglatok

Alkalmazhatsgi hmrsklet meghatrozsa

A polimer alkalmazhatsgi hmrskletnek meghatrozsra tbbfle szabvnyos eljrs ismert. Ezek kzl a legelterjedtebb a HDT (Heat Deflection Temperature) valamint a VICAT mdszer. A vizsglatok segtsgvel az elrt szabvnyos felttelek mellett meghatrozhat az n. HDT-, illetve a Vicat-hmrsklet, amelyen - az lland hajlt, illetve pontszer nyom ignybevtel s az elrt sebessggel nvekv hmrsklet kzben - bekvetkezik az anyagmintn az elrt alakvltozs (lehajls, illetve benyomds). HDT mrse: Heat Deflection Temperature

33. bra

A HDT az a hmrsklet ahol a prbatest behajlsa elri a 0,25 vagy 0.35 mm-t).

Dinamikus vizsglatok Clja: az anyag hirtelen fellp hajlt ignybevtellel szembeni ellenllsnak meghatrozsa Meghatrozhat:

- tszilrdsg - bemetszs rzkenysg

A vizsglatok Charpy vagy Izod mdszerrel vgezhetk. A prbatestek elhelyezse a 34. brn lthat.

34. bra Charpy s Izod prbatest

22

A manyagok dinamikus tulajdonsgai is fggnek a hmrsklettel. A 35. brn nhny polimer tmunkjnak vltozsa lthat a hmrsklet fggvnyben.

35. bra

Egyb dinamikus vizsglatok A ball drop testerrel a kifesztett manyag flia beszaktshoz szksges energia

hatrozhat meg szobahmrskleten. Az ejtsly helyzeti energija legfeljebb 22 J lehet a belltott magassgtl fggen.

36. bra Ball drop teszt

Fraszt vizsglatok A manyagok is gyakran vannak ismtelt ignybevtelnek kitve. A ksrletek eredmnye a fmekhez hasonl Whler grbvel adhat meg ( 37. bra). Meg kell jegyezni azonban, hogy a polimerekben a fmektl eltr folyamatok zajanak le.

37. bra Polimerek Whler grbje

23

Kermik, a kermik vizsglata Kerminak neveznk, minden ember ltal ksztett szervetlen anyagot, amely nemfmesen viselkedik. A fmektl a kermik elssorban abban klnbznek, hogy a rszecskk kztt kovalens vagy ionos kts van, teht hinyzik a szabadelektron felh gy nem vezetik az ramot, s nem alakthatak. Az atomok szablyos vagy amorf elrendezdsek. Jellemzik:

kis srsg nagy olvadspont nagy kemnysg s kopsllsg nagy nyomszilrdsg ridegsg, trkenysg nagy melegszilrdsg s korrzillsg nagy kmiai stabilits nagy villamos ellenlls ( szigetelk) kis hsokk llsg magas r

A kermik osztlyozsa A kermikat tbbfle szempont szerint osztlyozhatjuk. Alkotk szerint lehetnek:

- egyatomos s - vegylet kermik.

Az egyatomos kermik kz sorolhatjuk a sznllapotban hasznlhat karbont, mint grafit s gymnt, de ide tartoznak a flvezet gyrts alanyagai az egykristlyos alakban ellltott szilcium s germnium. A kermik zme valamilyen vegyletbl ll, s lehetnek oxidmentes vegylet kermik, ill. oxidkermik. Az oxidmentes vegylet kermik rendkvl kemnyek, nagyon magas az olvadspontjuk. Kemnysgket magas hmrskleten is megtartjk. Lehetnek karbidok (SiC) , nitridek, karbonitridek, boridok. Ide sorolhatjuk a porkohszati ton ellltott kemnyfmeket is . Az oxidmentes vegylet kermik elssorban szerszmanyagknt ismertek, mint pl. vglek. Bevonatokat is ksztenek bellk .

Oxidkermik

Az oxidkermik alapanyaga alumniumoxid, cirkniumoxid, titnoxid, magnziumoxid s berilliumoxid. Alkalmazsi terletk a tzll anyagoktl a kmiai ill. mechanikai hatsnak kitett anyagok, szigetel anyagok, vgszerszmok, csiszolanyagok s orvosi implanttumok. A szinterezett mszaki oxidkermik ngy csoportba oszthatk:

24

Alumniumoxid vagy mkorund (Al2O3). Nagy kemnysg forgcsolszerszmok anyaga, nagy hvezetkpessg s viszonylag olcs

Cirkna vagy cirkniumoxid (ZrO2). Ers koptathatsnak kitett szelepekhez, fvkkhoz, csapgyakhoz, szerszmokhoz hasznljk. Termikusan stabil, hsokk ll.

Az Al2O3-hoz 2050 C s a ZrO2-hoz (2690 C) kpest mg nagyobb olvadsi hmrsklet a magnzium oxid (2800 C), amely a ZrO2-hoz adagolva rszleges stabilitst eredmnyez, azaz akadlyozza a ZrO2 termkek hmrsklettl fgg talakulst s az ebbl add trfogatvltozst.

A fmoxid (MeO) tartalm mgnesezhet, szigetel tulajdonsg, gy kis rvnyram vesztesg lgymgneses ferritek(MeO.Fe2O3, Me = Mn, Cr, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, Cd) ill. kemnymgneses ferritek (MeO.6[Fe2O3], Me= Ba, Sr, Co).

Amorf oxidkermik vagy vegek Az vegek nem kristlyos kermik. Az vegek vegkpzkbl pl. kvarchomok, folyst anyagokbl pl. ntriumoxid s stabiliztorokbl pl. alklifldfmkarbontok vagy oxidok llnak. A keverk knnyen olvad, nthetv vlik s belle a felhasznlsi clnak megfelel veg llthat el. F fajti a ntronveg, ez a hasznlati veg, csekly a srsge, az infravrsig fnytereszt az lomveg, srsge nagyobb, nagy a fnytrse, csiszolt vegruk alapanyaga, s a brsziliktveg, kmiailag s termikusan llkony, laboratriumi vegek anyaga " hll edny ". Az veg lgyulsi hmrskletnek elrsekor alkalmas szlhzsra. Az vegszl fonhat, szhet, felhasznlhat manyag mrtrix kompozitokban. Kivl h s hangszigetel (veggyapot) . Az optikai vegszlak 0,01-0,1 mm vastag hajlkony vegek, melyeknek a magja nagytrs, a fellete kistrs, gy a fnyt totlreflexival tudjk vezetni s szlessv informcitovbbtsra hasznlatosak. Kb. 6000 prhuzamos telefonvezetk optikai szlanknt. Az veg szilrdsga nagymrtkben fgg a felleti hibktl. vegkermia Az vegkermik olyan polikristlyos anyagok, pl. ltium-alumino-szilikt, amelyeket amorf vegszvetek hkezelsvel lltanak el. A kezels hatsra klnleges optikai s villamos tulajdonsgokkal rendelkez vegszvetbe gyazott 50 - 95 % -ban kristlyos anyag keletkezik, melyet az rhajk hvd bevonataiknt, csillagszati tkrk, fzfelletek s hll ednyek ksztsre hasznlnak. Klnbz manyagok szilrdsgnak vltozsa a hmrsklet fggvnyben

Nemoxidkermik

A nemoxidos kermik lehetnek egyatomosak. Ide soroljuk a flvezet kermikat pl. a tiszta Si, amely gymntrcsban kristlyosodik, egykristlyos formban fontos flvezet, mikroelektronikai alapanyag. A karbonkermik kzl a gymnt ersen anizotrp. Az kszerknt csiszolt gymntot karttal mrik (0,2 g). Ipari clokra a mestersgesen 1400 C hmrsklet felett lkshullmokkal elidzett 4 GPa nyomson ellltott polikristlyos gymnt hasznlatos, mint csiszol, polroz anyag.

25

A grafit hexagonlis rcsszerkezet, a hatszglapon kovalens a lapok kztt kvzi fmes ktssel. Ez az oka, hogy az alapskok irnyban sokkal nagyobb elektromos vezetkpessg tapasztalhat, mint arra merlegesen. A grafit szemben a gymnttal elektromos vezet. Pl. fmkohszati elektrda. A vegyletkermik lehetnek: Nitrid s karbidkermik Pl. titnnitrid (felleti bevonat), kbs brnitrid amely nagysebessg forgcsol szerszmanyag mivel nem lp reakciba a fmmel. A szilcium nitridek Si3N4 a legnagyobb szilrdsg, viszonylag tsll, kopsll, hsokkll kermia. Ezen tulajdonsgai miatt a jrmiparban hengerbls, dugattycsap, turbfeltlt kerk, elget-ill. rvnykamra anyaga lehet. A SIALON (pl. Si3Al3O3N5) tulajdonsgai a szilciumnitridhez hasonl, tbbek kztt izzlmpk szlainak hzsra alkalmas szerszmok anyaga. A szilciumkarbid (SiC) klnlegesen kemny, csiszolanyag, de ksztenek belle szilitrudakat is. A kermik osztlyozhatk a gyrts szerint is. gy a gyrts lehet:

- Olvaszts (veggyrts) - Hidrt kts (cement) - Nedves formzs (agyag rk) - Porkohszat (mszaki kermik)

Szerkezet szerint:

- Amorf (pl. veg) - Kristlyos (pl. brnitrid) - Vegyes

Eredet szerint: - Termszetes anyagok (pl. k) - Mestersges kermik (pl. sziliciumkarbid)

Tisztasg szerint: Hagyomnyos kermia tmegr(tgltl a fajanszig). Jellemz: mrskleten rzkeny a szennyezsre Finomkermik (porcelnok, szigetelk, specilis vegek).Jellemz: fokozott tisztasgi ignyek. Mszaki kermik pl.szerszmok, chip gyrts stb. Elrs: igen nagy tisztasg. ltalban nagy tisztasgban ellltott elemekbl, alkotkbl gyrtjk. Mivel a kermik alapveten ridegek nagyon rzkenyek a bels hibkra, a gyrtsuk fokozott gondossgot ignyel.

26

A kermik vizsglata

Nyomvizsglat

A nyomvizsglatot a fmeknl ismertetett mdon prhuzamos nyomlapok kztt vgzik. A kermik rideg anyagok, a felhasznls sorn elssorban nyomignybevtelle terhelik, ezrt fontos a nyomszilrdsg ismerete. A nyomvizsglatra nhny pldt mutatunk be: Pl. ptipar Tglk

- pillrtgla 20 MPa - kevs lyuk tgla 7-14 MPa - kzi falazblokk 5-7 MPa

Cement A cement minstse a 28 napos nyomszilrdsg alapjn trtnik. Magyarzatul bemutatjuk a kts folyamatt. (38. bra)

38. bra A cement talakuls betonn

A cementben lv metastabil vegyletek a vz hatsra stabil hidrtkristlly alakulnak t s sszektika homokot (sder). A folyamat szobahmrskleten megy vgbe, vgleges kikemnyeds 28 nap utn kvetkezik be.

Kemnysgmrs Az egyik leggyakrabban vgzett vizsglat. Lehetv teszi, hogy meghatrozzuk a kermik:

- deformcival szembeni ellenllst - srsgt - trssel szembeni ellenllst.

A kemnysg ismerete fontos pl.:

- szerszmoknl - kopsnak kitett alkatrszeknl - protzisek pl. csp - fog - optikai lencsk, szemvegek - szelepek stb.

27

Kemnysgmrsi mdszerek

Vickers kemnysgmrs A vizsglatot F = 9,8 N, de nagy szvssg esetn lehet 98 N terhelssel vgezzk. A lenyomat tljt optikai mikroszkpon mrjk. Figyelembe kell venni, hogy a kemnysg az er fggvnye. (39. bra)

39. bra

Vickers lenyomat s a kemnysg vltozsa terhels fggvnyben

A trsi szvssg KIc meghatrozsa

Vickers gymnttal hajlt prbatesten hosszirny repedst hoznak ltre, (lsd a 39. brt). A lenyomat cscsaibl repedsek indulnak ki. Ez ngypontos hajlts. A repedsek mrse alapjn kirtkel sszefggsek felhasznlsval a KIC meghatrozhat.

Korrzivd bevonatok vizsglata A korrzi, mint mr azt ismertettk spontn folyamat. A korrzi elleni vdekezsre tbbfle lehetsg ismert. Ezek lehetnek:

- A korrzit okoz kzeg elzetes kezelse - a korrzinak ellenll tvzetek hasznlata - katdos vdelem - mestersges bevonatok ksztse

A tovbbiakban a passzv korrzivdelmet azaz , a mestersges bevonatok ksztst s azok vizsglatt mutatjuk be. A felleten ltrehozott mestersges bevonat lehet:

- A megvdend felleten ltrehozott vegylet - a felletre felvitt fm - a felletre felvitt szerves bevonat

A hatkony vdelem szempontjbl nagyon fontos minden esetben a bevonatot megelz a megfelel felletelkszts!

Benyom er

Vickers kem

nysg

28

A felletelkszts clja: a vdbevonat kialaktsra alkalmas, fmtiszta, megfelel minsg fellet biztostsa. Kt f lpse van. Ezek :

- oxidmentests - zsrtalants

Oxidmentests Az oxidmentests clja: a felleti oxidrteg eltvoltsa. Trtnhet:

- mechanikus mdszerrel - termikus mdon - pcolssal - rozsdatalaktssal

Zsrtalants A zsrtalants a bevonat tapadsa, hatkonysga szempontjbl dnt! Trtnhet:

- lgos oldszerekkel - szerves oldszerekkel - klrozott sznhidrognekkel - emulzis zsrtalants - elektrolitikus ton - ultrahangos mdszerrel

Fellet elkezels A fellet elkezelssel a felleten valamilyen vegyletet hozunk ltre. Acloknl a legismertebb a foszftozs s a barnts. Foszftozs A foszftozs cink-, mangn vagy vasfoszft rteg ltrehozsa cink vagy cink-mangn tartalm oldatban. A kezels 90 C felett trtnik. A bevonat kromtos utkezelssel hosszabb idre is adhat vdelmet. Kmiai oxidls (barnts vagy feketts) a darabok felletn mestersgesen kialaktott oxidrteg . Ezt ntrium nitrtos s/vagy ntrium nitrites forr lgoldatban hozzk ltre. Az alumnium felletn kialakul oxidrteg megfelelen tmr, j vdelmet nyjt, de vkony. Korrzi vdelem cljbl clszer a vastagsgot nvelni. Ez lehetsges:

- elektrokmiai oxidcival, - kmiai oxid-, foszft- s kromtrteg kialaktsval, - galvanizlssal.

Ezek kzl gyakorlati jelentsge fleg a kmiai-, valamint az elektrokmiai oxidcinak van.(eloxls)

Mestersges fmbevonatok A vdend trgyak felletn klnbfle mdszerekkel fmbevonat alakthat ki. A bevonat abban az esetben nyjt vdelmet, ha egyenletes s tmr.

29

A bevonfm lehet az alapfmnl. - kevsb nemes - nemesebb

Kivlasztsnl figyelembe kell venni, hogy srls esetn galvnelem kpzdik. (lsd 17. bra). Fmbevonatok ksztse Olvasztott fmbe mrtssal A alacsony olvadspont fmeket gyakran hasznljk bevonatok tzi ton val ellltsra. A legelterjedtebb a cinkezs (horganyzs) 430-450 C, az nozs 250 - 280 C -on. Galvanizls A galvanizls sorn a bevonand trgyat a bevonat ionjait tartalmaz elektrolitba a katdra helyezik, mg a bevonfm andknt van kapcsolva. Leggyakrabban Cu, Zn, Ni, Cr, Sn, Pb, nemesfmek pl. Au, Ag azok amelyekbl galvanikus bevonatokat ksztenek. ram nlkli galvnbevonatok Kls ramforrs nlkli fmlevlaszts pl. Ni Fmszrs pl. Zn, Al, Sn, Pb Lemezels vagy plattrozs pl. nagytisztasg Al, Ni, stb

Szerves bevonatok

Festkbevonatok

A festkbevonat legtbbszr tbb rteg, lnyegben bevonatrendszer . Az alapoz f feladata a korrzivdelem, ennek rdekben jl kell tapadnia. A kvetkez rtegek a tvon- s fedrtegek vdik az alatta lvket. F kvetelmny a rugalmassg s a prusmentessg. A festkbevonatok kszlhetnek:

- Mrtssal - ELFO eljrssal (elektroforetikus mrts) - szrssal - elektrosztatikus szrssal

Porbevonatok

A porbevonatok manyagokbl kszlnek. Egyarnt kszlhetnek hre lgyul illetve hre nem lgyul polimerekbl. Hre lgyul pl. PE, PS, PA, PU, PVC, mg hre nem lgyul pl. epoxigyantk A porbevonat ltrehozhat:

- a bevonand trgyat melegtjk, felletn a manyag megolvad s filmet kpez

- lngszrssal - a por negatv, a trgy fldelve van, azutn trtnik melegts - fluidgyas mdszerrel , ebben az esetben is a darabot melegtik

30

Bevonatok vizsglata A klnbz bevonatok vizsglati mdszerei is szabvnyostottak.(MSZ 9640 sorozat). Itt a teljessg ignye nlkl a legfontosabbakat ismertetjk. Ezek:

- rtegvastagsg mrs - rugalmassg mrs - tapadsvizsglat - kopsllsg stb

Rtegvastagsg mrs

A rtegvastagsg mrhet roncsolsos s roncsolsmentes mdszerekkel. A roncsolsos mdszerek esetn a bevonatot megkarcoljk is gy lehetsges a bevonat vastagsgnak lemrse.

40. bra Bevonat vastagsgnak mrse roncsolsos mdszerrel

Vastagsgmr fsk Ezen egyszer eszkz segtsgvel knnyen ellenrizhetjk festk, zomnc, lakk, ragasztanyag vagy egyb bevonati anyag nedves rteg vastagsgt, amelyet sima felleten hasznlnak.

41. bra Vastagsgmr fsk

A roncsolsmentes vizsglati mdszerek kzl ferromgneses alapon lv nem mgnesezhet (szigetel) bevonat vastagsgt mgneses indukcis elven hatrozzk meg. Nem mgnesezhet alapon az rvnyramos elvet alkalmazzk. Minden esetben hasznlhat az ultrahangos mdszer, amely impulzus visszhang elven alapszik s brmilyen alapon, brmilyen bevonat vastagsgnak mrst lehetv teszi. Az ultrahangos mrsnl gondot jelenthet, ha a

- Ha durva a bevonat fellete - Ha durva a szubsztrtum fellete - Ha vkony a szubsztrtum - Ha a rtegek kztt nincs hatrozott hatrfellet

31

- Ha porzus a bevonat - Ha az als/fels hatrrtket nem jl vlasztjuk meg

42. bra Ulrahangos falvastagsgmr

Tapadsvizsglat A festkbevonatot az alapig hossz- s keresztirnyban tvgjuk. (43. bra).A felletet puha ecsettel megdrzslve etalonnal hasonltjuk ssze.

43. bra Festkrteg tapadsvizsglata

A festkrteg rugalmassgnak mrse

A festkrteg rugalmassgt leggyakrabban Erichsen fle mlytvizsglattal hatrozzuk meg. A bevonattal elltott mintt mlytjk. A j bevonat az alapanyaggal egytt szakad fel. (44. bra)

44. bra Megfelel s nem megfelel bevonat

32

Forrspont C

0

10000200

300

400

500

Benzin35-200 Petrleum

150-300Gzolaj150-360

Ftolaj Kenolaj Paraffin

zem s kenanyagok vizsglata A kolaj sznhidrognekbl ll. Elenysz mennyisgben tartalmaz kn-, oxign-, nitrogn esetleg fmorganikus vegyleteket is. A kolajban elfordul legfontosabb csoportok:

- paraffin sznhidrognek - naftn sznhidrognek - aroms sznhidrognek s kntartalm termszetes polimereik

A kolaj minstse a frakci szerinti sszettel alapjn trtnik. Annl rtkesebb egy kolaj, minl tbb alacsony forrspont (motorhajt anyag) rszt tartalmaz. Tovbbi fontos jellemz a kntartalom is. A kolajat frakcinl desztillcival dolgozzk ki. A klnbz forrspont rszeket a 45. bra mutatja.

45. bra A kolaj klnbz forrspont rszei

A kolajtermkek minsgi jellemzi s meghatrozsuk

Srsg

A srsg a trfogategysgben foglalt tmeg. Mrtkegysge kg/m3. A relatv srsg viszonyszm, amely azt fejezi ki, hogy az egyik anyag abszolt srsge hnyszor kisebb vagy nagyobb, mint a msik. Az svnyolaj termkek srsgt a 4 C-os desztilllt vzhez (gyakorlatilag 1) viszonytjuk. Fontos! A srsg a hmrsklet fggvnye 20 C-ra kell megadni! Meghatrozhat:

- Areomterrel (Archimdesz trvnyen alapul) - Mohr-Westphal mrleggel

A Mohr-Westphal mrleg a srsg egyszer meghatrozst teszi lehetv. A mreszkz egy egyenltlen kar hidrosztatikai mrleg. A mrend folyadkba ezstszlon fgg sz merl. A mrleg kiegyenltsre rzbl kszlt "lovasok" szolglnak. A legnagyobb lovas slya a merltest ltal kiszortott 20 C-os desztilllt vz slyval egyezik meg.

33

Viszkozits

A folyadkokban egyes rtegek nem mozdulnak el szabadon egymshoz kpest, az elmozduls csak bizonyos munkavgzs rn lehetsges. A munkt a srldsi er legyzsre kell fordtani. A bels srlds teht az az er, amely kt egysgnyi fellet egymstl 1 cm tvlsgban lv folyadkrteg egymshoz pest egysgnyi sebessggradienssel val elmozdtshoz szksges. A viszkozits mrse teht a folyadk bels srldsnak mrse. Megklnbztetnk abszolt s egyezmnyes viszkozitst. A dinamikai -viszkozits megfelel annak az ernek, amely a folyadk 1 m2-re hat, ha tle 1 m tvolsgban prhuzamosan nyugv rteghez kpest 1 m/s sebessggel mozdtjuk el. Mrtkegysge: Pa sec. A mszaki letben hasznlatos a kinematikai viszkozits is, amely a dinamikai viszkozits osztva a folyadk azonos hfokon mrt srsgvel. Mrtkegysge: m2/sec. a. b.

46. bra Srsg mrs a. Areomter b. Mohr-Westphal fle mrleg

1. skla, 2. kgy, 3. llvny, 4. llt csavar, 5. Vzszintez, 6. Sly, 7. Lovas, 8. sz, 9. Mrhenger

Olajok viszkozitsnak mrse

A folyadkokban egyes rtegek nem mozdulhatnak el szabadon egymshoz kpest, az elmozduls csak bizonyos munkavgzs rn kvetkezhet be. A munkt a surldsi er legyzsre kell fordtani. A bels srlds teht az az er, amely kt egysgnyi fellet egymstl 1 cm tvolsgban lv folyadkrteg egymshoz kpest egysgnyi sebessggradienssel val elmozdtshoz szksges. A viszkozits mrse teht a folyadk bels srldsnak mrst jelenti. Megklnbztetnk abszolt- s egyezmnyes viszkozitst. A dinamikai viszkozits megfelel annak az ernek, amely a folyadk 1 m2-re hat, ha tle 1 m tvolsgban prhuzamosan nyugv rteghez kpest 1 m/s sebessggel mozdtjuk el.Mrtkegysge: Pa sec A mszaki letben hasznlatos a kinematikai viszkozits, amely dinamikai viszkozits osztva a a folyadk azonos hfokon mrt srsgvel. Mrtkegysge: m2/sec.

34

Az egyezmnyes viszkozits valamihez viszonytott rtk, pl. az Engler viszkozitsnl a vizsglt olaj adott mennyisgnek kifolysi idejt azonos mennyisg vz kifolysi idejhez viszonytjuk. A viszkozits a hmrsklet fggvnye.

A viszkozits mrse mdostott Ostwald - Fenske viszkozimterrel

A kszlkben laminris ramls mellett adott hmrskleten adott mennyisg olaj kt jel kztti adott kapillrison val tfolysi idejt mrjk. A kszlkkel abszolt viszkozitst mrnk.

47. bra Mdostott Ostwald - Fenske viszkozimter

1. szr, 2. Gmb, 3. Gmb, 4. Mrkapillris, 5. Szr

Viszkozitsi index

A viszkozits hmrsklet fggst fejezi ki. (VI) Tapasztalati szm, amely jellemzi az olaj viszkozitsnak hmrsklet fggst kt olyan alapolajhoz viszonytva, amelynek kinematikai viszkozitsa 98,89 C-on a vizsgland olaj kinematikai viszkozitsval azonos. Nagy index esetn a hmrsklettel kevsb vltozik. rtke a 37,78 C-on s 98,89 C-on mrt kinematikai viszkozits ismeretben MSZ 3257 alapjn szmthat. A hmrsklet nvekedsvel a viszkozits cskken! Lobbanspont

1 bar nyomsra tszmtott legalacsonyabb hfok, amelyen adott krlmnyek kztt az svnyolaj termkbl annyi gz keletkezik, hogy a krltte lv levegvel elegyedve meggyullad s az anyag egsz felletre kiterjedve ellobban. A gyulladspont esetn pedig 5 msodpercig folyamatosan g. A lobbanspont meghatrozhat:

- zrttri MSZ 11742 (Pensky -Martens) (48. bra) - nylttri ( MSZ 11743) Marcusson (49. bra)

35

48. bra Pensky - Martens fle lobbanspont meghatroz

1. vizsgl edny, 2. Zr fedl, 3. Mozgathat fedl, 4. Gyjt berendezs, 5. Kever, 6. Rugs mozgat7. Hmr, 8. Lgfrd, 9. Drthl

Csak a lobbanspont meghatrozsa lehetsges. A vizsgl ednybe helyezett lezrt olajat melegtjk s a vrhat lobbanspontnl kb. 15 C-al alacsonyabb hmrskleten a gyjtlngocskval ellnrizzk a lobbanst.

A Marcusson kszlkkel a nylt tr miatt gyulladspont is meghatrozhat.

49. bra Marcusson fle lobbanspont meghatroz 1. tgely, 32. Homokfrd, 3. llvny, 4. Hmr, 5. Gyjt

Meg kell jegyezni, hogy a ktfle lobbanspont nem azonos. A zrttri alacsonyabb.

Dermedspont

A dermedspont meghatrozsa az MSZ 11707 trtnik. A vizsglt mintt szabvnyos ednybe helyezzk s htjk. A folykony s szilrd llapot kztti tmenet nem les. Htsnl a paraffinos rszek vlnak ki, elszr zavarosodst okozva, majd tovbbi htsnl kialakul a paraffinhls szerkezet, az olaj megdermed. Ez a hmrsklet a dermedspont.

Kenolajszrmazkok s legfontosabb jellemzik A kenolajszrmazkok lehetnek:

- zemanyagok - Motor s hajtm olajok - Egyb ipari olajok - ipari kenolajok - hidraulika olajok - edz olajok - Kenzsrok

36

zemanyagok

Ott motorok zemanyaga Benzin A benzin legfontosabb jellemzje az oktnszm, amely a benzin kopresszitrst fejezi ki. Viszonyszm. Az izooktn trfogategysgben adjk meg. Az zemanyag izooktn s norml heptn azonos arny keverkvel azonosan viselkedik. Tovbbi fontos jellemzk a trolsi llandsg, a forrspont, az illkonysg, a srsg, a korrozivits illetve a gyantatartalom. Ezeket szabvnyok tartalmazzk. Dzel motorok zemanyaga Gzolaj Jellemzje a cetnszm, ami a gzolaj gyulladsi hajlamt jelenti. A cetnszm az oktnszmhoz hasonlan viszonyszm, azt jelenti, hogy a gzolaj a cetn s az alfametilnaftalin azonos arny keverkvel azonosan viselkedik. Tovbbi fontos jellemzk a dermedspont, a viszkozits, mechanikai szennyezettsg, a srsg, a kntartalom stb.

Motorolajok, a motorolajokkal szemben tmasztott kvetelmnyek - A keletkez h nagy rszt vezessk el - a srldst s a kopst cskkentsk - a motoralkatrszeket vdjk a kros hatsoktl - kros hatsuk ne legyen

A motorolajok jellemzi a kvetkezk:

- Megfelel viszkozits - magas viszkozitsi index - j kenkpessg - lass regeds - j tiszttkpessg (detergens diszpergl hats) - korrzivdelem - alacsony dermedspont - alacsony hamutartalom - ledkmentessg

Hajtm olajok, kvetelmnyek - A kops cskkentse - a srlds s a srlds okozta teljestmnyvesztesg cskkentse - helvezets - korrzivd hats - zaj s vibrci cskkent hats

Egyb ipari olajok

Ipari kenolajok pl.orsolajok gpolajok szeszmgp olajok stb

37

Hidraulika olajok esetben a legfontosabb az inkompresszibilits (trfogatllandsg), tmtanyagokkal szembeni viselkeds. Ipari edzolajokkal szemben elvrs a megfelel htsi sebessg, az elhzdsmentes tedzds biztostsa, a rgsmentessg, a j lemoshatsg illetve az tmeneti korrzivdelem.

Kenzsrok Krnyezeti s zemi hmrskleten alaklland un. plasztikus kenanyagok. Lnyegben kolloid rendszerek, glek, amelyekben a folykony fzis sznhidrogn vagy szintetikus kenolaj, mg a szilrd fzis az olajban diszperz llapotban jelenlv zsrsavak fmszappanai.

A kenzsrok tulajdonsgai

Penetrci A penetrci a kenzsr konzisztencijt jellemzi A konzisztens kenanyagok penetrcijt MSZ 13180 szerint (meghatrozott mret kpnak 150 pond hatsra 5 sec alatti behatolsi mlysge 0,1 mm-ben) ktfle mdon hatrozhatjuk meg. (50. bra)

A nyugalmi penetrci mrsekor a vizsgland mintt a lehet legkisebb ignybevtelnek tesszk ki, mg a trsi penetrcin a zsr "megdolgozott" penetrcijt rtjk.

50. bra Penetromter

1. talpazat, 2. llvny, 3. Ednytart, 4. Vzszintez, 5. Vzszintmr, 6. Kar, 7. Beosztott krlap, 8. Mutat, 9. Fogazott lc, 10. Kp, 11. Vezet lc, 12.

Indt gomb, 13. Btyk, 14. Tkr, 15. Prba

A kenzsrok legfontosabb tulajdonsgai (szabvnyok tartalmazzk) - A tapads - tixotrpia(azon tulajdonsg, hogy a mechanikai hatsra bekvetkez vltozsok nyugalmi llapotban visszaalakulnak) - visszatart kpessg - leveg felvev hajlam - oxidcis stabilits - korrzi gtls - Szinerzis (olaj kivlsi hajlam)

38

Folyspont A kenzsrok alkalmazsi hmrskletnek meghatrozsa a folyspont illetve cseppenspont ismeretben lehetsges. A folyspont az a hmrsklet, amelyen

megadott vizsglati krlmnyek (MSZ 11722) kztt az anyagbl a szabvnyos ednyke (51. bra) als kifoly nylsn hatrozott flgmb alak domborulat mutatkozik. A cseppenspont az a hmrsklet, ahol az olvad anyag lecseppen.

51. bra Cseppenspont mr kszlk 1. hmr, 2. 3. Ketts fmhvely, 4. tartly

39

Hegeszthetsg s hegesztett ktsek vizsglata A hegeszts kt anyag kztt h vagy h s mechanikus hatsra kialakul kohzis kapcsolat.

A ktsmdok ttekintse

52. bra

A hegeszts bvtett alkalmazsai

53. bra

A hegeszthetsg A fmek hegeszthetsge a hegesztsi technolgitl fgg alkalmassg meg-

felel hegesztett kts ltrehozsra A hegeszthetsg komplex tulajdonsg, amely fgg:

A hegesztend szerkezettl Az alkalmazott hegesztsi technolgitl A vrhat ignybevteltl

40

A hegesztett kts jellemzi

Varratra vonatkoztatva: szilrdsg, szvssg, repedsrzkenysg, anyagfolytonossg

Szerkezetre vonatkoztatva: ridegtrs elleni biztonsg, stabilits, korrzillsg, mretvltozs

Mindezeket befolysol tnyezk: a szerkezet geometrija (pl. lemezvastagsg), a hegesztsi technolgia, utlagos hkezels

Szerkezeti aclok hegeszthetsge: tvzetlen aclok A hegeszthetsg megtlshez bevezethet a karbon egyenrtk fogalma: Kis karbontartalm (CE%

41

Finomszemcss aclok

A hegeszthetsg rdekben az acl karbon-tartalma C%

42

- A technolgiai vizsglathoz elzetes hegesztsi utastst (pWPS) kell adni MSZ EN 288-2 szerint

- ltalnos zemszer hegesztsi felttelek mellett prbadarabot kell gyrtani.

- A hegeszts MSZ EN 287-1 vagy MSZ EN 287-2 szerint minstett hegeszt vgezze

Prbahegeszts

55. bra Prbahegeszts

A prbahegesztsbl az albbiaknak megfelelen ksztnk vizsglati darabokat: -1 db szaktprbatest (1. terlet) -1 db gyk- s 1 db koronaoldali vagy 2 db oldalhajlt (3. terlet) -t s kiegszt prbatestek (2. terlet) -1 db marko s 1 db mikrovizsglati prbatest (4. terlet)

Szaktvizsglat

56. bra Szaktprbatestek hegesztett ktsbl

A vizsglatot a vonatkoz szabvnynak (EN ISO 1002-1:2002) megfelelen vgezzk. A szakadsnak az alapanyagban kell bekvetekezni.

43

Hajltvizsglat

Clja a kts szvssgnak ellenrzse. A vizsglatot tompaktsek esetben kereszt, oldal, s hosszirnyban vgezzk. (57. bra) A hajlt tske vagy henger tmrje 4s, a hajltsi szg 120

57. bra Hajltvizsglat

Trsvizsglat

A trsvizsglatot MSZ EN 1320 szerint, a prbahegesztsbl kimunklt, bemetszett prbatesten vgezzk. A tretfelleten jl lthatk a hegesztsi hibk. A kirtkels MSZ EN 25 817 szerint trtnik.

Elridegedsi hajlam vizsglata

A prbahegesztsbl vett Charpy prbatestek vizsglata. A prbatesteket az egyik oldaltl elindulva alapanyagbl, a hhatsvezetbl, a varratbl a msik alapanyagig kell kivenni. A prbatestek V bemetszse legyen az adott helyen. A mrt rtkektre vonatkoz elrs: KV>27 J.

Kemnysgmrs

Clja a repedsrzkenysg vizsglata.

58. bra Kemnysgmrsek helye

44

Makroszkpos s mikroszkpos vizsglatok

59. bra Makroszkpos vizsglat

A makroszkpos s mikroszkpos vizsglatokat csiszolaton vgezzk.

A hegesztett ktsek minstse A hegesztett ktsekben elfordul hibk lehetnek:

- Repedsek, - regek, - zrvnyok, - sszeolvadsi hibk - Alak- s mreteltrsek - Egyb hibk

A hegesztett ktsek megengedhet hibit azMSZ EN 25 817 s MSZ EN 6442 alapjn a tervez hatrozza meg! A hegesztett ktsek vizsglata lehetsges roncsolsos s roncsolsmentes mdszerekkel.

45

Roncsolsos vizsglatok A vizsglatok clja:

- A kts mechanikai tulajdonsgainak, - Kemnysgeloszlsnak, - Mikroszerkezetnek meghatrozsa

Vgezhetnk roncsolsos vizsglatokat alkalmassg vizsglat (technolgia, hegeszt) cljbl is. Vizsglati mdok: Szakt, hajlt, tve-hajlt vizsglat Kemnysgmrs, mikroszkpi vizsglat

Szaktvizsglat EN ISO 10002-1 alapanyagra elrt mdszerrel vgezzk. Meg kell hatrozni:

- a kts szaktszilrdsgt - a szakads helyt

- varrat - beolvadsi vonal - hhatsvezet - alapanyag

Roncsolsmentes vizsglatok A roncsolsmentes vizsglatokkal nem a kts szilrdsgt, hanem az esetleges hibkat ellenrizzk. Felleti hibk detektlsa

- Szemrevtelezs - Folyadkbehatolsos vizsglat - Mgnesezhet poros vizsglat

Bels hibk feltrsa - Ultrahangos vizsglat - Rntgen vizsglat

Ultrahangos vizsglat

60. bra Hegesztett kts ultrahangos vizsglata

Tompavarrat vizsglata szgfejekkel trtnik. A vizsglat repedsek, sszeolvadsi hibk, folytonossgi hinyok kimutatsra alkalmas.

46

Rntgen vizsglat

61. bra Hegesztett kts rntgenvizsglata

sszefoglals A hegeszthetsg olyan komplex tulajdonsg, amely a hegesztsi technolgitl fgg alkalmassgot mutatja fmes kts ltestsre A klnfle anyagok hegesztse ma mr lehetsges megfelel felttelek betartsval A hegesztsekkel kapcsolatos vizsglatok az elkszlt varrat, a hegeszt s a technolgia alkalmassgt llaptjk meg.

47

nthetsg

Az nthetsg ltalnos jellemzi

A fmek ntsnek alapjai

Az nts sorn az olvadt fmet egy clszeren kialaktott regbe, a formba ntik

A megdermedt ntvny alakjt, mrett a forma hatrozza meg Fogalmak:

Forma: az alkatrsz alakjnak megfelel reg az alkatrsz negatvja Minta: az alkatrsz mrett kzelt alak

Az nthetsg fogalma nthetsgen a megolvadt fm forma kitlt kpessgt rtjk Tgabb rtelemben a j nthetsg feltteleknt tovbbi kritriumokat is

megfogalmazunk: Alacsony ntsi hmrsklet, kis dermedsi hkz Kis zsugorods nts utn is kedvez tulajdonsgok A dermeds sorn szablyozhat szvetszerkezet

nthetsgi vizsglat: Courthy kokilla

A Courthy kokilla egy kifel spirlisan bvl forma, amelynek a kzepbe

ntik bele a megolvadt fmet Az nthetsg mrszma az a cm-ben mrt tvolsg, amennyit az olvadk kitlt

62. bra

nthetsgi vizsglat

Az nthetsget befolysol tnyezk

A fm olvadspontja A likvidusz-szolidusz kztti tvolsg (dermedsi hkz) A fm sszettele (nthetsget befolysol tvzk) Az eutektikus sszettel fm nthetsge a legkedvezbb Az eutektikus sszetteltl val eltrst a teltsi szm jellemzi:

Beml csonk

Forma kitlts hossza

48

Az ntttvas teltsi szma:

Zsugorods nts kzben

Oka: a fajtrfogat vltozs hls kzben Az sszehzds fzisai:

Folykony llapotban a kristlyosodsi hmrsklet elrsig Kristlyosods kzben Megszilrdult llapotban

A fajtrfogat cskkens miatt lunkerek, fogysi regek keletkezhetnek A fajtrfogatnak a kristlyosodst ksr cskkenst fogysnak nevezzk. Ez klnbz lehet (2-6 %), attl fggen, hogy milyen az tvzet sszettele illetve vannak-e a kristlyosodst ksr a fajtrfogatot nvel jelensgek. Ilyen pl. a grafitkpzds vagy a gzfelszabaduls stb. A fogys kvetkezmnye s a kristlyosods mdja szorosan sszefgg egymssal. A fogys kvetkezmnye legltalnosabban gy hatrozhat meg, hogy a formban lv fm a kristlyosods vgn mr nem tlti ki azt a trfogatot, amelyet a kristlyosods kezdetekor kitlttt.

A fogysi reg cskkentsnek lehetsgei

Olvadt llapotban a folykony fm ptlsa tpfejek alkalmazsval Kristlyosods kzben:

Megfelel kokilla alkalmazsa A fm nts eltti kezelse (pl. csillaptott vagy csillaptatlan acl

ntse) Az reg kpzds irnytsa A keletkezett reg eltvoltsa (pl. acltuskk esetben)

A fogysi reg keletkezsi mechanizmusa

Idelisan lass hts esetben a kristlyosods a teljes trfogatban egyszerre kezddik, ezrt a dermeds vgn mikro lunkerek keletkeznek (63. bra)

63. bra Mikrolunker keletkezse

Idelisan gyors htskor a dendritek a falra merlegesen nnek, a fmtusk

fels, kzps rszn sszefgg lunker keletkezik Teht a lunkerek kpzdst a hls mdja hatrozza meg

%

%

eutc C

CS =

365,0027,033,0317,023,4

%

+=

MnPSi

CSc

49

Szilrd llapotban bekvetkez zsugorodsok

Az ntvny klnbz rszei eltr sebessggel hlnek, ezrt tmeneti mretklnbsgek lpnek fel, amelyek zsugorodsi feszltsgeket okoznak

A zsugorodsi feszltsgek fggnek az ntvny alakjtl is

Az ntttvasak nthetsge

Krds: a kristlyosods sorn fehr vagy szrke ntttvas keletkezik-e? Vizsglati mdszerek:

kprba Elemzs diagramok alapjn (Maurer, Greiner-Klingenstein)

Eredmny: karbidos vagy grafitos (ferrit-perlites) ntttvas Tretet befolysolja: Lehlsi sebessg gyors hts cementites szvetet segti el lass hts grafitos szvetet segti el tvzelemek cementites szvetet elsegt tvzk: S, Mn, Cr, W, Mo, V grafitos szvetet elsegt tvzk: C, Si, Al, Ni, Cu, Co kprba Az ntsre ksz alapanyagbl szabvnyos kprbt ntenek, s vizsgljk a fehren illetve szrkn dermedt rsz arnyt

Maurer diagram A diagram a karbon s a szilcium tartalom fggvnyben mutatja azokat a mezket, ahol fehren, szrkn illetve perlit-grafitosan dermed az ntttvas.A diagram 30 mm tmrj homokformban hlt ntvnyekre vonatkozik, gy nem veszi figyelembe az ntttvasak szempontjbl nagyon lnyeges lehlsi sebessget.

65. bra Maurer diagram

Szrkn dermedt rsz

Fehren dermedt rsz

64. bra kprba

50

Greiner-Klingenstein diagram A diagram a karbon s szilcium egyttes mennyisgnek s az ntvny falvastagsgnak fggvnyben mutatja azokat a mezket, ahol fehren, szrkn illetve perlit-grafitosan dermed az ntttvas.

66. bra

Greiner Klingenstein diagram

a. b. c.

67. bra ntttvasak

a. III. terlet ferrit+grafit, b. II.b. terlet perlit+ferrit+ grafit, c. I. terlet perlit+ledeburit

A lemezgrafitos ntttvasak legfontosabb jelelmzi - Kivlan nthet - Jl forgcsolhat - Kivl rezgscsillapt - J siklsi tulajdonsgai vannak. - Csak rugalmas alakvltozsra kpes, - a nyomignybevtelt kb. ngyszer jobban viseli

Rm = 100 - 350 N/mm2 kztti attl fggen, hogy ferrites vagy perlites az alapszvet.

A nagyobb szilrdsg (Rm=300-350 N/mm2) ntttvasakat az nts sorn FeSi-al kezelik (beolts, modifikls).

A gmbgrafitos ntttvas jellemzi

- Jl nthet - Korrzi ll - Tmrebb, mint a lemezes ezrt nagyobb nyomsoknak is ellenll - Kopsllbb, mint a lemezes

51

- Rezgscsillapt kpessge csak kb. tde a lemezesnek - Marad alakvltozsra kpes

A szilrdsg s szvssga lnyegben az alapszvet minsgtl fgg. Ferrites alapszvet esetn (Rm=380 - 420 N/mm

2; A=12 -17 %) a perlitesnek nagy a szilrdsga s csekly a nylsa (Rm=700-800 N/mm

2; A=2 -5 %)

Aclntvnyek

tvzetlen aclntvnyek I. minsgi csoport (kiegszt jelzs nlkli) csak a szaktszilrdsg s nyls garantlt pl. A 400. II. minsgi csoport F jel, a fentieken tl a folyshatr is garantlt pl. A 500 F III.minsgi csoport FK jel, a fentieken tl mg a keresztmetszetcskkens vagy az tmunka is garantlt pl. A 500 FK tvztt aclntvnyek Az aclntvnyek ntszeti tulajdonsgai

- Az acl zsugorodsa nagyobb mint az ntttvas - nagyobb a repedsveszly, amit ntvnykialaktsnl figyelembe kell

venni

- dsulsra, durva szemcseszerkezet kialakulsra hajlamos. Egyb fmek nthetsge

Alumnium:

Az eutektikus sszettel Al-Si, Al-Mg-Si tvzetek jl nthetk Vkony fal ntvnyek is kszthetk (pl. motorblokk)

68. bra Alumnium motorblokk

A rz s tvzetei

Jl nthetk: n-, lombronzok, vrstvzetek

52

ntvnyek vizsglata Roncsolsos vizsglatok

- szaktvizsglat - kemnysgmrs - mikroszkpos vizsglatok

Roncsolsmentes vizsglatok - vizulis vizsglatok - festkbehatolsos vizsglat - tmrsgvizsglat - rntgen vizsglat stb.

Roncsolsos vizsglatok

Szaktvizsglat

A vizsglatot az EN 1002-1 elrsai szerint kell vgezni. A prbatest lehet

- Kln nttt - ntvnybl kimunklt prbatesten (a helyt mindig meg kell adni!)

69. bra

ntttvas szaktprbatest. A vizsglat sorn az ntvnyre vonatkoz elrsok szerint meghatrozhatjuk a ReH;(RP0,2); Rm;A s Z rtkt.

Kemnysgmrs

A helye az ntvnyrajzon elrt. Legtbbszr Brinell kemnysg (HB) van elrva. Fontos, hogy az ellenrzst az elrt tmrj golyval vgezzk.

Mikroszkpos vizsglatok

Az ntttvasak mechanikai tulajdonsgai a kristlyosods s talakuls mdjtl fggnek. A karbidosan kristlyosodott ntttvasak kemnyek, ridegek, nllan szerkezeti anygknt nem hasznlatosak. A grafitosan kristlyosod ntttvasak mechanikai tulajdonsgait a grafit

- alakja, - mrete s - eloszlsa

hatrozza meg elsdlegesen. Befolysolja tovbb a fm mtrix milyensge is. Ez az oka annak, hogy az ntttvasak minstsekor a grafitot s a fm mtrix milyensgt minsteni kell.

53

A grafit minstse A grafitot az MSZ ISO 945:1993 elrsai szerint maratlan csiszolaton N 100 x nagytsban etalonkppel sszehasonltva kell vgezni.

a. b. c. 70. bra

Etalonkpek a grafit minstshez a. alak, b. mret, c. eloszls

A fm mtrix (alapszvet) minstse A darabbl kszlt maratott csiszolaton legtbbszr N 500x nagytsban. (71. bra)

a. b. 71. bra

Fm mtrix a. perlit, b. ferrit+perlit

54

Alumniumntvnyek vizsglata A csiszolatot az ntvnybl a rajzon jellt helyrl vesszk ki. Ellenrizzk a szvetszerkezetet s az elrsoktl fggen pl. a mikrolunkeressget.

72. bra Alumnium ntvny

Roncsolsmentes vizsglatok - vizulis vizsglatok - festkbehatolsos vizsglat - tmrsgvizsglat - rntgen vizsglat stb.

73. bra ntvny rngenvizsglata

Alaktott termkek vizsglata

Melegen alaktott (hengerelt, kovcsolt) elgyrtmnyok vizsglata A kiindul anyag lehet:

- nttt tusk - Kovcstusk (kzel ngyzet keresztmetszet) - Elhengerelt buga (kiss lapos) - Lemezbuga (lapos)

Folyamatosan nttt rd vagy szalag. Az elzeknl sokkal kisebb keresztmetszet (pl. 120x120 mm). A mretek igny szerint mdosulnak.

mikrolunker

55

A fmek kplkenysge Kplkenysgen a fmek s tvzetek azon tulajdonsgt rtjk, hogy

mechanikai ignybevtel hatsra az alakjukat kpesek megvltoztatni, az anyag kontinuitsnak folytonossgnak megmaradsa mellett.

A jelents marad alakvltozsra kpes fmeket kplkenynek tekintjk. Ezek ellentte a rideg viselkeds, a rideg anyag, melynek alakvltozsi

kpessge kicsi, gyakorlatilag nem kpes alakvltozsra llapottnyezk s hatsuk a kplkenysgre

A kplkenysg (alakthatsg) nem abszolt tulajdonsga az anyagnak, hanem az llapottnyezknek is fggvnye.

llapottnyezk: Feszltsgi llapot Hmrsklet Alakvltozsi sebessg

Feszltsgi llapot A tbbtengely nyomfeszltsgi llapot a kplkenysget javtja, a tbbtengely hzfeszltsgi llapot rontja.

Hmrsklet Magasabb hmrskleten az alakthatsg javul.

Alakvltozsi sebessg A sebessg nvekedsvel eleinte romlik, majd javul az alakthatsg.

A hidegalakts hatsa az anyag tulajdonsgaira

Alakts hatsra n a diszlokci srsg Emiatt n a szilrdsg s romlik az alakthatsg sszefoglalan: az anyag felkemnyedik

Trfogat alakthatsgi vizsglatok

Fbb vizsglatok:

Alakthatsgi jellemzk A hideg trfogat alakthatsgra val alkalmassg vizsglata A melegalakthatsg vizsglata

Az alakthatsgi jellemzk trfogatalaktshoz

Anyagvizsglati mrszmok: szakadsi nyls (A5), kontrakci (Z), kemnyedsi kitev (n)

Egyb mechanikai vizsglatokbl nyerhet mrszmok: zmthetsg, alakthatsgi diagram

Technolgiai prbk

Technolgiai prbk

Zmtvizsglat A vizsglatot az alakts hmrskletn vgezzk. Mrszm: az els repeds megjelensig elrt magassgcskkens. Hajlt vizsglat az alakts hmrskletn hrompontos hajltssal. Mrszm: a behajls mrtke az els repeds megjelensig Csavar vizsglat az alakts hmrskletn szabvnyos kszlkben. Mrszm: az trsig elviselt elcsavarodsok szma ill. mrtke.

56

Az alakthatsg jellemzse folys grbvel

Az alaktsi hmrskleten felvett folysi grbe jellemzi az anyag alaktsi szilrdsgt.

Fontos megjegyezni, hogy a magasabb hmrskleten felvett folysi grbe ersen sebessg fgg.

Vrstrkenysi hajlam vizsglata

Az aclok a 900-1100 Co hmrsklet tartomnyban repedsre hajlamosak alakts kzben, ez a vrstrkenysg. A jelensget a kn jelenlte okozza, amely vasszulfidknt alacsony olvadspont eutektikumot alkot. Ez az alakts hmrskletn megolvad, s folytonossgi hinyokat, repedseket okoz. Hasonl jelensget okozhat az oxign s a foszfor szennyezds is. A vrstrkenysgi hajlam melegalakthatsgi prbkkal kimutathat.

Alaktott elgyrtmnyok vizsglata

Roncsolsos vizsglatok - zrvnyossg vizsglata - makroszkpos - mikroszkpos

- szvetvizsglat - hkezelt szvet (normalizls, nemests ellenrzse)

- kemnysgmrs

Zrvnyossg vizsglata

Az acl gyrtsa s lentse sorn zrvnyok keletkeznek. A zrvnyok az nttt s melegen alaktott elgyrtmnyokban (bugk) makroszkpos vizsglattal ellenrizhetk.

- lpcss prbval - kk tret prbval - Baumann knlenyomat - mlymarats

Kisebb darabok vagy alaktott elgyrtmnyok esetben mikroszkpos zrvnyvizsglat A zrvnyok szabvny szerint (MSZ 2668) kivett (ltalban hosszirny), maratlan csiszolaton 100x nagytsban etalonsorozattal val vizulis sszehasonltssal hatrozhatk meg. Megjegyzs: Az ASTM E 45 szabvny egytt tartalmazza a makroszkpos s mikroszkpos zrvny meghatrozsi mdszereket. Az aclokban s a vasalap tvzetekben elfordul zrvnyok kmiai jellegk s morfolgijuk alapjn a magyar szabvny szerint kilenc tpusba vannak sorolva. Minden tpushoz 1-5 fokozat tartozik, a zrvnytartalom nvekv sorrendjben. A vizsglatok szabvnyostottak. (Az Anyagvizsglat jegyzetben megtallhat).

( )

.);(

;;

llThack

Tkk

nf

ff

==

=

&

&

57

Alaktott darabok roncsolsmentes vizsglata Az alaktott elgyrtmnyok leggyakoribb roncsolsmentes vizsglata az ultrahangos vizsglat, mellyel durvalemezek esetben rtegessg, bugknl zrvnyossg hatrozhat meg. Kovcsolt daraboknl gyakori a mgneses repedsvizsglat a felleti hibk kimutatsra.

Hidegen alaktott darabok vizsglata

Hideg trfogatalakts

Az anyaggal szemben nagyon szigor kvetelmnyeket tmasztunk. Ilyenek, hogy a felleten nem lehet oxidrteg, szennyezds. A felletet gyakran foszftozzk, ami a srldst cskkenti. Fontos a szemcsenagysg s a zrvnyossg. A szemcsenagysgot s a zrvnyossgot mikroszkpos zrvnyvizsglattal kell minsteni.

74. bra Csavargyrts hideg trfogatalaktssal

Lemez anyagok vizsglata

Alakthatsg szempontjbl ignyes lemezalaktsok

Hajlts

Mlyhzs s rokon mveletek

58

Nyjtva hzs s rokon mveletek

Lemezek s a jellemz vizsglatok csoportostsa

Durvalemez s >3 mm Roncsolsos vizsglatok

- szaktvizsglat - technolgiai hajltvizsglat (rtegessg)

Roncsolsmentes vizsglatok - ultrahangos vizsglat (rtegessg

Finomlemezek vizsglata s

59

Csszehz vizsglat Klnbz tmrj trcskat szabvnyos kszlkben egyetlen lpsben csszv hznak. A vizsglattal a maximlis hzsi fokozat illetve az anizotrpia (fleseds) hatrozhat meg.

76. bra Csszehz vizsglat

60

Szaktvizsglaton alapul vizsglatok (Lankford MI-05 33.022-77) A lemez alakthatsgt jellemezheti a

- kplkenysgi anizotrpit /r/ - kemnyedsi tnyezt /n/

Kplkenysgi anizotrpia /r/ alatt a szaktplcn mrhet szlessg (b)s vastagsg irny(S) valdi nyls hnyadost rtjk. A kplkenysgi anizotrpia meghatrozsa A lemez anizotrpijnak jellemzse rdekben a prbatesteket a hengerls irnyban (0o), illetve arra merlegesen (90o), s ferdn (45o)-ban kell kivenni, ezeken elvgezve a mrseket a kvetkez jellemzk hatrozhatk meg:

tlagos anizotrpia:

Skbeli anizotrpia: Izotrp a lemez (legkedvezbben mlyhzhat fleseds nlkl) ha az tlagos anizotrpia 1, s a skbeli anizotrpia 0. Mlyhzsra hat anyagjellemzk

A mlyhzsi viszony (D/d) annl nagyobb lehet, minl jobb az alakthatsg A fleseds annl kisebb, minl kzelebb van a skbeli anizotrpia az 1-hez Az tlagos anizotrpihoz hasonlan rtelmezhet a kemnyedsi kitev (n)

tlagos rtke is. A kett kapcsolata mutatja a mlyhzhatsgot sszefoglalan Az tlagos anizotrpia s kemnyedsi kitev hatsa a mlyhzhatsgra

n 0,26 0,2 1,0 1,8 0,17

4

2 90450 rrrr++

=

2900

45

rrrr

+=

r

III. Vastagsg cskkens vrhat

I. Legbonyolultabb alakok

IV. Gyenge minsg

II. Mlyhzsra kivl

61

Hkezelhetsg vizsglata Hkezels A hkezels egy tervszeren megvlasztott hmrskletvltoztatsi folyamat, mely felhevtsbl, hntartsbl s lehtsbl ll, s clja a munkadarab szvetszerkezetnek illetve feszltsgllapotnak tudatos megvltoztatsa, az elrt tulajdonsgok elrse cljbl. A hkezels alapja lehet:

- az allotrp talakulsok befolysolsa, az eutektoidos folyamat egyenslyitl val eltrtse

- a szilrd llapotban vgbemen oldds s kivls befolysolsa - a diffzi, a szilrd llapotban bekvetkez oldds , tvzs tudatos kihasznlsa

Hkezels kzben a szerkezeti anyag szilrd halmazllapot, rszlegesen sem olvad meg, teht a hkezelst csak a szolidusznl kisebb hmrskleten vgezzk! A hkezels id - hmrsklet diagramjt a 77. bra mutatja.

77. bra A hkezelsek id-hmrsklet

diagramja A hkezelsi folyamatok

sorn a darab s a krnyezet kztt hcsere van. A htadsi egytthat a trgy s a krnyezet kztt az az idegysg alatt felletegysgenknt kilp hmennyisg, amely a felletre merlegesen belp a darabba vagy kilp a darabbl. A hcsere megvalsulhat:

- hvezetssel, - hramlssal - hsugrzssal

Az idegysgenknt tadd hmennyisg fgg a darab s a krnyezet hmrsklet klnbsgtl. Mivel ez a klnbsg idvel egyre kisebb a felmelegeds vagy a lehls sebessge exponencilis grbe szerint vltozik. A hvezets szilrd testekre jellemz, a hcsere a szomszdos nyugalomban lv rszecskk kztt megy vgbe. Fgg a darab anyagnak hvezet kpessgtl. A hvezetkpessg a sznfmek esetben a legnagyobb. Az tvzk a hvezetkpessgt cskkentik. Termszetesen befolysolja az anyag llapota is s nem utols sorban a hmrsklet. A hramls sorn a gz vagy cseppfolys rszecskk ramolsa tjn jn ltre a hcsere. Az ramls lehet szabad vagy knyszerramls. A knyszerramls esetn jval nagyobb a htads.

62

A hsugrzs olyan htads ahol a darab valamely test ltal kisugrzott energit nyeli el. Mivel a folyamat energia hordoz nlkl megy vgbe a h ezen a mdon vkuumban is terjed. A hkezel berendezsben (kemencben) a darabok elssorban hramls s sugrzs tjn melegszenek fel. A 77. bra alapjn lthatjuk, hogy a felhevts sorn a darab felletnek s belsejnek hmrsklete eltr. Ez a klnbsg bels feszltsgekhez, kialakulshoz vezethet. A tl gyors hevts hatsra kialakul feszltsgek a nagyobb hmrskleten kisebb szilrdsg anyag repedst okozhatjk. A felhevts lehet: - folyamatos - szakaszos (lpcszetes) rossz hvezet anyagok esetn

A hntarts a hkezelsi hmrskleten tartst jelenti. Ez alatt talakulsok, diffzis folyamatok mennek vgbe

A lehts az izzts hmrskletrl rendszerint szobahmrskletre val hts A lehts kzben ltalban fzistalakulsok mennek vgbe. A lehts az elrt szvetszerkezetet biztost technolgitl fggen lehet:

- gyors ( edz, rgzt hats) - norml ( normalizl hats) - lass ( lgyt hats)

A lehls sebessge elssorban a htkzeg hvezet kpessgtl fgg. Legkisebb a leveg utna az olaj, solvadkok, vizes emulzik s a vz htkpessge. A hts intenzitsa a kzeg mozgatsval, ramoltatsval fokozhat. A hlsi viszonyokat termszetesen befolysolja a kzeg hmrsklete, a munkadarab anyaga, alakja, fellet-trfogat arnya stb. Gzok pl. nitrogn esetben lnyeges a nyoms is. A nyoms nvelsvel a hts intenzitsa fokozhat. A hkezelsi mveletek sorn a kemence atmoszfra s a darab kztt vegyi folyamatok is lejtszdnak. Ezek lehetnek:

- Oxidci - Dekarbonizci - Tudatos sszettel vltoztats (termokmiai kezelsek)

Az oxidci a hmrsklet nvelsvel rohamosan gyorsul A felleten 200 - 300 C fltt vkony klnbz szn oxidhrtya kpzdik(futtatsi sznek), de 600 C fltt mr vastagabb rideg, oxidhrtya keletkezik (reverteg). A reverteg kialakulsban fontos szerepe van az idnek is. A dekarbonizci, elsznteleneds 700 C fltt kvetkezhet be. A darab felletbl a C a krnyezetbe vndorol. A dekarbonizci lehet rszleges vagy teljes. Kvetkezmnye, hogy a darab felletn a C tartalom lecskken s nem edzdik megfelel kemnysgre, tovbb a kisebb szilrdsg, hzfeszltsggel terhelt rtegben n a kszrlsi repedsek megjelensnek lehetsge. Klnsen veszlyes ez a nagy C tartalm szerszmaclok esetben, ahol a kis C tartalm dekarbonizldott rteg nem edzhet megfelel kemnysgre. A 77. brn lthat, hogy a hkezelsi folyamatban a lehls sorn is eltr sebessggel hl a munkadarab fellete s magja. Ez az eltrs fgg a lehts mdjtl, elssorban a htkzegtl, a darab anyagtl, mrettl, s hkezelsi hibk (feszltsg, elhzds, repeds) kialakulshoz vezethet. Fontos megjegyezni, hogy a hkezelsi mtervltozsok, vetemeds fgg az alakts irnytl, a kovcsolssal kialaktott szlelrendezdstl tovbb, hogy a darab

63

anyagnak szilrdsga a kezelsi hmrskleteken kicsi, ezrt a nem megfelelen "altmasztott" darabok a sajt slyuk hatsra is vetemedhetnek. Tengelyek fggesztve pl.! A hkezelsi mretvltozsok egyengetssel vagy a hkezelst kvet megmunklssal megszntethetk, teht javthat hibk, de a tmegtermelsben jelents tbbletkltsget okoznak. Ha a keletkez feszltsgek meghaladjk az anyag szilrdsgt repedsek, teht nem javthat hibk keletkeznek. A repeds lehet a tl gyors felhevts (a darab fellete s a hideg mag kztti mretklnbsg a magban hz a kregben nyom feszltsget okoz) hatsra kialakul magrepeds, vagy a darab felletn gyors hts hatsra (a felleten hzfeszltsg keletkezik) kialakul htsi elssorban edzsi repeds. A repedsek kialakulsnak lehetsge a nagyobb C tartalm, tvztt, tagolt daraboknl nagyobb. A gyakorlatban ezrt hevtskor az optimlis hevtsi sebessget, vagy lpcszetes felhevtst, htskor pedig az adott cl elrst biztost legenyhbb htkzeget alkalmazzuk! A hkezelsek csoportostsa A hkezel eljrsok csoportostsra legltalnosabban elfogadott az, hogy az elrt szvetszerkezetet, s ezzel az elrt tulajdonsgokat a darab, mely rszn kvnjuk kialaktani. gy megklnbztetnk:

- teljes keresztmetszetre kiterjed s - felleti hkezelseket.

A hkezelhetsg A hkezelhetsg alatt a hkezelsre val alkalmassgot rtjk, amely jelenti a hkezelsi hibk elkerlst (bels feszltsgek, vetemedsek, repedsek) illetve a kvnt szvetszerkezet elrst a munkadarab megfelel keresztmetszetben. A hkezelhetsget mindig az adott hkezelsi technolgival kapcsolatban vizsgljuk. Az aclok hkezelhetsge alatt szkebb rtelemben az tedzhetsget rtjk. Az edzs teljes keresztmetszetre kiterjed hkezels, amely ersen htsi sebessg fgg. A munkadarab felszne s magja kztti hlsi sebessg klnbsg indokolja az tedzhetsg vizsglatt Az aclnak azt a tulajdonsgt, hogy ausztenites llapotbl vkf-nl nagyobb sebessggel htve martenzitess tehet az acl edzhetsgnek nevezzk. Az edzhetsg felttelei:

1. A szvetszerkezet a hts megkezdsekor legyen ausztenites. Hipoeutektoidos acloknl: Ac3 + 30 - 50 C Eutektoidos acloknl: Ac1 + 30 - 50 C Hipereutektoidos acloknl: Ac1 + 30 -50 C,

2. A C tartalom legyen nagyobb, mint 0,2 % 3. A lehlsi sebessg legyen nagyobb, mint a vfkf . Idelisan vagy teljesen tedzd szelvnytmrnek nevezzk azt az tmrt, amelynl az adott sszettel munkadarab teljes keresztmetszete martenzites lesz (v > vkr), mg tedzd szelvnytmrnek (DI) nevezzk azt az tmrt, amelynl az adott sszettel munkadarab magja 50%-ban martenzites, 50%-ban bnites lesz.

64

A gyakorlatban az tedzhet szelvnytmrt (DI) tekintjk edzhetsgi kritriumnak. Az tedzd szelvnytmr mindig nagyobb, mint az idelisan tedzd! Ismerete nagyon fontos, meghatrozsa ksrlettel vagy szmtssal trtnik. Az edzhetsg vizsglata vglapedz (Jominy) prbval (MSZ 9770:1991) A szabvnyos prbatestet megfelel kemencben edzsi hmrskletre hevtjk. (Megjegyzs vannak indukcis hevtssel mkd vizsgl berendezsek ahol prbatest hevtse indukcis hevtssel trtnik. Ebben az esetben, mivel az auszteniteseds krlmnyei msok, a meghatrozott rtkek eltrhetnek a kemencben hevtett s lehttt darabokhoz kpest.). A darabot hntarts utn kszlkben a vglapjt r vzsugrral lehtjk. A darab vglapja nagyon gyorsan hl, attl tvolodva a lehlsi sebessg cskken. (78. bra)

78. bra A prbatest lehlse Jominy vizsglatnl

A prbatest edzdsrl legegyszerbben kemnysgmrssel gyzdhetnk meg. A kemnysgmrshez a prbatest palstjn kt egymssal prhuzamos skot alaktunk ki kszrlssel. A kialaktott felleten HRC kemnysget mrnk a vglaptl kiindulva. A kemnysgmrsek eredmnyt a vglaptl mrt tvolsg (d) fggvnyben brzolva a Jominy grbt kapjuk. A 79.bra tvzetlen s tvztt aclok Jominy grbit mutatja A grbe kezdeti szakasza azt a legnagyobb kemnysget mutatja, amelyre az acl edzhet. Az brn jl lthat, hogy egy acl esetben az edzssel elrhet kemnysg elssorban a C tartalomtl fgg. Megfigyelhet tovbb, hogy az

65

tvzelemek nvelik az tedzd szelvnytmr, mivel a diffzis talakulsokra jellemz C grbket jobbra toljk.

79. bra tvzetlen s tvztt aclok

Jominy grbi 1020, 1040 s 1060 tvzetlen , a 20, 40 s 60 a C

tartalom szzszorosa 4140 s 4340 gyengntvztt

A Jominy vizsglat eredmnye megadhat: 1. a kemnysgi grbk megrajzolsval 2. hrom pont kemnysgnek megadsval, ahol az els pont az edzett vglaptl 1,5

mm-re, a msodik kemnysg cskkens pontjban (99% martenzit, JA), tovbb az inflexis pontban (50% martenzit + 50 % perlit -bainit JB)

3. kt - kln megllapodsban elrt tvolsgban lv - pont kemnysgnek megadsval

4. egy - az edzett vglaptl elrt tvolsgban lv - pont kemnysgnek megadsval

Az edzhetsg meghatrozsa szmtssal ( SAE J406 s ASTM A 255 95 alapjn)

A martenzit kpzds felttele, mint ismeretes, hogy az ausztenitet a fels kritikus lehlsi sebessgnl gyorsabban kell hteni. A fels kritikus lehlsi sebessg a folyamatos talakulsi diagram (C grbe) orr pontjhoz hzott rint sebessg. A C grbk helyzett az ausztenit szemcsenagysga (izzts sebessge, hmrsklete, a hntarts ideje) s az acl sszettele hatrozza meg. A karbon s az tvz elemek (kivtel csak a Co) a C grbket jobbra toljk ezzel cskkentve a fels kritikus lehlsi sebessget Az tvz elemek hatsa klnbz. A szabvny az egyes elemekre a mennyisgtl fggen szorztnyezket ad meg, amelyek ismeretben az tedzd szelvnytmr kiszmolhat. A szabvnyok 7-es ausztenit szemnagysgra vonatkoznak. Abban az esetben ha az acl szemcsenagysga ettl eltr a meghatrozott rtket korriglni kell. (DI x szorz tnyez)

66

A hkezelt darabok ellenrzse A gyrts kzben s a hkezels utna darabok ellenrzse trtnhet:

- roncsolsos s - roncsolsmentes mdszerekkel

A hkezel eljrsok csoportostsra legltalnosabban elfogadott az, hogy az elrt szvetszerkezetet, s ezzel az elrt tulajdonsgokat a darab, mely rszn kvnjuk kialaktani. gy megklnbztetnk:

- teljes keresztmetszetre kiterjed s - felleti hkezelseket.

Teljes keresztmetszetre kiterjed hkezelsek A teljes keresztmetszetre kiterjed hkezelsek clja a munkadarab megkvnt tulajdonsgainak (leglgyabb llapot, egyenletes, finom szemcseszerkezet, kemnysg, szvssg stb.) kialaktsa a teljes keresztmetszetben. A kezelsek lehetnek:

- lgyt s egynemst - kemnysget fokoz - szvssgot fokoz

Az anyagokra vonatkoz anyagszabvnyok a legfontosabb hkezelsek adatait tartalmazzk.

Lgyts

Cl: a 0,3 %-nl nagyobb C tartalm tvzetlen valamint tvztt aclok forgcsolhatsgnak, alakthatsgnak biztostsa. Az aclt Ac1-nl 10-20 C-al kisebb hmrskletre (680-700 C-ra) hevtjk, itt hntartjuk, majd kemencben htjk. A hntarts idtartama tvzetlen aclok esetben 2-3 ra, tvztteknl 4-5 ra. Ellenrizhet

- a szvetszerkezet - A kemnysg Brinell kemnysgmrssel

A kemnysgrtkeket tartalmazhatja: - rajz - mszaki dokumentci - anyagszabvnyok

80. bra

Lgyts . 0,45 % C acl lgytott szvete (szemcss perlit)

67

Normalizls

Clja: a melegen alaktott, hegesztett, nttt aclok tlhevtett, durvaszemcss, egyenltlen szemcseszerkezetnek javtsa. A kezels ausztenitests(Ac3+30-50 C), 5-10 perces hntarts utn nyugodt levegn val lehtsbl ll. A keletkez szvetszerkezet a C tartalomtl fggen ferrit, lemezes perlit vagy lemezes perlit s szekunder cementit. A normalizlt aclok mechanikai jellemzi a szelvnytmrtl fggnek!

A normalizls ellenrzse

A hkezels ellenrzse legtbbszr a kemnysg ellenrzsvel trtnik. (HB, de lehet HRB is) . Az elrsokat (a kemnysgrtkeket) tartalmazhatja:

- rajz - mszaki dokumentci - anyagszabvnyok tartalmazzk

a szvetszerkezet ellenrzse

81. bra 0,45 % C acl "szlltott" s normalizlt szvete

Kemnysget fokoz hkezelsek Cl: az acl legnagyobb kemnysgnek biztostsa. Az acl martenzites llapotban a legkemnyebb. A martenzit gy rhet el, hogy az aclt homogn ausztenites llapotbl a fels kritikus lehlsi sebessgnl gyorsabban htjk. Ezt a mveletet, mint hkezelst edzsnek nevezzk. Az edzs clja a martenzites szvetszerkezet s ezzel a legnagyobb kemnysg biztostsa. Az edzs hmrskletnek megvlasztsakor az albbiakat kell figyelembe venni:

Hipoeutektoidos acloknl: Ac3 + 30 - 50 C Eutektoidos acloknl: Ac1 + 30 - 50 C Hipereutektoidos acloknl: Ac1 + 30 -50 C

Az egyes aclfajtk edzsi hmrsklett a vonatkoz anyagszabvnyok tartalmazzk.

68

Az edzs ellenrzse

Kemnysgmrssel (HRC vagy HV) trtnik. A mrs helye elrt. Bizonyos esetekben elrjk a szvetszerkezet ellenrzst (maradk ausztenit) is.

a. b.

82. bra a. martenzit +maradk ausztenit (fehr) b. martenzit

Szvssgot fokoz hkezelsek

Nemests

A szvssg nagyon fontos jellemzje a szerkezeti anyagoknak. A szvssg egyik tnyezje a szilrdsg a msik az alakvltoz kpessg. A szvssg a legnagyobb szilrdsg melletti legnagyobb alakvltoz kpessget jelenti. A szvssg az tmunkval jellemezhet (KV; KU). A szvssg annl nagyobb, minl finomabb s egyenletesebb a szerkezet. Az aclok legszvsabb llapott biztost hkezels a nemests. Megjegyzs: a kis C tartalm aclok normalizlt llapotban a legszvssabbak. A nemests = edzs + nagyhmrsklet megereszts. A nagyhmrsklet megereszts sorn kialakul szvetszerkezet a szferoidit, amely ferrites alapba gyazott igen finom karbid rgket jelent. Megjegyzs az angol irodalomban a szferoidit a lgytott llapotot jelenti, a nemestett llapot hardened and tempered) A nemestsre vonatkoz adatokat (edzs s megereszts hmrsklete, htkzeg) az anyagszabvnyok tartalmazzk.

83. bra tvzetlen acl mechanikai tulajdonsgainak vltozsa a megeresztsi hmrsklet

fggvnyben

69

A nemests ellenrzse

A nemests ellenrzse a tbbi hkezelshez hasonlan kemnysgmrssel (HRC vagy HV) trtnik. Nagyobb tmrj, dinamikus ignybevtellel terhelt jrmalkatrszek esetben a kemnysg ellenrzse a darabbl kszlt metszeten (tedzds) is elrt. A szvetszerkezet ellenrzse is gyakran szksges.

Felleti hkezelsek A gyakorlatban sokszor merl fel az az igny, hogy az alkatrsz a kopsnak kitett felletn legyen kemny, kopsll, a magja pedig legyen szvs. A jrmiparbl vett pldval lve egy llcsap vagy gmbcsap legyen hossz ideig mrettart (kopsll), de egy tkzs sorn ne trjn el, hanem deformldjon, de maradjon a helyn. A felleti hkezelseket nagyon gyakran alkalmazzuk fogaskerekek kezelsre is, ahol a felletnek a kopsllsg, a fraszt ignybevtellel szembeni ellenlls miatt kemnynek a magnak pedig szvsnak kell lenni. Ez az elvrs a kemny kopsll fellet (kreg) s szvs mag felleti hkezelsekkel, felleti edzssel vagy egyidejleg alkalmazott h-s vegyi hatsokkal rhet el. gy megklnbztetnk:

- sszettelt nem vltoztat felleti edzseket - sszettelt vltoztat krgest eljrsokat

A felleti hkezelsek ttekintse az edzhetsg felttelei alapjn A felleti hkezelsek alapelve az, hogy az edzshez szksges 3 felttel kzl mindhrom, csak a kregben teljesl

1. ausztenitests ( hevts T > A c3 ) 2. hts v kf-nl nagyobb sebessggel 3. C > 0,2 %

Ha az 1. felttel nem teljesl a magban, teht a C > 0,2 % sszettel anyagot csak a felleten hevtjk fel, s htjk v > vkf sebessggel. Ez a felleti edzs, pl. lng vagy indukcis edzs.

Ha a 3. felttel nem teljesl mert C < 0,2 % , akkor a felleten megnveljk a C tartalmat, s azutn edznk. Ez a bettedzs.

A kitztt clt gy is elrhetjk, hogy a felletbe diffundltatunk valamilyen elemet

pl. N-t , vagy B-t, mely vegyletet kpezve nveli a felleti kemnysget

Az acl sszettelt nem vltoztat felleti hkezelsek, felleti edzsek

A felleti edzseknl az acl fellett meghatrozott mlysgig T > A c3 hmrskletre hevtik, s onnan a vkf-nl gyorsabban htik. A kregvastagsgnak megfelel mlysg hevtshez rendkvl nagy hevtsi sebessget (500 - 100 C /sec) kell elrni, hogy a felleten nagy htorlds keletkezzen. Ez csak nagy felleti teljestmnnyel lehetsges (1000 - 10000 W/ cm2). Ekzben a mag hmrsklete s szvetszerkezete nem vltozik. A nagy hteljestmny, a gyors hevts acetiln - oxign gzlnggal (lngedzs) vagy indukcis hevtssel (indukcis edzs), elektromos vvel, lzerrel, elektronsugrral, stb. valsthat meg.

70

Lngedzs

A lngedzs sorn a darab fellett nagyteljestmny gzgkkel hevtjk, majd vzzel htjk. A kregvastagsg ltalban1,0 - 5 mm. A technolgia lehet szakaszos (a teljes fellet hevtse majd htse), vagy folyamatos (az gfej, vagy a darab mozog, s folyamatos a hts) (84. bra).

84. bra

Lngedzs elve A hmrsklet eloszlst a szelvnyben az idegysg alatt felvett teljestmny s a darab hvezet kpessge befolysolja. Nagyobb hmrsklet lnggal (acetiln - oxign a lnghmrsklet kb. 3000 C) gyorsabb felmelegeds rhet el, s mivel kevesebb id van a h elvezetsre a kreg vkonyabb lehet. A hts vzzel trtnik, melynek hthatsa manyag bzis adalkokkal szablyozhat. A darabokat a kezels utn 150-200 C-os megeresztsnek kell alvetni. A lngedzst fleg kopsnak kitett alkatrszek felleti kemnysgnek nvelsre hasznljk. Ilyenek pl. nagymret fogas- s lnckerekek, ktlhornyok, tengelyek, eszterga sznvezetkek, csszlapok, forgattystengely csapok stb. A lngedzs annl gazdasgosabb, minl kisebb az edzend fellet az sszfellethez kpest. A lngedzs elnye, hogy egyszer, olcs, gy kis darabszm esetn is gazdasgos lehet. Htrnya, hogy a kregvastagsg nem lehet 1-1,5 mm-nl kisebb s nem szablyozhat pontosan.

Indukcis edzs

Az indukcis hevts elvi alapja az, hogy egy vltrammal tjrt vezet erterbe helyezett acl a benne fellp mgneses (hiszterzis) s villamos (rvnyram) vesztesgek miatt felmelegszik. A hatkony felhevts miatt a vezet (induktor tekercs) krl kell vegye a darabot. A jelensg frekvencia fgg. Minl nagyobb a frekvencia annl kisebb a felmeleged kreg vastagsga (szkin effektus). A nagy hevtsi sebessg s a szkinhats egytt a felletben igen nagy htorldst eredmnyez. A hts vzzel, vagy vizes oldattal trtnik. A htkzeg gyakran az induktor htsre szolgl htvz. A felhevtett kreg a htkzeg s a mag helvonsa miatt gyorsan hl.

71

Hasznlatos frekvencik: kzpfrekvencia 2500 - 10000 Hz 1 - 3 mm-nl vastagabb kreghez nagyfrekvencia 3 mm-nl vkonyabb kreghez

A darabokat az indukcis edzs utn 150-180 C-on meg kell ereszteni. Az indukcis edzs elnye, hogy gyors, revementes, pontosan szablyozhat, automatizlhat, mind a kregvastagsg, mind a kregkifuts tekintetben. Htrnya a nagy beruhzsi kltsg, mely csak nagy darabszm esetn teszi gazdasgoss. Az indukcis edzst elssorban fogaskerekek, bordstengelyek, gpjrm alkatrszek pl. vezrm tengely btykk , forgattystengely csapok , kormnygmbcsapszeg stb. hkezelsre alkalmazzk. Az indukcis edzsre nem minden edzhet acl alkalmas, ugyanis a darab anyagnak mgneses permeabilitsa 768 C-on (Currie pont) 1-re cskken, s megn a villamos ellenlls. Ezen okok miatt a felhevls lelassul, a "darabnak van ideje a ht elvezetni". Indukcis edzsre a 0,35 %-nl nagyobb karbontartalm aclok alkalmasak. Az tvzelemek javtjk az edzhetsget, cskkentik a szksges htsi sebessget s a repedsrzkenysget. Az indukcis edzssel kezelt darabokat a nagy magszilrdsg biztostsa rdekben az indukcis edzst megelzen nemesthetik. Az indukcis edzst gyakran alkalmazzk fogaskerekek kezelsre. Ennek hrom mdszere ismeretes. Ezek:

- sszfogedzs - Foganknti edzs - Fogoldal edzs

Az sszfogedzs (85. bra) esetn az induktorba helyezett fogaskereket ll vagy forg helyzetben edzsi hmrskletre hevtjk s azutn megfelel htkzeggel leeddzk. Ez a mdszer a kisebb kerekek edzsre alkalmas.

85. bra sszfogedzs

a. a kreg nagyobb b kisebb teljestmny genertorral.

A kreg vastagsga jelentsen fgg az ram frekvencjtl (86. bra)

86. bra A frekvencia hatsa a kregre

72

A foganknti edzs (87.bra) sorn az induktor csak egy fogat vesz krl. A darabot forgatni kell. Ebben az esetben a lbkrn nem keletkezik kreg.

87. bra

Foganknti edzs elve s a kreg lefutsa A fogoldaledzs mdszervel a fogaskerekek fogait egyenknt eltolssal eddzk.(88. bra)

88. bra Fogoldal edzs s a kreg

Ez a mdszer nagy ignybevtel fogaskerekek krgestsre alkalmas elssorban.

A felleti edzs ellenrzse A felleti edzett darabok esetben az ellenrzs minden esetben a

- Felleti kemnysg mrse HV vagy HRC. Az elrs ltalban 60-62 HRC . - A magkemnysg mrse. A rajzon feltntetett helyen kell mrni HRC vagy

HV mdszerrel. A mrseket a kregvastagsg meghatrozsra ksztett csiszolaton vgezzk.

- A kregvastagsg meghatrozsa A kregvastagsg meghatrozst szabvny rja el: pl. MSZ 2688 vagy SAE J 423 Dec83 alapjn

A kreghatr DS a felletre elrt kemnysg 80 %-a.

73

Az sszettelt vltoztat felleti hkezelsek A termokmiai kezelsek clja az acl felletn meghatrozott mlysgig valamilyen fmes vagy nemfmes elem koncentrcijt megnvelni (a fellet tvzse), s gy a kreg tulajdonsgt a kvnt mdon megvltoztatni. Az eljrsok clja lehet mechanikai-, h-s vegyi hatsokkal szembeni ellenlls nvelse. A legtbb esetben azonban a cl a fellet kopsllsgnak s a munkadarab kifradssal szembeni ellenllsnak nvelse a kemny kreg s szvs mag biztostsval. A fellet tvzsre klnfle termokmiai eljrsok terjedtek el, amelyekkel leggyakrabban karbont s nitrognt, ritkbban brt, krmot, alumniumot, szilciumot juttatunk diffzi tjn az anyag felletbe. A kreg vastagsga az eljrs jellegzetessgtl, a darab mrettl fggen bettedzs, nitrocementls esetben kb. 0,1-2 mm, karbonitridlsnl kb. 20m. A fellet tvzshez szksges elemet a darabot krlvev kzeg biztostja. A kzeg feladata, hogy a fellettel klcsnhatsba lpve, azt valamilyen elemmel feldstsa.

Az sszettelt vltoztat termokmiai kezelsek ttekintse

Nitridls, karbonitridls

A nitridls clja az acl felletbe nitrogn bejuttatsa, amely a felleten kemny kopsll, korrzill, a kifradssal szemben ellenll krget hoz ltre anlkl, hogy azt edzeni kellene. A darabot a kezels megkezdse eltt a legtbb esetben nemestik, gy a mag szvs lesz. A karbonitridls esetben a nitrognnel egyidejleg karbon is diffundl a felletbe, aminek hatsra a nitrideken kvl kemny karbonitridek is keletkeznek.

A nitridl kzeg ltalban ammnia, s mivel a nitrogn a ferritben jobban olddik a kezels hmrsklete 500-600 C. A kemencetrbe bevezetett ammnia az acl felletn alkotira bomlik

2NH32N + 6H N2 +3H2 A nitrogn egy rsze a kezels pillanatban az acl felletn megtapad, majd azon tramlik s tovbb diffundl, a msik rsze megtapadni nem kpes molekulv egyesl. Ezrt a kezels alatt folyamatos ammnia ramlst kell biztostani. A kreg vastagsga, kemnysge, kifradsi hatra az acl sszetteltl, elzetes hkezelstl, a munkadarab felletnek llapottl s a n