Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
2012.
Szilárd testek maradó
alakváltozása,
anyagmegmunkálás
Kiss László
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 1
Tartalomjegyzék Általános anyagtani bevezető..................................................................................................3
A képlékeny alakváltozás .......................................................................................................5
A képlékeny alakváltozás feltételei .....................................................................................5
A képlékeny alakváltozás megindulásának a feltétele..........................................................6
A fémkristályok viselkedése a képlékeny alakítás alatt .......................................................6
Az alakváltozás hatása a fémek mechanikai tulajdonságára .................................................7
Az alakítási feszültség hatása az anyagszerkezetre ..............................................................7
Az alakítás utáni feszültségmentesítés .................................................................................7
Meleg alakítás ........................................................................................................................8
A meleg alakítás jellemzői ..................................................................................................8
Meleg alakító technológiák .................................................................................................8
Kovácsolás .........................................................................................................................8
Szabadalakító kovácsolás ................................................................................................8
Süllyesztékes kovácsolás ................................................................................................9
Hengerlés ......................................................................................................................... 10
Lemezhengerlés ............................................................................................................ 10
Profilhengerlés .............................................................................................................. 11
Rúd- és csősajtolás............................................................................................................ 12
Folyatás ........................................................................................................................ 12
Sajtolás ......................................................................................................................... 13
Hidegalakítás ........................................................................................................................ 14
A hidegalakítás jellemzői .................................................................................................. 14
Hidegalakító technológiák ................................................................................................ 14
Hideghengerlés ................................................................................................................. 14
Rúd,- cső- és dróthúzás hidegen ........................................................................................ 15
Hideg térfogat alakítás ...................................................................................................... 17
Lemezalakítás ................................................................................................................... 18
Az anyag szétválasztása nélküli technológiák................................................................ 18
Mélyhúzás ................................................................................................................ 18
Fémnyomás............................................................................................................... 19
Hajlítás-göngyölítés .................................................................................................. 19
Korcolás ................................................................................................................... 20
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 2
Peremezés ................................................................................................................. 21
Nyújtóhúzás .............................................................................................................. 22
Az anyag szétválasztásával járó technológiák................................................................ 22
Darabolás .................................................................................................................. 22
Kivágás, lyukasztás ................................................................................................... 23
Hasítás ...................................................................................................................... 23
Záró gondolatok ................................................................................................................... 24
Irodalomjegyzék ................................................................................................................... 25
Idézett forrásmunkák ............................................................................................................ 25
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 3
Általános anyagtani bevezető
Sok féle szilárd anyag létezik. Ezek egy része kristályos szerkezetű. Ezeket fémeknek
nevezzük, amelyek jó áram és hővezetők. A molekuláris vagy rostos szerkezetű anyagok a
nemfémes anyagok, pl. műanyag, papír, bőr, fa, üveg. A nemfémes anyagok közös jellemzője,
a jó villamos és hőszigetelő tulajdonság. A műanyagok lehetnek hőre lágyulóak és hőre
keményedőek.
A dolgozatban a kristályos anyagok maradandó alakváltozását és anyagmegmunkálását
tekintem át.
Külső erő hatására a szilárd anyagok alakja és ezzel együtt belső szerkezete megváltoztatható.
Ha az anyagok alakja maradandó változást szenved, akkor az erőbehatásnak kitett anyagot
képlékenynek tekintjük. Ilyen anyagok pl. az ötvözetlen acélok, alumínium vagy rézlemezek.
Ha az erő hatására maradandó alakváltozás nem következik be, rideg anyaggal van dolgunk,
pl. vasöntvények, edzett acélok, egyes magas magnézium tartalmú kompozit anyagok. A rideg
anyagok az alakítási erővel szemben jelentős mechanikai ellenállást fejtenek ki és általában
előjelzés nélkül pillanatszerűen törnek, repednek. A harmadik kristályos anyagfajta a
rugalmas anyag. A rugalmas anyagok jellemzője, hogy az erőbehatás megszüntetése után
visszanyerik eredeti alakjukat, pl. speciális ötvözésű acélok, mint a rugó acél.
A továbbiakban a képlékeny alakításra alkalmas anyagok maradó alakváltozásáról és a
maradó alakváltozást biztosító megmunkálási műveletekről lesz szó.
Ha az anyagra megfelelő körülmények között F erővel hatunk, akkor ún. alakítási
igénybevételt hozunk létre. A maradó alakváltozás megindulása az alakítási igénybevételnek
köszönhető. Az igénybevétel hatására az anyagban csúsztató feszültség keletkezik. Ahhoz,
hogy a kristályos anyag maradó alakváltozást szenvedjen olyan nagyságú alakítási
igénybevétel szükséges, ami meghaladja az anyag folyáshatárát. A csúsztató feszültség
hatására az anyag kristálylapjai egymáson párhuzamosan, vagy haránt irányban elcsúsznak.
Azok a fémek alakíthatók a felhasználási igényeknek megfelelően, amelyeknek sok csúszó
síkja van és a csúszó síkokon belül, még több csúszásirány is található. Ennek alapján az
anyagokat a szerkezeti felépítésük szerint alakíthatósági sorrendbe állíthatjuk.
1. Lapközepes köbös rács (Ilyen anyagok többek között a rész és az alumínium)
2. Térközepes köbös rács (Ilyen anyag az alfa vas)
3. Hexagonális rács (Ilyen anyagok többek között a grafit, titán, cink)
Ha az anyag kristályos szerkezete kevés szennyező anyagot tartalmaz, akkor az olvadt
fázisból szilárd fázisba való átalakulás során közel szabályosan kristályosodik. Azért közel
szabályosan, mert a szemcsehatárok mentén torzulások keletkeznek. A torzult kristályrácsok a
krisztalitok. A krisztalitokban szennyezőanyagok is találhatók. Ezek a rácshibák. A rácshibák
a következők lehetnek: vakancia, adatom, felületi rétegződési hiba, vanalszerű diszlokáció
hiba. Néhány hibafajta látható az alábbi képeken.
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 4
Anyaghibák sematikus ábrázolása
Idegen atom beékelődés Helyettesítő atomok
Lépcső kialakulása
Forrás: Dr. Beszeda Imre, Kondenzált anyagok fizikája 2009.
Forrás: http://www.nanoscience.hu/education/anyagtudomany/03_Kristalyok.pdf
Forrás:
http://www.nanoscience.hu/educatio
n/anyagtudomany/03_Kristalyok.pdf
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 5
Szigetek kialakulása
Ha a fémrácsokban rácshibák találhatók, akkor a képlékeny alakításhoz kisebb erő kifejtése
szükséges. Ennek, azaz oka, hogy [az alakító igénybevétel hatására a hibák mentén
könnyebben csúszhatnak el egymáson a fémionok]. [2. 57.oldal] Az anyag egyéb fizikai
tulajdonságai, mint pl. olvadáspont, zsugorodás, hígfolyósság, nyúlás, szakítószilárdság,
kontrakció is befolyásolják a képlékeny alakítás megvalósítását. Pl. a nagymérvű kontrakció a
jó képlékenységet biztosítja. Ugyanakkor egy fém képlékenységét nem lehet egyértelműen
meghatározni. Egy általánosan elfogadott szempont, hogy ha húzással, nyomással és egyéb
mechanikai behatással a fém alakja repedés, vagy törés nélkül a kívánt alakra hozható, akkor
az a fém a kívánt alakváltozás megvalósítása szempontjából képlékeny.
A képlékeny alakváltozás
A képlékeny alakváltozás feltételei
A képlékenyen alakítandó anyagból próbapálcát készítünk, és húzó igénybevételnek tesszük
ki. Ekkor az anyagban
(
) valódi feszültség ébred. Ezt koordinátarendszerben
ábrázolva látható, hogy [az anyag a képlékeny anyagváltozás közben állandóan keményedik
és minden további alakváltozás csak növekvő feszültség hatására jöhet létre]. [1. 112.oldal]
Forrás:
http://www.nanoscience.hu/education/a
nyagtudomany/03_Kristalyok.pdf
Nyúlás ε
σ
Fes
zült
ség
Az anyagra jellemző
szokásos szakító diagram
Valódi nyúlás
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 6
A valódi megnyúlás diagramjából leolvasható egy adott megnyúláshoz tartozó feszültség.
Ebből meghatározható az adott anyag alakításához szükséges erő.
A képlékeny alakváltozás megindulásának a feltétele A képlékeny alakváltozás megindításához olyan nagyságú csúsztató erőre van szükség, hogy
az anyag folyása meginduljon. Az ideális csúsztató erő nagysága az ( )
összefüggéssel határozható meg, ami megfelel a kf folyási határnak. Más néven ezt alakítási
szilárdságnak is nevezik. Ilyen erő hatására az anyagon még nem végezhető el a képlékeny
alakítás. Mérésekkel megállapították, hogy az alakítás 1,15kf erő hatására következik be. A
képlékeny alakváltozáshoz szükséges erő függ az átalakítás sebességétől is. [Az alakváltozás
sebessége alatt, az időegységre eső egységnyi hossz vagy keresztmetszet változást értjük]. [1.
113.oldal] A képlékeny alakítás során a fellépő erők hatására a munkadarab maradandó
alakváltozást, az alakító szerszám és gép pedig rugalmas alakváltozást szenved.
A fémkristályok viselkedése a képlékeny alakítás alatt Ha a fémeket a folyási határnál nagyobb igénybevételnek tesszük ki, akkor az atomok a
csúszási síkok mentén elmozdulnak. Ez az elmozdulás olyan, hogy a két kristály (kristálysík)
még nem válik el egymástól. Az elmozdulást transzlációnak nevezzük.
Transzláció a csúszási síkok mentén
A fémek képlékeny alakításánál (hengerlésénél) fellép az ún. szálasodás jelensége is. Az
egyre növekvő alakítás (keresztmetszet csökkenése) azt eredményezi, hogy a csúszási vonalak
egyre sűrűsödnek és párhuzamossá válnak. Az alakítás szempontjából fontos az alakítandó
anyag szemcsemérete is. Minél finomabb és lágyabb szemcséből áll az anyag, annál
képlékenyebb, pl. 1 gr arany akár 10 m hosszra is megnyújtható, ill. húzható. Durvább
szemcseszerkezetű anyagok húzásánál nagy mennyiségben jön létre egyenlőtlen kristály
deformáció. Ez eredményezi az anyagban létrejövő feszültségeket, ami a késztermék
használhatóságát korlátozhatja.
Forrás: saját szerkesztés
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 7
A szálasodás jelenségének vázlatos bemutatása
Az alakváltozás hatása a fémek mechanikai tulajdonságára Attól függően, hogy a képlékeny alakítás hidegen vagy melegen történik, más-más
anyagszerkezeti átalakulás következik be. A változásra hatással van az alakítás milyensége is.
Ez közelebbről azt jelenti, hogy más az anyagszerkezetben bekövetkező változás meleg
hengerlés hatására (pl. rúd, vagy buga hengerlése melegen) és más hidegen húzás hatására (pl.
a lágyított acél drótnak dróthúzó gépen történő hidegalakítása).
Az alakítási feszültség hatása az anyagszerkezetre Bármilyen típusú képlékeny alakváltozásnak tesszük ki a kristályos szerkezetű anyagot, azt
minden esetben alakító szerszám segítségével végezzük. Az alakító szerszám az alakítandó
anyagot nem azonos mértékben veszi igénybe. Legnagyobb az igénybevétel a szerszám és az
anyag közvetlen érintkezési felületénél. Ebből adódik, hogy az alakító erő más-más értékű a
keresztmetszet különböző helyein. Ilyen esetben rugalmas (alakítási) feszültség keletkezik az
anyagban, ami a késztermék használhatóságát kedvezőtlenül befolyásolja. Hidegalakítás során
ez fokozottan jelentkezik, ami az alakítandó anyag megfelelő előkészítésével csökkenthető.
Ilyen előkészítés az alakítás előtti lágyítás és pl. foszfátfürdő alkalmazása. Ez az előkészítés
az anyagszerkezetet lágyabbá, képlékenyebbé teszi és a felületbe diffundálva a megmunkálás
során keni.
Az alakítás utáni feszültségmentesítés A hidegalakítás után minden esetben marad az anyagban káros feszültség. Lágyítás, hőkezelés
hatására ez teljesen megszüntethető. A lágyítással elérhető, hogy az anyagban deformált
kristályok ne maradjanak. A lágyítás során az anyagban végbemenő kristályosodási
folyamatot rekrisztalizációnak nevezzük. A lágyítás során az anyag szerkezete szilárd
állapotban újrakristályosodik. A feszültségmentesítés nem azonos a lágyítással. A
feszültségmentesítés hőfoka nem törvényszerűen okoz lágyulást, így az eljárás során nem
következik be az anyag keménységének a csökkenése. [A feszültségmentesítés hőfoka
független az előzetes alakítás mértékétől. Az, csak a fém anyagától és az izzítás idejétől függ.]
[1. 119.oldal]
Forrás: saját szerkesztés
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 8
Meleg alakítás
A meleg alakítás jellemzői A meleg alakítás során az anyagokat az újrakristályosodás feletti hőmérsékleten alakítjuk. Az
öntés (mint neve is jelzi) nem tartozik a képlékeny meleg alakítási eljárások közé. Az
újrakristályosodás feletti hőmérséklet anyagfüggő, mert pl. más érték az alumíniumra és más
az acélra. Az alakítást olyan sebességgel lehet csak végezni, hogy az anyagnak legyen ideje az
újrakristályosodásra. Meleg alakításkor a fémeket többszöri erőhatásnak tesszük ki. Ez azt
eredményezi, hogy az anyag szerkezete a többszöri átkristályosodás miatt egyre finomodik.
Ez a meleg alakítási szálasodást idézi elő. A szálasodás iránya a megmunkálás során
befolyásolható és jól követheti a munkadarab alakját, pl. robbanó motor főtengelyek,
teherautók első hídjai, stb. A meleg alakításkor lágyulási folyamatok zajlanak le, ami jó
alakváltozási képességet von maga után.
Meleg alakító technológiák Kovácsolás
o szabadalakító
o süllyesztékes
nyitott süllyesztékes (robbanómotor hajtókar többlépéses kovácsolása)
zárt süllyesztékes
Hengerlés
o lemez
o profil
Rúd- és csősajtolás
o folyatás
o sajtolás
Rúd,- drót- és csőhúzás
Kovácsolás
Szabadalakító kovácsolás
A szabadalakító kovácsolás szerszámai a kalapács és az üllő. A kovácsolás alkalmazható kis-
és nagyméretű munkadarabok esetén. Kisméretű daraboknál kézi kovácsolásról beszélünk, pl.
lópatkó, patkószeg, dísztárgyak kovácsolása.
Kovácstűzhely Kovácsolás Késztermék
Forrás: saját fotók
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 9
A nagyméretű darabok kovácsolását géppel kell végezni. A folyamatnak három fő eleme van,
a kovácsoló gép, a munkadarab, és a munkadarab mozgatását végző manipulátor. A
manipulátor lehet automatikus vagy ember által vezérelt mozgatású. Gépi kovácsolással
készülnek a teherautók első hídjai, forgattyús tengelyek, ágyúcsövek, vasúti kerekek és
tengelyek, stb.
A szabad gépi kovácsolás néhány művelete sematikus ábrázolásban.
Durva alakítás Gyártási méret megadása Ellen oldal kialakítása
Süllyesztékes kovácsolás
Süllyesztékes kovácsolásról van szó akkor, ha a felhevített anyagot a kovácsdarab alakjának
megfelelő üregbe verik, ill. sajtolják (odorba verés). Ez az eljárás általában bonyolult
szerszámot igényel, pl. robbanómotor hajtókar kovácsolása, vagy teherautó első híd gyártása,
főtengely kovácsolása.
A süllyesztékes kovácsoláskor keletkezett darabok fotói.
Hajtókar nyújtó Előkovácsolása Kész alakja
zömítése
Kovácsolt forgattyús tengelyek
Az ilyen kovácsolt darabok alapanyaga a rúd. A kovácsolás során egy-egy munkaműveletet
követően nagy hő veszteség esetén az anyag újra hevítése szükséges. A kovácsolás utolsó
művelete a sorja eltávolítása. Ezt követi a finommegmunkálás (köszörülés, csiszolás,
polírozás).
Manipulátor
Alakító szerszám
Munkadarab
Forrás:
http://hu.wikipedia.org/wiki/Kov%C3%A1cso
l%C3%A1s#S.C3.BCllyeszt.C3.A9kes_kov.C
3.A1csol.C3.A1s
Forrás:
http://www.sze.hu/~csizm/muszaki%20menedszser%20NGB_AJ008_gyartastechnologia/El%F5gy
%E1rt%E1si%20technol%F3gi%E1k.pdf
Forrás: [8.] Dr. Krállics György, Anyagismeret - Fémek
képlékeny alakítása BME 2007.
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 10
Hengerlés A hengerlés tekinthető folyamatos nyújtókovácsolásnak. Míg a kovácsolás esetében az
alakítandó anyag és az alakító szerszám szakaszosan érintkezik egymással, addig a
hengerlésnél az érintkezés folyamatos. A hengerlés folyamán az alakítandó anyagot két,
egymással szemben forgó henger közé vezetik és több fokozaton keresztül történik a végső
méret kialakítása. A hengerlést végző állványzat, (ami magában foglalja a megmunkáló
hengereket) etetése történhet kézzel vagy géppel. Az állványzatot hengerszéknek nevezik. A
hengerszéket minden esetben vízhűtéssel látják el. A késztermék mérete, ill. az etetésre szánt
alapanyag mérete szerint megkülönböztetünk:
durvahengersort (vasúti sínek gyártása, nagy keresztmetszetű szerkezeti acélok
gyártása)
középhengersort (szerkezeti alakos acélok gyártása, „L” acél, „U” acél)
finomhengersort (20 mm alatti átmérővel rendelkező acél szelvények, bordás acélok
gyártása)
Lemezhengerlés
A lemezek hengerlése korszerű formában ún. folyamatos hengerléssel történik. Másik
megoldás, amikor egy felhevített acél tuskóból reverzáló (oda-vissza hengerlő)
hengerjárton többször átengedve az anyagot, alakítják ki a végső méretet. A
lemezhengerlés három mérettartományban történik.
1. Finomlemez (3 mm-ig) hengerlés
2. Középlemez (3-6 mm között) hengerlés
3. Durvalemez (6 mm fölött) hengerlés
A lemez hengerlés általános vázlata
Forrás: [8.] Dr. Krállics György, Anyagismeret - Fémek
képlékeny alakítása BME 2007.
Forrás:
http://hu.wikipedia.org/wiki/Hengerl%C3%A9s#Durvalemez-
hengerl.C3.A9s
Hengerek
Alakítandó anyag
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 11
Különböző hengerjáratok Lemezhengersor Lemez hengersor vázlata
Korszerű folyamatos lemezhengerlési eljárás
Profilhengerlés
A profilhengerlés alapanyaga az ún. buga. Ez egy, a kívánt célnak (pl. vasúti sín) megfelelően
ötvözött acél öntvény. A feldolgozás soklépéses hengerléssel történik. Minél kisebb a
késztermék mérete, annál több a hengerlési fokozatok száma.
A folyamatos hengerlés technológiája
duó trió kvatro
Forrás:
http://www.google.hu/images?hl=hu&biw=999&bih=554&tbs=isch:1&sa=1&q=reverz%C3%A1l%C3%B3+hengerm%C5%B1&aq=f&aqi=&aql=
&oq=
Henger 2 Henger 1
Lemez
A folyamatos öntőműből
kikerülő bugák. Ez az ún.
bugasor
A bugasorról az anyag a
gerendasorra érkezik. Ez a
gerendahengerlés
Ezen a soron a
durvahengerlés történik.
Háttérben a duó hengerpár
Finom hengersor. 10-45 mm
méretű acél profilok és 10-45
mm lapos acélok hengerlésére
Forrás: http://www.bna.hu/hun/henger_h.htm
Henger 2
Lemez
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 12
Rúd- és csősajtolás A rudakat, csöveket lehet folyatási és sajtolási eljárással is készíteni. A folyamat során nagy
alakítási erők lépnek fel. Az alakítandó anyagot az újrakristályosodási hőmérséklet fölé kell
hevíteni. A késztermék mérete és felületi minősége magas követelményeket is kielégít.
Folyatás
A folyatási eljárás során a folyató gyűrűbe helyezik a megmunkálandó anyagot. Ezt az
anyagot a folyató tüske segítségével nyomják ki. A gyűrű minden oldalról zárt, kivétel az
anyag eltávozási helye. A folyatásnak többféle módja van attól függően, hogy az anyag és a
folyató szerszám egymáshoz képest hogyan mozog.
Folyatási eljárások
Folyatási technológiával készült termékek
Előre folyatás Hátra folyatás Kétirányú folyatás
Folyató tüske
Nyers darab
Folyató gyűrű
A piros nyilak az
anyagáramlás
irányát jelölik
A zöld nyilak
a folyató tüske
mozgásirányát
jelölik
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 13
Sajtolás
A sajtoláshoz az alakítandó anyagot a képlékeny alakítási hőmérsékletre kell hevíteni. A
recipiensből (felvevőből) a sajtoló rúd nyomja ki az anyagot. Az anyag eltávozás lehet direkt
vagy indirekt. Ez a megoldás csak kiváló képlékenységgel rendelkező anyagoknál
használható. Sajtolással bonyolult alakzatok is előállíthatók, amelyek egyéb alakítási
technológiákkal egyáltalán nem. Ilyenek pl. különböző bonyolult alumínium profilok. Előnye
az eljárásnak, hogy tömör és üreges anyagok is gyárthatók vele. Nagy a méretpontossága,
ugyanakkor a fajlagos gyártási költsége magas. A selejtarány is jelentős. A hibátlan
késztermék, viszont magas minőségi követelményeket is kielégít.
Sajtolással készített bonyolult alumínium profilok.
Sajtolással készítet vörös és sárgaréz csövek és rudak.
Direkt sajtolási eljárás
Indirekt sajtolási eljárás
Anyag kifolyás iránya
Anyag kifolyás iránya
Recipiens
Sajtoló rúd mozgás iránya
Üreges sajtoló rúd mozgás iránya
Forrás: http://www.google.hu/images?hl=hu&biw=1199&bih=599&tbs=isch:1&sa=1&q=huzott+cs%C5%91+anyagok&aq=f&aqi=&aql=&oq=
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 14
Hidegalakítás
A hidegalakítás jellemzői Hidegalakítás történik akkor, ha az anyagot az újrakristályosodási hőmérséklet alatt alakítjuk.
A hidegalakítás lehet egy vagy többlépcsős. Az eljárás az anyag felkeményedéséhez vezet. A
hidegalakítási technológia jól alkalmazható nagy sorozatú termékek gyártásánál.
A hidegalakítás előnyös tulajdonságai a termékre nézve:
jó méretpontosság
jó méretazonosság
jó mechanikai tulajdonság
fajlagosan alacsony önköltség
A hidegalakító technológiák valamilyen alakító szerszám meglétét igényelik. A szerszámok,
pl. húzókövek, húzótüskék gyártása költséges és speciális alapanyagú, ugyanakkor az egy
darab szerszámra eső késztermék mennyiség magas. Innen az alacsony önköltség. A
hidegalakítás anyaga általában lemez, vagy huzal.
Hidegalakító technológiák A hidegalakítási technológiákat tekintve a szakirodalom nem egységes, mert azt minimum
kétféle képen közelíti meg. A fő különbség az, hogy az egyik beleérti a vágást és ennek
részleteit, míg a másik nem. Itt felsorolom a vágást is beleértő hidegalakítási technológiákat.
Hideghengerlés
Rúd,- cső- és dróthúzás hidegen
Hideg térfogat alakítás
Lemezalakítás
o az anyag szétválasztása nélkül
mélyhúzás
fémnyomás
hajlítás-göngyölítés
egyengetés
korcolás
peremezés
nyújtóhúzás
o az anyag szétválasztásával
darabolás
kivágás, lyukasztás
hasítás
Hideghengerlés
Lemezáru gyártásánál alkalmazzák a hideghengerlési eljárást. Az alapanyag melegen
hengerelt acélszalag. A meleg hengerlésből adódóan az alapanyagon reve, más néven vasoxid
található. A hideg hengerlés előtt a revét eltávolítják, egyébként a reve károsítaná a
hengereket (sőt az egész hengersort) és kárt tenne a késztermékben is.
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 15
A revétlenítést sósavas kádon való átvezetéssel végzik. Az anyag felületét a savtól leöblítik,
majd olajozzák és a reverzáló hengerállvánnyal a kívánt méretűre hengerlik. Az alakítás
módosítja az anyag szerkezetét. A módosulás jelentős keményedésben jelentkezik, ami az
anyagot törékennyé teszi.
A törékenységet, keménységet hőkezeléssel szüntetik meg. A hőkezelést harangkemencében
végzik. A kemencében oszlopszerűen elhelyezik egymás tetején a lemez tekercseket. Ezt
követően az oxigént kiszivattyúzzák és védőgázt juttatnak a harang terébe. Ezt fedik le a fűtő
haranggal, amiben a tényleges fűtés megtörténik. A hideg hengerlés egyik fontos terméke a
kiváló minőségű transzformátor szalagvasmag, amelynek az indukció tűrése akár a
értéket is elérheti, szemben a melegen hengerelt és sajtolt transzformátor lemezekkel,
amelyeknél ez az érték közötti.
Hideghenger sor Kész termék Trapézlemez Harang kemence
hengerlés
Rúd,- cső- és dróthúzás hidegen A rúd,- cső- és dróthúzás egy folyamatos térfogatcsökkentő eljárás. Ez azt jelenti, hogy az
egységnyi hosszra eső térfogat minden húzási fázis után csökken. Ezzel együtt durva
anyagszerkezeti átalakulások következnek be (lásd a 6. oldalon). A címben három féle idom
megmunkálása szerepel, amelyek közül az első kettő egyszerű és kevésbé érdekes. A
dróthúzás viszont bonyolult és látványos munkafolyamatok sorozata. Képzeljük el, hogy
nagyüzemi körülmények között, amíg a 12 mm átmérőjű melegen hengerelt ötvözött
alapanyagból 0,5 mm átmérőjű (a bowdenek és minőségi drótkötelek alapanyagául szolgáló)
elemi szál lesz (ami még éppen horganyzott is) egy egész hét telik el (és nem azért mert senki
sem dolgozik). Tehát a dróthúzás egy nagyon bonyolult, idő és eszközigényes eljárás. Ezért
ezt mutatom be részletesen. A dróthúzás folyamatát az alapanyag beérkezésétől a késztermék
elkészültéig néhány mondatban összefoglalom.
A 12 mm átmérőjű melegen hengerelt pácolt ötvözött acél alapanyagot a dróthúzó üzembe
szállítják. Revétlenítés után megkezdődik a négyfokozatú előhúzás. Ez az alakítás
felkeményíti az anyagot, úgyhogy lágyítása és felületkezelése következik. A lágyítás és vegyi
felületkezelés egy munkasoron van megvalósítva. Ezt ismételt négyfokozatú húzás, majd
lágyítás + felületkezelés, esetleg tűzi horganyozás követi. Ismételt hatfokozatú húzás és kész
van a félkész termék. Ebből gyártják sodrógépeken a bowdeneket és a drótköteleket.
Forrás: http://www.google.hu/images?q=harangkemence&hl=hu&prmd=ivns&source=lnms&tbs=isch:1&ei=eYlpTe_LL-
eI4gb4lYzfCQ&sa=X&oi=mode_link&ct=mode&cd=2&sqi=2&ved=0CAwQ_AUoAQ&biw=999&bih=524
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 16
A dróthúzás fontosabb műveletei.
Huzal előkészítés
A hatfokozatú dróthúzás folyamata
Kétfokozatú csúszásmentes dróthúzó gép vázlata
Forrás: www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/atec1/atec1_41.ppt
Hajtás
Húzókő Húzókő
Szabadonfutó görgők
Terhelt görgő Terhelt görgő
Húzódob Húzódob
Forrás: www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/atec1/atec1_41.ppt
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 17
Hideg térfogat alakítás A hideg térfogat alakítás három féle műveletet foglal magában. Ezek rendre:
Zömítés
Redukálás
Folyatás
A zömítés során az anyag hossz mérete csökken, míg a keresztmetszete növekszik. Az
alakításra váró anyagon nem lehet oxid réteg, mert ez az alakítási folyamatot károsan
befolyásolja, továbbá az alakító szerszámot is roncsolja. Megmunkálás előtt pácolják és
foszfátozzák az anyagot. Így készül pl. a hatlapú csavarfej, a belső kulcsnyílású csavar, de
szelepszár is készül ilyen eljárással. A szegecs fej kiképzés is hideg zömítő eljárás. Nagy
szegecsek esetén (híd, vagy hajó acélszerkezeténél) melegen alakítják a szegecsfejeket.
Zömítéses csavar készítés lépései Szelep, zömítéses eljárással
A redukálás folyamatát egy kúpos alakító üregben végzik. A folyamat során kismértékű
keresztmetszet csökkenés érhető el. Ilyen eljárással készülnek pl. villanymotor tengelyek. A
technológia előnye a kicsi alakító erő és a kisméretű szerszám.
Tömör redukálás Cső redukálás Villanymotor tengely redukálásos gyártása
A hideg folyatás művelete megegyezik a meleg folyatással, csak a hőmérsékleti viszonyok
eltérőek. Hidegen folyatható pl. az ólom, ón, alumínium, réz, arany, tehát a lágy képlékeny
anyagok. Megfelelő alakító erő és szerszám alkalmazásával a kevésbé képlékeny anyagok is
folyathatók hidegen.
Forrás: www.sze.hu/~csizm/...AJ008.../gyt_07_csne.ppt
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 18
Lemezalakítás A lemezáru a mindennapi élet legfontosabb anyaga. Megszámlálhatatlan termék készíthető
belőle a háztartási eszközöktől az autó karosszérián át a különféle burkolatokig és személyes
használati tárgyakig. Nem véletlen, hogy a lemezalakítás technológiája a legszélesebb körű.
Az anyag szétválasztása nélküli technológia fedi le a dolgozat címébe beleértendő
műveleteket, így azoknak a bemutatását tartom fontosabbnak, ugyanakkor az anyag
szétválasztásosról is lesz szó.
Az anyag szétválasztása nélküli technológiák
Ezzel a technológiával gyártva képződnek az alakos lemeztermékek. Az alapanyag általában
acél-, alumínium-, réz,- vagy horgany- lemez. Vastagságukat tekintve 0,1 mm-től 2 mm-ig
terjed. A nagy gépek-berendezések egyes elemei nagyobb lemezvastagságot kívánnak meg,
pl. teherautó plató anyaga.
Mélyhúzás
A mélyhúzás a hideg képlékeny alakítás leggyakrabban alkalmazott módszere. Számtalan
alkatrészt, használati tárgyat gyártanak ilyen technológiával (lemez edények, krumplinyomó,
gáztartályok, autoszifon patron, egyes tubusok, alumínium baseballütő, stb.). A művelet
alapanyaga lemez (alumínium, réz, acél). Ezt terítéknek nevezik. A terítéket a mélyhúzó
gépbe (a húzógyűrűbe) helyezik és az ún. ráncfogóval rögzítik. Ezután a húzótüske elvégzi az
alakítást. Az alakítás lehet egy, ill. több lépésű, attól függően, hogy milyen mértékű alakítás
szükséges. A hosszú csőszerű alakzatok több lépésben készülnek. Az első fokozat utáni
húzási műveleteket továbbhúzásnak nevezik. A leírtakból érzékelhető, hogy a technológiának
három eleme van (a húzógyűrű, a húzóbélyeg és a ráncfogó). A művelet során az anyag
felmelegszik. A szerszámot és az anyagot hűteni és síkosítani kell a
kisebb alakítási erővel történő alakítás érdekében.
A mélyhúzás vázlata Többfokozatú húzás
Többfokozatú mélyhúzás lépései
A mélyhúzás elemei
Húzótüske
Húzógyűrű
Ráncfogó
Munkadarab
Forrás: Széchenyi István Egyetem Győr (Hideg térfogat alakítások)
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 19
Fémnyomás
A fémnyomással üreges forgástesteket állítanak elő, pl. vékonyfalú réz dísztálak készítése.
Így készül a konyhai alumínium kukták fazék része is, igaz ahhoz van tisztán gépi eljárás is.
Nagysorozatú gyártáshoz nem használják a fajlagosan nagy munkaigénye miatt. Az elkészített
nyers darabot további felületkezelő eljárásoknak kell követnie. Maga a folyamat úgy történik,
hogy az alakítandó lemezt (alumínium, réz, vagy acél) hozzászorítják egy – a végső alakra
megmunkált – fa-, vagy könnyűfém- formához. Ezt a formát elkezdik forgatni és vele együtt
forog az alakítandó anyag is. A dolgozó kézzel, egy görgős alakító szerszám segítségével a
mintára nyomja a folyamatosan forgó anyagot. Az nyersanyag így felveszi a minta alakját. Az
alapanyagtól függően az alábbi maximális lemezvastagságok alkalmazhatók. Acéllemeznél
1,5 mm, alumínium- és réz lemez esetén 2 mm.
A fémnyomás folyamata Késztermék
Hajlítás-göngyölítés
A lemez hajlítása viszonylag egyszerű folyamat. Kézi vagy gépi lemezhajlítóval kívánt alakra
hajtják a lemezt. A lemez vastagsága tág határok között mozoghat (0,1 mm-től akár 6 mm-ig).
Ha a hajlítás átmegy hengeralakzat készítésbe, akkor göngyölítésről beszélünk, de ez is egy
lemezhajlítási forma. Ez a lemezalakítás forgó hengerekkel történő göngyölítés, tehát nem a
klasszikus síklemez hengerlés, ahol a lemez vastagsága változik. A forgó hengerekkel történő
alakításnál a lemez vastagsága nem, csak az alakja változik. A lemez vastagság ebben az
esetben akár 20 mm is lehet. A lemezhajlításos technológiával a legkülönbözőbb alakzatok
készíthetők, pl. cső alakzat is készül ilyen módon.
Csőalakzat hajlítás vázlata Lemez él-hajlítás vázlata
Forrás: http://www.banki.hu/~aat/oktatas/menedzser/TF/NTF6ea.pdf
Forrás: [8.] Dr.
Krállics György,
Anyagismeret -
Fémek képlékeny
alakítása BME
2007.
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 20
Lemezhajlítás él-hajlító géppel Lengősúlyos kézi hajlító
Lemez göngyölítés vázlata Lemezhengerítő gép
Korcolás
A korcolás klasszikus lemezalakítási (lemez összekapcsolási) módszer. Talán a legrégebbi
eljárás lemezek egyesítésére. Egyszerű művelet, ami szükség esetén egyetlen kalapáccsal
végrehajtható. Ilyen módon kapcsolják össze a bádogosok az esőcsatornát, vagy a lakatosok a
hagyományos lemez tepsi négy sarkát. Maximum 1 mm lemezvastagságig alkalmazható.
Acél-, alumínium, és rézlemezeknél alkalmazzák. Szükséges, hogy a lemez lágy legyen. Nem
alkalmazható pl. nagy cink tartalmú sárgarézlemezeknél, mert az törékeny és nem bírja ki a
korcolásnál kialakult kis sugarú visszahajtást. Az ábra szemléletesen mutatja a két lemez
összekapcsolását. Ha szükséges, hogy a kapcsolat víz vagy gázzáró legyen, akkor azt a kötés
előtt a lemezekre felvitt tömítőanyaggal érik el. Megjegyzem, hogy egy ügyes lakatos
tömítőanyag nélkül is el tudja készíteni a vízzáró lemezkötést.
A korcolás bemutatása
Forrás: http://www.google.hu/images?q
=lemezhajl%C3%ADt%C3%A
1s&hl=hu&prmd=ivns&source
=lnms&tbs=isch:1&ei=FaBqTf
LPI83LswaD5LzwDA&sa=X&
oi=mode_link&ct=mode&cd=2
&ved=0CA8Q_AUoAQ&biw=
999&bih=524
Forrás:http://www.google.hu/images?q=korcol%C3%A1s&hl=hu&prmd=ivns&source
=lnms&tbs=isch:1&ei=RYVuTY6SOoHW4wbbnfyHDQ&sa=X&oi=mode_link&ct=
mode&cd=2&ved=0CAwQ_AUoAQ&biw=1199&bih=665
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 21
Peremezés
A peremezés a lemezáruknál, vagy vékonyfalú fémcsöveknél, esőcsatornáknál szokásos
eljárás. A síklemezekből készült használati tárgyak esetén a műveletet a lemez szilárdságának
növelésére alkalmazzák. Ilyen pl. a lemez tepsik élének a körbeperemezése. Egy másik ok a
peremezésre a csőkötések előkészítése. Ilyet láthatunk pl. a fém csövekkel szerelt radiátorok
becsatlakozási pontjainál, de pl. a gázkazánok vízkörénél is ilyen kötéseket találunk. Még egy
példa: a gépjárművek fékcső kötéseinél minden esetben peremezéses előkészítést alkalmaznak
a hollandival való csatlakozás előtt. A peremezéshez külön szerszámok, és gépek vannak,
attól függően, hogy milyen peremezésre kerül sor. A következő képeken többek között ezek is
láthatók.
Cső megmunkálás és peremezés
Rézcső peremezés
Karosszéria peremezés Peremezőgép
Rézcső kész peremének tömítése Kézi csővég peremező
Rézcső
Peremező
szerszám
A kész
perem
Peremezendő sárvédő
Peremező szerszám
Forrás:http://www.google.hu/images?hl=hu&biw=1199&bih=665&tbs=isch:1&sa=1&q=Peremez%C
3%A9s&aq=f&aqi=&aql=&oq=
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 22
Nyújtóhúzás
A nyújtó húzást mindenféle méretű lemezeknél alkalmazzák. Egyes gépjármű karosszéria
elemek is így készülnek, pl. a tető klasszikusan így alakítható. Az alakítandó lemez széleit
rögzítik és a középrész, vagy legalábbis a szabad felület nagy részét egy sablonra ráhúzzák. A
művelet során a lemez vastagsága csökken.
Az anyag szétválasztásával járó technológiák
Az anyag szétválasztással járó technológiák esetén az alapanyagból egy másik darabot
választunk, vagy vágunk le. A lényeg, hogy egy darabból minimum kettő darab lesz.
Darabolás
Egyszerű eljárás, amikor alkalmas szerszámmal (lemezvágó ollóval) szétválasztjuk az
anyagot. A lemezolló lehet kézi vagy gépi. A vágás során az anyagban nyírófeszültség
keletkezik. A kristálysíkok maradandóan csúsznak el egymáson, tehát fizikailag szét vállnak.
Maga a vágás sematikusan így néz ki:
Lemez darabolás
Forrás: Széchenyi István Egyetem Győr Hidegalakítási technológiák-
alkatrészgyártó eljárások
Vágandó anyag
Ez a kés áll!
Mozgó kés
Forrás: Széchenyi István Egyetem Győr
Hidegalakítási technológiák-alkatrészgyártó
eljárások
Darabolandó lemez
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 23
Kivágás, lyukasztás
A kivágáskor egy lemez táblából, vagy lemez csíkból egy szerszám segítségével vágjuk ki a
hasznos munkadarabot. A megmaradó rész a hulladék, vagy a hasznos darab. Az alábbi két
ábrán látható mindkét eset.
Hasítás
A lemez hasításakor a tekercsben legyártott széles, (1-1,5 m széles) lemezhengereket
szalagokra hasítják. Erre a célra célgépek használatosak. A művelet nagy erőszükségletet és
folyamatos anyagtovábbítást igényel. A lemez vastagsága 3 mm-nél nem lehet vastagabb. A
lemezhasító gép alkalmas minden féle lemezanyag hasítására.
A képen a kivágás látható.
Ebben az esetben a lemezből
kivágott rész a hasznos
munkadarab
A képen a lyukasztás
látható. Ebben az esetben a
lemezből kivágott rész a
hulladék, a többi a hasznos
darab.
Forrás: Széchenyi István Egyetem Győr Hidegalakítási technológiák-alkatrészgyártó eljárások
A lemezhasítás vázlata
hasítandó lemez
Forrás:
http://www.google.hu/images
?hl=hu&biw=1199&bih=599
&tbs=isch:1&sa=1&q=steel+s
teelsheet+ripping&aq=f&aqi=
&aql=&oq=
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 24
Vékony lemezhasító gép Rézlemez hasítása
Lemezhasító gép rendszer Hasított kijövő lemez
Záró gondolatok A dolgozat végére értem. Aki olvasta, az érzi (legalábbis ha vannak ilyen irányú előismeretei,
tapasztalatai), hogy jó néhány alakítási technológia (hideg és meleg egyaránt) maradt ki.
Ennek több oka van.
Az egyik, a terjedelem kötöttsége.
A másik, hogy ismeretterjesztő anyagról lévén szó fölösleges lenne olyan technológiákat
bemutatni, amelyeket még képek mellékelésével sem lehet teljesen érthetővé, elképzelhetővé
tenni. Hiába próbálom bemutatni a vasúti kerékpár gyártását, ami éppen meleg kovácsolási
eljárás, de van benne bőven anyagleválasztási, és hő-táguláson alapuló illesztési technológia
is. Néhány fénykép ehhez éppen a semmivel egyenlő.
A harmadik ok, hogy ügyesen egyensúlyozni kell az érthetőség és a szakszerűség határán. Ez
sem könnyű feladat, és egyes technológiák bemutatásához egyéb szakterületek ismerete
szüksége. Hogy csak egyet említsek, pl. a szikraforgácsolás, amivel a dróthúzó köveket
készítik.
Bízom benne, hogy a leírt anyag érthető. A technológiák mindegyikét tevőlegesen ismerem.
Lehet, hogy hihetetlen, de ez van. Ebből következik, hogy talán butaságok nem találhatók
benne. Ha mégis akkor az a figyelmetlenségemnek tudható be. Ha a leírtakban hibát talál
valaki, azt szívesen veszem, ha megosztja velem. A hibáinkból tanulunk a legtöbbet.
Forrás:
http://www.google.hu/images
?hl=hu&biw=1199&bih=599
&tbs=isch:1&sa=1&q=steel+s
teelsheet+ripping&aq=f&aqi=
&aql=&oq=
Szilárd testek maradó alakváltozása, anyagmegmunkálás
Kiss László Oldal 25
Irodalomjegyzék
[1.] Oláh Imre – Csizmadia József, Anyagismeret – Technológia III. Tankönyvkiadó
Budapest 1977.
[2.] Szentgyörgyiné Gyöngyösi Éva – Bencsik Ferenc, Villamos anyagismeret és technológia
Tankönyvmester Kiadó Budapest 2002.
[3.] Dr. Halbritter Ernő, Gépipari technológiák - forgácsolás nélküli alakítás Széchenyi István
Egyetem 2002.
[4.] Dr. Prohászka János, Bevezetés az anyagtudományba I. Nemzeti Tankönyvkiadó
Budapest 1997.
[5.] R.P. Feynman – R.B. Leighton – M. Sands, Mai fizika Szilárdtest fizika I. Műszaki
Könyvkiadó Budapest 1986.
[6.] Hans Breuer, SH Atlas Fizika Springer Hungarica Kiadó Kft. Budapest 1993.
[7.] Holics László szerk. Fizika Akadémiai Kiadó Budapest 2009.
[8.] Dr. Krállics György, Anyagismeret - Fémek képlékeny alakítása BME 2007.
[9.]http://www.sze.hu/~csizm/muszaki%20menedszser%20NGB_AJ008_gyartastechnologia/
El%F5gy%E1rt%E1si%20technol%F3gi%E1k.pdf
Idézett forrásmunkák
[1.] Oláh Imre – Csizmadia József, Anyagismeret – Technológia III. Tankönyvkiadó
Budapest 1977.
[2.] Szentgyörgyiné Gyöngyösi Éva – Bencsik Ferenc, Villamos anyagismeret és technológia
Tankönyvmester Kiadó Budapest 2002.