Fmipari anyagszerkezettani alapismeretekA kvetkez fejezetben megismerkedhet:

a szerkezeti anyagok felosztsval, szerkezeti anyagok felhasznlsi terleteivel, a szerkezeti anyagok jellemz fizikai s kmiai tulajdosgaival, a fmek kristlyszerkezete s alakthatsga kztti sszefggsekkel, az aclanyagok alkalmazsi terleteivel, aclanyagok szlltsi formival, mretvel.

A fmipari gyrtsi technolgikban alapanyagokkal s segdanyagokkal dolgozunk. Az alapanyagok a munkadarabok, illetve a megmunklsukhoz hasznlt szerszmok anyagai. A segdanyagok biztostjk a technolgia kiszolglst, energit szolgltatnak, elvezetik a kpzdtt hmennyisget, cskkentik a felletek kztti srldst stb. Az alapanyagokat termszetes nyersanyagokbl lltjuk el fizikai s kmiai folyamatok segtsgvel (pl. a fmeket rceikbl, manyagokat kolajbl). A szerkezeti anyagok rendkvl sokflk, az ttekinthetsg rdekben hrom nagy csoportra oszthatk:

A vas a termszetben vegyletek formjban fordul el. Ezekbl a vegyletekbl a technika fejldsvel egyre nagyobb tisztasg (99,99%) vasat tudunk ellltani. A sznvas kis szilrdsg, nagyon lgy fm. Elnys mgneses tulajdonsgai miatt a villamosiparban, mint lgymgnest hasznljk. A fmiparban hasznlatos vasanyagok kivtel nlkl tvzetek. A vas legfontosabb tvzje a szn. A vas-szn tvzetek egyik csoportjban a szn vaskarbid (Fe3C) formjban fordul el. Aclnak nevezzk azokat a vas-vaskarbid tvzeteket, amelyek 2,06%-nl kevesebb szenet tartalmaznak. Az aclokat a szn melletti tvzanyag tartalom alapjn kt csoportra osztjuk: tvzetlen s tvztt aclok. A legfontosabb tvzk: Ni, Cr, W, V, Mn, Si. Ezek az acl 1

felhasznlhatsgt javtjk. A szn az acl szilrdsgi jellemzit, kemnysgt nveli, az alakthatsgt, szvssgt rontja. Az ntttvas knnyen nthet, ntszeti vasanyagbl kszl. Szntartalma 2,06%-nl tbb. A nyom ignybevtelt jl brja, szaktszilrdsga (hz ignybevtellel szembeni ellenll kpessge) alacsony. Fajti:

Lemezgrafitos ntttvas (jellse: v) Gmbgrafitos ntttvas (jellse: Gv) Temperntvny (jellse: T, Tfk) Aclntvny (A)

A lemezgrafitos ntttvas leginkbb j siklsi, megmunklhatsgi s rezgscsillaptsi jellemzi miatt alkalmas tbbek kztt motorhenger, dugattygyr, illetve fkdob, fktrcsa ellltsra. A gmbgrafitos ntttvas szaktszilrdsga, nylsa jobb, ezrt forgattys tengely, hajtrd kialaktsra alkalmas A temperntvnyek s az aclntvnyek az aclhoz hasonl tulajdonsgak. Nagy elnyk, hogy nthetsgk miatt bonyolult formj alkatrszek kialaktsra hasznlhatk. A nehzfmek srsge 5kg/dm3-nl nagyobb. Nehzfm, pl. az n, lom, rz, cink, krm. Felhasznlsuk a klnleges tulajdonsgaikkal kapcsolatos (pl. a rz kivl vezetkpessge miatt j vezetkanyag). A knnyfmek sorba tartozik az alumnium, magnzium, titn. A bellk kszlt alkatrszek knnyek, nagy szilrdsgak. Ezrt egyik f felhasznlsi terletk a jrmgyrts. A tbbnem (sszetett) anyagokat kompozitoknak is nevezzk. Egymssal egyestett klnbz szerkezeti anyagokbl llnak. Magukban egyestik az egyes sszetevk j tulajdonsgait. Ilyenek pl. a nyomtatott ramkrk alaplapjai, vagy a fkbettek. A nemfmes anyagok kzl a manyagok felhasznlsi terlete egyre bvl. Szerves anyagok, amelyeket szintetikusan, vagy termszetes anyagok kmiai talaktsval lltanak el. A szintetikus elllts azt jelenti, hogy e vegyletek felptse a termszetes anyagokkal ellenttben clirnyosan irnytott technolgia keretben trtnik. Fleg sznvegyletekbl, illetve szilikonokbl llnak. A manyagok jellemz tulajdonsgai:

srsgk kicsi (kisebb, mint az alumnium), vegyi anyagokkal szemben ellenllk, rossz hvezetk, hllsguk korltozott, az ramot nem vezetik, ezrt j szigetelk, jl alakthatk, knnyen feldolgozhatk.

A szerkezeti anyagok felhasznlst jellemz fizikai, kmiai s technolgiai tulajdonsgaik hatrozzk meg. Sok fizikai jellemz megadhat az anyagllandk segtsgvel. Ilyenek, pl. a

2

srsg, htguls, hvezet kpessg, s a mechanikai jellemzk. Ez utbbiak hatrozzk meg a kls erkkel szembeni ellenll kpessget. Fontosabb mechanikai jellemzk:

Feszltsg: Az A keresztmetszet testre hat F er hatsra az anyagban feszltsg keletkezik. Jele (szigma), s az er valamint a keresztmetszet hnyadosaknt szmtjuk:

Ridegsg: az anyagnak az a tulajdonsga, hogy kls er hatsra nem deformldik, hanem pattan, trik. Rideg anyag pl. az veg, a kemnyre edzett acl, de bizonyos mrtkig egyes ntttvasak is. Kemnysg: az az ellenlls, amit az anyag egy kls er hatsra a felletbe hatol testtel szemben kifejt. Kemny anyag pl. az edzett acl, s a gymnt, amely ppen e tulajdonsga miatt kopsll, gy tarts forgcsolszerszmot lehet kszteni belle. Szilrdsg: kls erk roncsol hatsval szemben kifejtett ellenlls. A szilrdsgot ltalban szaktvizsglattal hatrozzuk meg. A vizsglat sorn a szaktgpbe szabvnyos kialakts prbatestet helyeznek el, amelyet nvekv hzervel terhelnek. Kzben mrik a prbatest hosszvltozst. Azt a legnagyobb terhelert, amelyet a prbatest kibr szakternek (FB) nevezzk.

Szaktdiagram

3

A prbatest alakvltozsa A szaktszilrdsg (Rm) szmtsa:

ahol:

Fm: a vizsglat sorn fellp maximlis er [N] S0: a prbatest eredeti keresztmetszete [mm2]

A kmiai tulajdonsgok meghatrozzk az anyagok krnyezeti hatsokkal, agresszv kzegekkel szembeni viselkedst, ellenll kpessgt. Fontosabb kmiai jellemzk: hllsg, ghetsg, mrgez hats, korrzi llsg. A technolgiai tulajdonsgok a klnbz megmunklsi eljrsokra val alkalmassggal vannak sszefggsben. Ezek sorban a legfontosabbak az albbiak:

nthetsg: az anyag jl nthet, ha olvadsi hmrsklete alacsony, megolvadskor hgfolyss vlik, s nem vesz fel gzokat, s dermedskor nem zsugorodik tlsgosan. Alakthatsg: a jl alakthat anyag kls erk hatsra kplkenyen deformldik. Jl alakthat pl. az lom, rz, alumnium, s a kis szntartalm aclok. Nem alakthatk (a ridegsgk miatt) a vasntvnyek, kemnyfmek. Forgcsolhatsg: az egyik olyan jellemz, amellyel akr a barkcsols sorn is tallkozunk. Az ilyen anyagokra jellemz, hogy a megmunkls sorn knny a forgcslevlaszts, kis mret, rvid forgcs jn ltre, a szerszm le nem kopik ersen.

4

Csak a kevss szvs s a nem tl nagy szilrdsg anyagok forgcsolhatk jl: pl. az tvzetlen, vagy a gyengn tvztt aclok, ntttvas, alumnium, rz, lom. Hegeszthetsg: a hegeszts szintn gyakran alkalmazott gyrtsi technolgia. Az aclok hegeszthetsge a szntartalomtl fgg. A kis szntartalm aclok (0,22% szntartalomig) hegeszthetk jl. A kzepes szntartalm aclok (0,35-0,4%) kielgten, mg a 0,45%-nl nagyobb szntartalm aclok rosszul hegeszthetk.

A fmek kristlyosodsa A megolvadt llapotbl lehlve a fmek kristly alakban szilrdulnak meg. A fmatomok az adott fmre jellemz szablyoknak megfelel helyet foglalnak el a kristlyrcsban. A fmek ltalban kbs kristlyrcs rendszerben kristlyosodnak. A legjellemzbb kristlyalakzatok az albbiak: a) b) c) d) Egyszer kbs trrcs Trkzepes kbs trrcs Lapkzepes kbs trrcs Hexagonlis kristlyrcs

A kristly jellemz alakja a legkisebb egysgvel, az elemi cellval brzolhat. A kbs kristly alapformja kocka. A kristlyrcsban a fmionok gy helyezkednek el, hogy a kzppontjaikat sszekt egyenesek kockt alkotnak. Az egyszer kbs formban, csak a cscsokban helyezkednek el fmionok. Ilyen kristlyrcs rendszerben kristlyosodik, pl. a Pd. Egyszer kbs trrcs A lapkzepes kbs trrcs esetn a kocka lapjainak kzppontjban is van egy fmion. Ebben a kristlyszerkezetben kristlyosodik pl, az Al, a Cu, Ni.

Lapkzepes kbs trrcs

5

A trkzepes kbs trrcs kristlyrendszerben a kocka kzppontjban is van egy fmion, ahogyan az brn lthat, gmb s vonalas modell formjban. Ebben a rendszerben kristlyosodik a Cr, W, V.

Trkzepes kbs trrcs

A hexagonlis kristly alapformja hatszg hasb. A fmionok az alap s a fedlapon hatszget alkotva helyezkednek el, a kzppontokban is van egy-egy fmion. A hasb belsejben tovbbi 3 kristly tallhat. Ebben a rendszerben kristlyosodik a Zn, Mg. A vas (Fe) az egyszer-, lapkzepes-, s trkzepes kbs rcsszerkezetben egyarnt megtallhat. A kristlyszerkezet kialakulsa Az olvadk hlsekor a fmionok elbb kristlycsrkk llnak ssze. A hls folytatdsval a kristlycsrkbl kristlyrcsok alakulnak ki. A kristlyok addig nhetnek szabadon s szablyosan, amg egymsba nem tkznek. A kristlyosods elrehaladtval a kristlyok egymssal rintkezsbe kerlnek, egyms nvekedst gtoljk, gy alakjuk szablytalan lesz. A szablytalan alak kristlyokat krisztallitoknak nevezzk. A megszilrdul fmben klnbz nagysg krisztallitok jhetnek ltre. Ha a folykony fm lassan hl, benne kevs az elemi kristly, gy kevs kristlyosodsi kzpont alakul ki. Ilyenkor viszonylag kevs helyen indul meg a kristlyosods, ezrt a krisztallitok nagyra nnek. Durva szemcseszerkezet alakul ki. A durva szemcseszerkezet kros, az ilyen szerkezet fmek ridegek, knnyen trnek. Gyors lehls esetn fordtott a helyzet, sok kristlyosodsi kzponttal, finom szemcseszerkezet alakul ki.

6

A kristlyrcsba pl tvz anyagok megfelel mennyisg alkalmazsval az alapfm tulajdonsgai a kvnt irnyba alakthatk. Ezrt tisztn alapfm alkalmazsa a fmiparban nem jellemz. A vas legfontosabb tvz anyaga a szn. A kristlyszerkezet s az alakthatsg kapcsolata A fmek alakthatsga fgg a kristlyrcs szerkezettl. Az alakts sorn a kls erk hatsra a fmionok a trrcsban egymshoz kpest elcssznak. Az elcsszssal szembeni ellenlls nagysga fgg a fmatomok trbeli elhelyezkedstl. Jl alakthatk a lapkzepes s a trkzepes kbs trrcs fmek, mivel ebben a trrcsban a skok knnyebben elcssznak egymson. Ilyen pl. az alumnium, a rz s a vas. Rosszul alakthatk azok a fmek, amelyek hexagonlis rcsban kristlyosodnak, mint pl. a horgany. Ezek a fmek ridegek, knnyen trnek. Kisebb erk hatsra az anyagban rugalmas alakvltozs megy vgbe. A kristlyszerkezet nem roncsoldik, csak megnylik, mivel az atomok egymstl az er hatsra eltvolodnak. A terhels megsznst kveten az anyag visszanyeri eredeti alakjt. Az anyagra hat nagyobb erk mr marad alakvltozst okoznak. Egy adott terhels felett az anyag elszakad. Az aclok sszettelk szerint lehetnek: 1. tvzttek s 2. tvzetlenek. Felhasznlsi terletk szerint kt nagy csoportba sorolhatk: 1. szerkezeti aclok s 2. szerszmaclok. A szerkezeti aclokat fmszerkezetek, alkatrszek ellltsra hasznljk. A szerszmaclok felhasznlsi terlete szerszmok gyrtsa. Szerkezeti aclok

Szerszmaclok

Kis szntartalm szerkezeti aclok Bettben edzhet (cementlhat) aclok Hegeszthet aclok Hidegen alakthat aclok Melegszilrd aclok Hidegszvs aclok Automata aclok Nemesthet aclok

tvzetlen szerszmaclok tvztt szerszmaclok Hidegalakt szerszmaclok Melegalakt szerszmaclok Forgcsol szerszm aclok Gyorsaclok Kemnyfmek

7

Nemesthet szerkezeti aclok Nitridlhat aclok Rug aclok Grdlcsapgy aclok

Hll aclok Korrzill aclok Klnleges korrzill aclok Specilis felhasznls aclok

A teljessg ignye nlkl tekintsk t a fenti anyagflesgek tulajdonsgt, felhasznlsi terlett: Szerkezeti aclok: szntartalmuk alacsony, nhny kivteltl eltekintve 0,6%-nl kevesebb. Tmegaclok, leginkbb hegesztett, szegecselt, s csavarozott szerkezetek gyrtsra alkalmasak. A felhasznlsi terlet a jrmipartl, a vasszerkezet ptmnyek, gpek, berendezsek gyrtsig. A hzkrli munkkra, barkcsolsra hasznlt, kereskedelemben kaphat anyagflesgek ebbl az aclfajtbl kszlnek. A bettben edzhet aclok szntartalma max. 0,2%. A felletkn kemny, kopsll anyagok, a magban azonban szvsak. Alkalmazsi terletk ebbl addan: csapszegek, tengelyek, fogaskerekek, lnckerekek, st mreszkzk gyrtsa. A nemesthet aclok ellltsval klnsen nagy szilrdsg alkatrszek llthatk el. A nemests sszetett hkezelsen alapul. Az ilyen anyagok szntartalma nagyobb, mint 0,2%. A nemestett anyag szvs, nagy szilrdsg, ugyanakkor rugalmas. A nemestett anyag mretei ugyanolyan terhels mellett a kezeletlen anyag mreteihez kpest 80-90%-kal kisebbek lehetnek, teht komoly anyagmegtakartst rhet el alkalmazsukkal. A nitridlhat aclok legfbb jellemzje a kemnysg, kopsllsg, gy kivlan alkalmasak, pl. mrmszerek egyes felleteinek ksztsre. tvzetlen hidegen alakt szerszmaclbl kszl pl. a kalapcs, s a reszel. tvztt szerszmaclt hasznlnak menetfr, csavarkulcs ellltsra. A gyorsacl magasan tvztt acl, elssorban frk, mark ksztsre alkalmazzk. Vastvzetek szabvnyos jellse, az anyagjelek felptse Az MSZEN 10027 szabvny az aclokat kt csoportra bontja. Az els csoportba tartoznak a felhasznl szmra valamilyen mechanikai, fizikai tulajdonsg garantlsa miatt fontos aclok. A msik csoportba soroljk a vegyi sszettelkre garantlt aclokat. Az aclok minsgre-, illetve a kereskedelmi s mszaki specifikcira vonatkoz informcikat szabvnyos jellsi rendszerben adjk meg (MSZEN 10027-1; MSZEN 10027A szabvnyos jellsi rendszerben egy anyagjel a kvetkezk szerint pl fel: G S 355 J2 G1 W Cu5 Az anyagjelben szerepl tagok rtelmezse:

8

G S 355 J2 G1 W Cu5

Kezdjel, kizrlag ntvnyeknl hasznlhat: csak G lehet F jel, a meghatroz alkalmazsi terletre utal: S szerkezeti acl F tulajdonsgjel: Folyshatr (REH) 355 MPa Kiegszt tulajdonsgjel: tmunka 27J (-20C hmrskleten) Kiegszt tulajdonsg: csillapts mrtke Kiegszt felhasznlsi jel: idjrsll sszetteljel: egy elem garantlt mennyisgnek a tzszerese: 0,5% rztartalom

A metallogrfiai vizsglatokkal szemben gyorsan elvgezhet, roncsolsmentes, olcs, klnsebb elkpzettsget nem ignyl vizsglati mdszert a vasanyagok gyors azonostsa a szikraprba. A technolgiai prbk sorba tartoz vizsglatbl az acl minsgre lehet kvetkeztetni. Az eljrs lnyege, hogy gyorsan forg kszrkoronghoz nyomjuk az aclt, amelybl a csiszolkorong les kristlyszemcsi apr forgcsokat vgnak ki. A srldstl felizz szemcsk fnynyalbok alakjban jelennek meg. A szikrakp ellltsa teht forgcsol mvelettel trtnik. Clszeren a korong kb. 20 mm vastag, korund szemcsj, keramikus kts, 60-80-as szemcsenagysg, s 20-30 m/s kerleti sebessggel forog. Az anyagot gy kell a korongra nyomni, hogy vzszintes szikracsvt kapjunk. A korongot elhagy fmforgcsot hti ugyan a leveg, oxignje viszont tpllja az gst. Mivel a melegfejlds nagyobb mrtk a lehlsnl, a vasrszecske hmrsklete folyamatosan emelkedik, fehren izzik, majd megmlik s explzis jelensgek jtszdnak le. A vizsglat sorn a kihull csiszolkristlyok szintn kireplnek, de mivel nem izzanak, replsk nem lthat, a vizsglatot nem zavarjk. A szikra tja keletkezstl eltnse pillanatig (amikor izzsa megsznik) a szikrasugr. A szikrasugarak sszessge a szikranyalb. A szikrasugarak hosszsga 60 mm-tl 500 mm-ig terjedhet az anyagminsgtl fggen, ezen kvl befolysolja mg a vasrszecske tmege, a csiszolkorong szgsebessge s a nyoms nagysga. A mdszerrel knnyen, gyorsan ellenrizhet nem csak a munkadarabnak sznt anyag minsge, de mg a megmunkls megkezdse eltt kiszrhet a rossz minsg forgcsol szerszm is (pl. a nem gyorsaclbl kszl fr). Ez utbbi ismerete azrt fontos, mert a j minsg szerszm le tarts, lettartama hossz. Nhny anyag szikrakpe: Sznben szegny (max 12%) acl. Halvnysrga, hosszan kifut buzogny alak szikrk, sima fnyvonalakkal. Kzepesen kemny, tvzetlen szerszmacl. Vilgossrga, sokfel gaz csillagszikra.

9

Kemny, tvzetlen szerszmanyag. Nagyon sok finom, vilgossrga csillagszikra. Gyorsacl (pl. fr anyag). tvztt (kb. 16% wolfram, 4% krm, 0,7% szn). Vonalas szikrakp, gmbszer vgszikrval. Barnsvrs vonal, sttvrs szikra. Krom-nikkel acl (pl. szerelszerszmok anyaga). Srga szn, hossz, buzogny alak szikravonalak. Profilanyagok Az aclok leggyakoribb kiszerelsi formja a hengerelt szabvnyos profil. Ilyen pl. a szabvnyos rdacl, idomacl, szlesacl, szalagacl, lemez, cs, hengerelt drt. Rdaclok: ngyzet, tglalap, hatszg, kr, flkr keresztmetszet aclok. A szokvnyos kereskedelmi forgalomban ktegelve, a profiltl fggen 3, 6, 8, 12 m-es hosszsgban szlltjk. Idomacl: lehet T, ketts T, Z, U, s szgacl. Szabvnyos szlltsi hossza 4-18 m.

Hengerelt rd s idomacl profilok A szalagaclokat laptott tekercsben 2m-es hosszban, vagy kralakra tekercselve 400, 500, 600, 650 mm bels tmrj tekercsekben szlltjk.

Szalagacl kiszerelse

Drtanyagot 5 mm tmrig hzssal, a felett hengerlssel lltanak el. Egyb, a fentiektl eltr klnleges formj profilok, s peremezett profilok is a szabvnyos kiszerelshez tartoznak, azonban felhasznlsi terletk specilis. Lemezek A lemez lapos acltermk, vastagsgi mrete lnyegesen kisebb, mint a szlessg s a hosszsg irny mrete. Tglalap s ngyzet formj tblkban egyarnt szlltjk.

10

a) b) c) d) e) f)

A lemezeket tbbfle szempont szerint csoportostjuk, gy, mint: Vastagsguk Szlltsi formjuk Szlltsi minsgk Felletnemests Profilkialaktsuk Alkalmazsi terletk A vastagsg szerint ngy kategria ltezik: Klnsen finom lemez Finom lemez Kzp lemez

0,5 mm vastagsgig 3 mm vastagsgig 3-4,75 mm vastagsgig

Durva lemez 5 mm felett A finom lemezek az albbi tblamretben kaphatk: Tblamret [mm] Lemezvastagsg [mm] 500x1000 0,18; 0,2; 0,22; 0,24 0,28 0,32; 0,38 0,44 530x760 530x760 530x760 530x760 500x1000 600x1200 800x1600

0,5; 0,56; 0,63; 0,75; 0,88; 1 1,13; 1,25; 1,38 1,5; 1,75; 2; 2,25; 2,5; 2,75

530x760 800x1600 800x1600

800x1600 1000x2000 1000x2000

A kzplemezek szabvnyos vastagsgi mrete: 3,; 3,5; 4; 4,5; s 4,75 mm. A tblamretek: 1000x2000; 1250x2500; 1500x3000. A durvalemezeket ugyanolyan aclokbl gyrtjk, mint a kzplemezeket. A lemezvastagsguk igny szerinti (itt termszetesen a nagykereskedelmi megrendelsekre kell gondolni). A szlltsi forma: tblalemez, szalag, szlesszalag. A szlltsi minsg alapjn tbbek kztt:

feketelemezt (ltalnos lemez szerkezetek gyrtsra), horganyzott lemezt (pl. escsatorna gyrtsra), simtott lemezt (pl. jrmipari karosszria gyrtsra), 11

s n. elrt szilrdsg lemezt (kazn, haj stb. gyrtsra) klnbztetnk meg.

A felletnemests alapjn tbbfle bevonat ltezik, tbbek kztt zomnc, galvn, krm stb. A profilkialakts alapjn dombortott, rdestett, hullmostott fellet stb. lemezt gyrtanak. Az alkalmazsi terlet szerint kaznlemez, burkolat lemez, hajlemez stb ltezik. Csvek Az tvzetlen aclbl kszlt hegesztett s varrat nlkli csvek ltalnos felhasznlsak, hegesztsre, hajltsra, peremezsre s egyb alakt eljrsra alkalmasak. A csveket varrat nlkli kivitelben is gyrtjk, a melegszilrd acl felhasznlsval, csvezetk, kazn stb. pts terletn hasznosthatk. Menetes aclcsvek, hegesztett vagy varrat nlkli kivitelben metrikus-, vagy Whitworthmenetes csvgzdssel, horganyzott, vagy fekete kivitelben. Elssorban a vzvezetk, fts szerelsben hasznlatos. Csvek esetben gyakran collban adjk meg az tmr mretet. Preczis varrat nlkli aclcsvek hidegen hzottak, vagy hidegen hengereltek lehetnek. Alkalmazsuk fleg szerkezet s kszlkptsben, s a gpgyrts terletn jellemz. A klnbz anyagok szabvnyos alak s mret adatait szabvnytblzatok tartalmazzk. Az adott munkhoz szksges anyagmennyisg ismeretben (amely a munkadarab mszaki dokumentcijbl egyrtelmen megismerhet) a rendelhet mret, mennyisg konkrt rtkei bizonyos keretek kztt kereskedsenknt vltozhatnak. A szabvnyos szlltsi mretnl kisebb anyagszksglet kielgtst sok esetben a helysznen darabolssal biztostjk.

12