1. Objasni prednosti miješanja različitih metalnih prahova.

Metalni prahovi se miješaju iz sljedećih razloga:

a) Prahovi se mogu miješati da bi se dobili specijalne fizičke, mehaničke i hemijske karakteristike

b) Maziva i vezivna sredstva se mogu miješati s metalnim prahovima.

c) Homogene mješavine pružaju bolje osobine za presovanje i kraće vrijeme sinterovanja

2. Je li zelena snaga (snaga zelenog dijela, zelenca - green strength) bitna u metalurgiji praha?

Objasniti.

Zelena snaga je veoma bitna u metalurgiji praha. Kada se dio proizveden praškastom metalurgijom

(PM) izbacuje iz kalupa, mora imati dovoljnu snagu da spriječi oštećenja i lomove koji mogu nastati

prije sinterovanja.

3. Navedi razloge zbog kojih je injekcijsko presovanje metalnih prahova postalo važan proces.

Injekcijsko presovanje metalnih prahova postalo je važan proces zbog prilagodljivosti i

ekonomičnosti. Kompleksni oblici mogu se dobiti visokom stopom proizvodnje koristeći metalne

prahove koji se vežu za polimere ili vosak. Također, mogu se proizvoditi dijelovi velike gustine u

konačnom ili bliskom konačnom obliku.

4. Opiši procese koji se dešavaju u toku sinterovanja.

U toku sinterovanja, zeleni dio se zagrijava do temperature 70-90 % najniže tačke topljenja

komponenti mješavine. Na ovim temperaturama, dominiraju dva mehanizma difuzije: direktna

difuzija duž postojeće površine i, što je važnije, prijelaz materijala u konvergente geometrijske oblike

fazom isparavanja.

5. Šta je mehaničko legiranje i koje su njegove prednosti u odnosu na konvencionalno legiranje

metala?

U mehaničkom legiranju, željena smjesa metalnih prahova smjesti se u min s kuglama. Prahovi se

međusobno zavaraju kada se nađu između dvije ili više sudarajućih kugli. Vremenom se mehanički

vežu i legiraju zbog velikih plastičnih deformacija kojima su izloženi. Glavna prednost mehaničkog

legiranja je ta da čestice dobijaju veliku tvrdoću zbog velike količine plastične deformacije koju

pretrpe i mogu se dobiti legure koje se inače ne mogu dobiti standardnim metodama.

6. Moguće je ubaciti određene količine metalnog praha u različite smole, kao i u metale (infiltracija,

ubrizgavanje). Koje prednosti dobijamo ovakvim postupkom? Navedi primjere.

Glavne prednosti infiltracije metalnog dijela dobijenog postupcima metalurgije praha sa nekim

drugim metalom ili polimernom smolom su:

a) može doći do značajnog povećanja čvrstoće

b) infiltracija može zaštititi dio od korozije u određenim okruženjima

c) polimerne smole mogu se ponašati kao čvrsta maziva

d) infiltirani dio će imati veću gustinu i masu gdje je to potrebno

7. Koji su nedostaci galvanizacije (elektroplatiranja) dijelova proizvedenih metalurgijom praha?

a) Galvanizirane otopine su otrovne i opasne

b) Teško je odstraniti nataloženu tečnost unutar dijela dobijenog od m. praha

c) Veoma je teško ostvariti galvanizaciju unutar dijela jer je gustina struje relativno mala. Samo

površina će biti galvanizirana i bit će ju teško jednoliko obraditi.

8. Opiši efekte različitih oblika i veličina metalnih prahova u obradi metalnih prahova i objasni

uticaj faktora oblika čestica.

Oblik, veličina, raspored veličina, poroznost, hemijska čistoća i karakteristike zapremine i površine

metalnih prahova su veoma bitni. Kao što se i očekuje, oni utiču na propustljivost i tečnost u toku

presovanja u kalupu i u operacijama sinterovanja. Poželjno je imati uglaste oblike sa približno

jednakim veličinama čestica radi lakšeg vezanja.

9. Objasni nekakav dijagram koji nije priložen...

Pri presovanju malim pritiscima, gustina dijela dobijenog PM (praškastom metalurgijom) je niska, a

apri visokim pritiscima doseže teoretsku gustinu. Primjetim da su krive linije na slici udubljene s donje

strane, što nam govori da povećanjem gustine moramo ispunjavati sve manje i manje šupljine u

predmetu. Očito, lakše je smanjiti veće šupljine u materijalu od manjih. Primjetimo da je gustina

minimalna pri nultom pritisku. Rezultati predstavljeni ovim dijagramom su očekivani jer kako se

gustina povećava, smanjuje se poroznost i povećava stvarna površina u poprečnom presjeku - ovo

vodi ka većoj čvrsoći i boljoj električnoj vodljivosti. Razlog izduženja sa porastom gustine je smanjenje

poroznosti koja smanjuje duktilnost materijala.

10. Da li zelenac (green compact) treba dovesti do temperature sinterovanja brzo ili polahko?

Objasniti.

Brzo zagrijavanje može dovesti do prekomjernog termičkog naprezanja u sinterovanom dijelu i može

dovesti do deformacije i nastanka pukotina. Ipak, bržim zagrijavanjem povećava se produktivnost.

Sporo zagrijavanje omogućava ravnomjernije zagrijavanje i difuziju.

11. Objasni razliku u pravljenju dijelova od finog i grubog praha.

Grubi prah će nakon presovanja ostaviti veće praznine za iste pritiske presovanja, analogno razlikama

praznina između klikera i teniskih loptica u kutiji (slika). Veće praznine kao rezultat daju manju

gustinu, čvrstoću, krutost i termičku i elektirčnu provodljivost dijelova proizvedenih PM. Oblik,

veličina i raspored čestica, poroznost, hemijska čistoća i karakteristike površine i zarpremine su

također veoma bitni jer značajno utiču na propustljivost i tečenje u toku presovanja i procesu

sinterovanja.

12. Jesu li zahtjevi za materijale od kojih pravimo prese i kalupe u PM različiti od onih za kovanje i

obradu plastičnom deformacijom, opisanih u 6. poglavlju? Objasniti.

Kovanje, plastična deformacija i presovanje metalnih prahova, otpor na abraziju je glavni faktor pri

odabiru materijala za presu i kalup. Iz tog razloga, kalupi u ovim operacijama koriste slične ili ponekad

i iste materijale. Procesi kao što su izostatičko presovanje koriste fleksibilne kalupe, koji se najčešće

ne koriste u kovanju.

13. Opiši relativne prednosti i nedostatke hladnog i vrelog izostatičkog presovanja, respektivno.

Zajednička prednost hladnog izostatičkog presovanja (CIP - Cold Isostatic Pressing) i vrelog

izostatičkog presovanja (HIP - Hot I.P.) je proizvodnja jednolično gustih presovanih komada. Oblici

mogu imati i ravnomjernu čvrstinu i žilavost. Glavna prednost vrelog izostatičkog presovanja je

mogućnost proizvodnje presovanih komada sa gustinom jednakoj teorijskoj, dobrim metalurškim

vezivanjem i dobrim mehaničkim svojstvima. Međutim, proces je relativno skup, te se koristi

uglavnom za proizvodnju dijelova u avio-industriji ili za izradu specijalnih dijelova.

14. Zašto mehaničke i fizičke osobine ovise o gustini predmeta dobijenog PM? Objasniti.

Mehaničke osobine zavise od gustine zbog nekoliko razloga. Ne samo da je manje materijala u datoj

zapremini manje gustih predmeta, zbog čega je i čvrstoća manja, nego se u prazninama u strukturi

materijala javljaju koncentracije napona. Modul elastičnosti smanjuje se sa povećanjem praznina jer

se u određenom poprečnom presjeku nalazi manje materijala koji se opire naprezanjima, tako da su i

deformacije veće za manja naprezanja poredeći sa materijalom veće gustine. Fizičke osobine, kao što

su termička i električna provodljivost, također postaju slabije sa padom gustine, jer što je manja

gustina predmeta dobijenog PM, to su materijal slabije sposoban provoditi temperaturu i elektricitet.

15. Koji tip prese je potreban za presovanje metalnih prahova prikazanih na slici 11.7d?

Operacija prikazana na slici 11.7d zahtijevala bi presu s dva stepena slobode kretanja, kako bi se

mogla ostvariti dva istovremena udara. Ovo se najčešće dobija mehaničkim presama.

16. Objasni razliku između impregnacije (impregnation) i infiltracije (infiltration). Navedi neke

primjere primjene za svaku od njih.

Glavna razlika između impregnacije i infiltracije je u mediju koji se koristi. U impregnaciji, dio dobijen

PM utapa se u tečnost, najčešće mazivo, zagrijano na određenu temperaturu. Tečnost ulazi u

obradak zbog površinskog napona i popunjava šupljine u poroznoj strukturi dijela. Mazivo također

smanjuje trenje i sprječava habanje dijela u stvarnoj upotrebi. U infiltraciji, metal niže tačke topljenja

prodire u obradak kapilarnim putem. Ovo se najčešće radi zbog sprječavanja korozije, iako isti ovi

metali mogu biti upotrebljavani za potrebe trenja u zahtjevnim radnim uslovima.

17. Objasni prednosti izrade alatnih čelika metodama praškaste metalurgije (PM) nad

konvencionalnim metodama, kao što su livenje i naknadna mehanička poboljšanja.

Sa staništa ekonomije, metode metalurgije praha nemaju značajnu prednost, jer PM zahtijeva

specijalne alate za izradu proizvoda. Međutim, neki alatni čelici su veoma teški za izradu u određenim

geometrijskim oblicima. Također, proizvodnjom alata PM-om, obrade brušenjem su svedene na

minimum. PM također dozvoljava miješanje komponenata prigodnih za izradu alata za rezanje.

18. Zašto pritisci presovanja i temperatura sinterovanja zavise o vrsti metalnog praha kojeg

koristimo? Objasniti.

Različiti materijali zahtijevaju različite temperature sinterovanja jer imaju različite tačke topljenja. Za

razvijanje dobre veze između čestica, materijal mora biti zagrijan na dovoljno veliku temperaturu

gdje difuzija i ostali sekundarni transportni mehanizmi mogu postati aktivni, što je najčešće na oko 90

% temerature topljenja po apsolutnoj skali. Što se tiče pritiska presovanja, on zavisi o osobinama

metalnog praha kao što su njegove čvrstina i duktilnost, obliku čestica i frikcionim karakteristikama

između čestica (trenje).

19. Navedi različite metode proizvodnje metalnog praha i opiši morfologiju dobijenog praha.

a) atomizacija: sferni oblik čestice (atomizacija gasom) i zaobljeni oblik čestice (atomizacija vodom)

b) redukcija: spužvast, porozan, sferičan ili nepravilan oblik čestica praha

c) elektrolitički postupak: dentritni oblik

d) karbonili: gust, sferičan prah

e) mljevenje: nepravilan, prizmatičan

f) mehaničko legiranje: prizmatičan, raznolik

20. Postoje li određene opasnosti uključene u proizvodnju metalnih prahova? Ako da, koji su

razlozi njihovog postojanja?

Postoje određene opastnosti u proizvodnji metalnih prahova: glavna je ta da metalni prahovi mogu

biti eksplozivni (naročito aluminijum, magnezij, titan, cirkonij i torijum). Osim toga, prašina, iskre i

toplina nastala trenjem su stvari koje treba izbjeći. U toku presovanja, postoje opšte opasnosti kod

zatvaranja kalupa, koji mogu zahvatiti prste nesretnom radniku.

21. Šta je prečišćavanje (razdvajanje, rasipanje - screening) metalnih prahova? Zašto se vrši?

U prečišćavanju metalni prah se smješta u posudu sa određenim brojem otvora: na vrhu su najveći,

otvori na mrežama koje se postavljaju prema dnu se smanjuju. Kako posuda vibrira, čestice padaju ka

dnu sve dok veličina otvora ne postane manja od prečnika čestice. Na ovaj način razdvajaju se čestice

prema veličini. Ovo se radi kako bismo imali dobru kontrolu veličine čestica.

22. Zašto postoje razlike gustina u presovanim metalnim prahova? Kako se one smanjuju?

Glavni razlog razlike gustine u presovanim metalnim prahovima vežu se za mehaničko vezanje i trenje

između čestica i zidova posude. Ovo vodi ka razlici u pritiscima ovisno o udaljenosti od prese i zidova

posude. Razlika se može ublažiti dvoradnom presom (double-acting press), smanjujući otpor trenja

prese i zidova kalupa, ili se dodaju maziva koja smanjuju međučestično trenje među česticama praha.

23. Proces praškaste metalurgije može se porediti sa procesima livenja i kovanja. Objasni zašto je

to tako i koje su tehničke i ekonomske prednosti.

Kao primjer, uzmimo MIM tehnologiju koja se često koristi kod metala sa visokim temperaturama

topljenja. Ovaj proces zahtijeva fini metalni prah koji se miješa sa polimerom koji je ubrizgavan u

kalup - cijena materijala u ovom slučaju je visoka. U drugu ruku, upotrebe magnezija i aluminijuma u

livenju u velikim količinama su ekonomične (okviri za kamere, male igračke i sl.) i nisu najbolja opcija

za MIM.

24. Selektivno lasersko sinterovanje je opisano u Sekciji 10.12.4. kao tehnika rapid-prototypinga.

Koje sličnosti ima ovaj proces sa procesom opisanim u ovom poglavlju.

Sjetimo se da selektivno lasersko sinterovanje radi na fenomenu opisanom u sekciji 11.4 i ilustrirano

je na slici 11.14. Međutim, visoke temperature potrebne za sinterovanje materijala odlaze iz lasera, a

ne zagrijavanjem u peći kao u PM. Selektivno lasersko sinterovanje također dovodi do smanjivanja

obratka.

25. Pripremi ilustraciju sličnu na slici 6.28., prikazujući raznolikosti MIM proizvodnih tehnologija.

Odgovor nije dat u skripti.

26. Navedi glavne razlike između keramike, metala, termoplastičnih i termostabilnih materijala.

Ovo pitanje zahtijeva prilično opširan odgovor koji je moguće tabelirati. Npr. hemijska struktura je

različita: keramika je kombinacija metala i nemetala, a plastika i termostabilni materijali sastoje se iz

ponavljajućih struktura, koje najčešće čine veliki lanac. Mehanički, ponašanje pri naprezanju na

istezanje je veoma različito: metali su linearno elastični i generalno veoma duktilni. Keramike su

linearno elastične i krte, termoplastike tečne iznad kritičnih temperatura, dok su termostabilni

materijali elastični i krti. Uporedbe bi se također mogle vršiti na drugim mehaničkim, fizičkim i

hemijskim osobinama, kao i na poljima upotrebe.

27. Objasni zašto su keramike slabije na istezanje nego na sabijanje.

Keramike su veoma osjetljive na pukotine, nečistoće i poroznost, te zbog toga najčešće imaju niske

vrijednosti dozvoljenog napona na istezanje i nisku žilavost. Pri sabijanju, šupljine u materijalu ne

stvaraju koncentracije napona, kao što to čine pri istezanju, te je zbog toga otpor na sabijanje veći.

28. Zašto mehaničke i fizičke osobine keramika slabe s povećanjem poroznosti? Objasniti.

Poroznost se može smatrati mikroskopskim prazninama ispunjenih zrakom. Također, poroznost

uvijek smanjuje otpor naprezanju keramike zbog manje stvarne površine poprečnog presjeka koja se

opire nekom naprezanju. Praznine u materijalu se također ponašaju kao mjesta koncentracije napona

zbog geometrijskih promjena, što također utiče na smanjenje čvrstoće. Poroznost se može smatrati i

potencijalnim mjestom nastanka pukotine. Fizičke osobine su također pod uticajem poroznosti, jer su

praznine najčešće ispunjene zrakom, koji ima slabiju termičku i električku provodljivost poredeći s

keramikama.

29. Koje inžinjerske grane mogu profitirati od činjenice da keramike najčešće ne mijenjaju modul

elastičnosti s porastom temperature?

Uzimimo za primjer činjenicu da ćemo, zbog velike krutosti na visokim temperaturama, unatoč

zagrijavanja imati dijelove čije se dimenzije veoma malo mijenjaju. Ovo je povoljno kada su u pitanju

ležajevi, rezni alati, lopatice turbina i slični mašinski elementi koji se koriste na visokim

temperaturama.

30. Objasniti zašto podaci za mehaničke osobine date u tabeli 11.7 imaju tako širok raspon. Koji je

značaj ovako širokog raspona u inžinjerskoj primjeni?

Mehanička svojstva data u ovoj tabeli veoma varijraju jer svojstva keramike zavise od kvaliteta

sirovog materijala, poroznosti i načina izrade dijelova. Inžinjerska primjena koje zahtjevaju visoke i

pouzdane mehaničke osobine (npr. avion i avionske komponente) moraju osiguravati da materijali i

obrada dijelova budu najbolji mogući.

31. Navesti faktore koje treba razmotriti kada vršimo zamjenu metalnih komponenti sa keramičkim

komponentama. Dajte primjer takvih mogućih zamjena.

Razmatrajući odjeljak 11.8 možemo uočiti sledeće faktore:

- glavni nedostaci keramike su mala zatezna čvrstoća i žilavost. Stoga, zamjena metalnih

komponenata keramičkim će biti primjenjiva kada se ne zahtjevaju velike zatezne čvrstoće i

otpornosti na udare.

- ako su keramički dijelovi izloženi nošenju, tada je učinak parenja materijala jako bitan. Moglo bi biti

da (threebody wear) bude uvedeno, što bi značnajno uticalo na radni vijek proizvoda

- keramika je tipični probabilistički materijal, to jest, postoji širok spektar mehaničkih svojstava u

keramičkim dijelovima, dok je metal tipični deterministički materijal i ima manju raspodjelu snaga.

Dakle, glavna briga je da li je ili nije materijal pogodan za posebno dizajniranje

- kao i kod svih inžinjerskih aplikacija, cijena je ključna za razmatranje

32. Kako možemo keramiku načiniti tvrđom? Objasniti.

Keramika se može načiniti tvrđom koristeći visokočiste materijale, odabirom odgovarajuće tehnike

obrade, ugradnjom pojačivača, modifikacijom površine i smanjenjem površinskih neravnina, kao i

namjernim stvaranjem mikropukotina na keramici (manjih od 1 mm) da bi se smanjila energija širenja

zasebne pukotine. Još jedna važna tehnika je doping, koja proizilazi iz dvije ili više faza, kao i

djelimično stabilni cirkonijum (PSZ) i transformisan kaljenem cirkonijum (TTZ).

33. Opišite situacije i primjenu u kojima statički zamor može biti važan.

Statični zamor nastaje pod dejstvom konstantnog opterećenja i u sredinama gdje je prisutna vodena

para. Primjene kao što kod nosivih članova i kanalizicionih cijevi su osjetljive na statički zamor ako se

naprezanja razvijaju u cijevi savijanjem ili uvijanjem. Student bi trebao da navede i opiše ostale

primjene.

34. Objasniti poteškoće koje se javljaju prilikom pravljenja velikih keramičkih komponenti. Koje

preporuke bi vi napravili da prevaziđete ove poteškoće?

Velike keramičke komponente su teške za pravljenje, uglavnom zbog toga što se keramika mora peći

za utiskivanje sastavnih dijelova. Pečenje dovodi do skupljanja dijelova, što se rezultuje značajnim

zakrivljenjem ili zaostalim naponima, tako da je veoma teško proizvesti pouzdane veće keramičke

dijelove. Takvi dijelovi mogu biti napravljeni pomoću ojačavanja strukture, ili proizvodnjom strukture

iz komponenti keramičkim premazivanjem ili iz sastavljanja keramičkih komponenti.

35. Objasniti zašto je keramika efikasan rezni materijal. Da li bi keramika također bila pogodna kao

kalupni materijal? Objasniti.

Postoji mnogo razloga, zasnovanih na temama pokrivenim u poglavljima 6 i 8. Keramika je veoma

efikasan rezni materijal, zasnovan posebno na svojoj velikoj tvrdoći, hemijskoj inertnosti i otpornosti

na habanje. Kod keramičkih kalupa za formiranje, glavne poteškoće su: (1) keramika je krta, tako da

svako zatezanje i smisanje tereta vodi do širenja pukotine i pucanja, (2) keramika je općenito teška za

obradu i željeno oblikovanje kalupa sa potrebnom preciznošću, a bez dodatne završne obrade.

36. Opisati primjene u kojima bi korištenje keramičkih materijal sa nultim koeficijentom termalnog

širenja bilo poželjno.

Keramički materijali sa približno nultim koeficijentom termalnog širenja bi trebalo da imaju mnogo

manju vjerovatnost termalnog pucanja kada su izloženi ekstremnim temperaturama, poput

pokretanja motora, dodira dvaju čvrstih površina različitih temperatura, i premještanje zamrznute

posude sa hranom u vrelu peć. Ova osobina bi stoga bila korisna u primjeni tamo gdje keramika treba

biti podvrgnuta velikom temperaturnom rasponu.

37. Navesti razloge za razvoj keramičkih kalupnih komponenata. Imenovati neke prisutne i ostale

moguće primjene za tako velike komponente.

Keramički kalupi su razvijeni za visoke temperature i korozivnu primjenu gdje je odnos čvrstoća -

vučna težina ovih materijala koristan. Primjena ovih komponenti uključuje:

- komponente avionskih motora, poput turbina, kompresora i izduvnih ventila.

- prizemljene i automobilske komponente gasnih utrbina, poput prve i druge turbinske lopatice i krila

vjetrenjače, i potkova

- motore za rakete i višekratne svemirske letjelice

- industrijsku primjenu, kao što su izmjenjivači toplote, plinski filteri i radijacijski plamenici

38. Navesti faktore koji su važni za sušenje keramičkih komponenata, i objasniti zašto su oni važni

Kako keramičke smjese mogu sadržavati značajne sadržaje vlage, što se rezultuje u 15-20 postotnom

skupljanju, uklanjanje vlage je kritičan problem. Podsjetimo se da vlaga mora biti uklonjena kako bi se

spojili keramički dijelovi. Važni faktori su: brzina po kojoj se vlaga uklanja (koja vodi do pucanja

ukoliko je je prevelika), početnog sadržaja vlage (što je veći, veće je i iskrivljenje i zaostali napon), te

posebno materijal (neki materijali se neće toliko iskrivit poput drugih, rastezljiviji su, te otporniji na

lokalne greške.)

39. Navedeno je da što je veći koeficijent termalne ekspanzije stakla, te što je manja njegova

toplinska provodljivost, viši je nivo zaostalih napona koji se javljaju tokom procesa. Objasniti zašto.

Koeficijent termalne ekspanzije je važan u razvoju zaostalih napona, jer dati temperaturni gradijent

će rezultirati višim zaostalim naprezanjem na hlađenje. Toplinska provodljivost je važna zbog veće

toplinske provodljivosti, ujednačenije temperature u staklu i ujednačenijih napona na hlađenje. Što

su ujednačeniji naponi, manje su razvijene veličine zaostalih naprezanja.

40. Koje vrste završne obrade se obično vrše na keramici? Zašto se baš one koriste?

Keramika se obično fino obrađuje pomoću abrazivnih metoda, ali može biti ostakljena. Abrazivna

obrada, kao što je brušenje treba da osigura dobre tolerancije i da ukloni površinske pukotine.

Podsjetimo se da tolerancije mogu biti pričično loše zbog skupljanja. Ostakljivanje je dobro da bi se

dobila neporozna površina, koja je važna kod primjene materijala od keramike za hranu i piće;

također može se koristiti u dekorativne svrhe

41. Koji bi bili odgovarajući zahtjevi vezani za metalne kuglice korištene u mlinu za drobljenje?

Objasniti zašto su ta svojstva važna.

Metalne kuglice u mlinu za drobljenje trebaju imati veliku tvrdoću, čvrstoću, otpornost na habanje i

žilavost da ne bi došlo do njihove deformacije ili pucanja tokom procesa drobljenja. Visoka krutost i

masa je poželjna da bi se povećalo djelovanje sila.

42. Koje osobine stakla mu dozvoljavaju da se proširi i oblikuje u boce procesom duvanja?

Objasniti.

Svojstva stakla koja mu dozvoljavaju da se oblikuje u boce procesom duvanja su njegova

visokoplastičnost na povišenim temperaturama i njegova visok stepena osjetljivosti na istezanje, m.

Tako se mogu postići velika istezanja svojstvena za metale. Istezanja mogu preći čak i ona

karakteristična za superplastični aluminijum i legure titanijuma.

43. Kakve osobine trebaju imati plastične folije(ploče) korištene za pravljenje laminarnog

(slojevitog) stakla? Objasniti.

Plastične folije korištene za pravljenje slojevitog stakla trebaju imati sledeće osobine:

a) moraju biti prozirne

b) moraju imati jake, prisne veze sa staklom

c) moraju imati visoku žilavost i visoko naprezanje na lom

Razlog zbog koga trebaju imati visok naprezanje na lom je taj da bi se spriječilo izbacivanje krhotina

stakla, te na taj način spriječile ozbiljne i kobne povrede tokom čeonih udara.

44. Razmotrite neke keramičke proizvode sa kojima si upoznat i prikažite niz procesa koji se izvode

za prozivodnju svakog od njih.

Kao primjer operacija koje se izvode tokom procesa, razmotriti ćemo proizvodnju šolje za kafu.

- Keramička smjesa je izmješana

- Smjesa se sipa u kalup

- Kalup miruje, dozvoljavajući vodi iz smjese da bude apsorbirana od strane kalupa ili da ispari

- Kalup se otvara, a Zelenac se oprezno vadi

- Ručka može biti poseban komad koji je sastavljen i pričvršćen u ovoj fazi. U nekim slučajevima,

ručka je izlivena zajedno sa šoljom

- šolja se zatim polira da bi se uklonile nepravilnosti iz kalupa

- zatim se ukrašava i peče, takođe može se ostakliti pa ponovo peći

45. Objasniti razlike između fizičkog i hemijskog kaljenja stakla.

U oba procesa (fizičkom i hemijskom kaljenju), tlačna naprezanja se javljaju na površini stakla. Kod

fizičkog kaljenja, ovo se ostvaruje pomoću brzog hlađenja površine, koja je tada napregnuta na

pritiskak dok se hladi. Kod hemijskog kaljenja, isti efekt je postignut preko premještanja manjih

atoma na površinu stakla i njihove zamjene sa većim.

46. Šta misliš koja je svrha operacije prikazane na slici 11.27d?

U ovoj operaciji, čičak - kao alat otklanja višak materijala sa vrha boce i daje željeni oblik vratu boce.

47. Proces ubrizgavanja pod pritiskom je proces koji se koristi za plastiku i metalne prahove, kao i

keramičke. Zašto je on pogodan za ove materijale?

Proces brizganja pod pritiskom se može koristiti za bilo koje materijale (dovedeni do tekućeg stanja

grijanjem) koji će zadržati svoj oblik nakon oblikovanja i hlađenja. To je slučaj kod keramičkih smjesa i

metalnih prahova, pa se stoga ovaj proces može primjenjivati za ove materijale.

48. Postoje li neke sličnosti između mehanizama ojačavanja za staklo od mehanizama ojačavanja za

ostale metalne i nemetalne materijale opisane kroz ovaj tekst? Objasniti.

Postoje određene sličnosti. Naprimjer, metalni dijelovi kao i dijelovi od stakla mogu biti oslabljeni

naprezanjem ili prekaljeni zbog ublažavanja zaostalih napona na površini, što je jedan od

mehanizama ojačavanja. Rezultat može biti isti za oba tipa materijala, čak iako je način njegovog

postizanja različit. Napomena: zaostala tlačna naprezanja na površini stakla su izazvana procesom

kaljenja, dok su metali obično SHOT PEENED(?) ili površinsko valjani

49. Opisati i objasniti razlike u načinima na koji će svaki od sledećih ravnih površina pući kada se

pogodi sa velikom komadom stijene: a) obično prozorsko staklo; b) kaljeno staklo; c) laminarno

(slojevito) staklo

Primjećujemo sledeće:

a) kada se materijal izloži udaru, obično prozorsko staklo će se razbiti u mnoštvo komada ili krhotina

različitih veličina

b) Kaljeno staklo će pući u malom dijelu

c) Lamirano staklo će pući, ali se dijelovi neće razletjeti zbog toga što će polimerne lamele zadržati

dijelove na mjestu i spojiti ih za polimer

50. Objasniti sličnosti i razlike između procesa opisanog u ovom poglavlju i poglavljima od 5 do 10.

Ovo bi mogao biti izazivan zadatak jer zahtjeva detaljnije poznavanje svih procesa koji su uključeni.

Primjećujemo, na primjer, da postoje određene sličnosti između: a) kovanja i zbijanja praha; b)

livenja mazanjem i livenja navlačenjem; c) istiskivanja metala i utiskivanja polimera i d) izvlačenja

metalne žice i izvlačenja staklenih vlakana. Studenti se ohrabruju da odgovore na ovo pitanje sa

široke perspektive, te davanjem još nekoliko primjera.

51. Šta je to proces doktorskog reza? Zašto se toliko razvio?

Proces doktorskog reza sastoji se u stvaranju tankih keramičkih listova. Ovaj proces je veoma isplativ

za primjenu stvaranja dielektrika u kondenzatorima.

52. Objasniti metode prema kojima je proizvedena staklena ploča.

Staklena ploča je izrađena prema metoda opisanim u pitanju 11 i 32. U osnovi:

- u procesu izvlačenja (ili srodnom procesu valjanja), rastopljeno staklo je stegnuto i provučeno kroz

valjke, a potom je izvučeno do željene debljine.

- kod metode plutanja, staklena ploča pluta na kupci od rastopljenog lima, stvarajući vrhunsku

završnu obradu; staklo se zatim hladi.

53. Objasniti razliku i sličnosti u proizvodnji metalnog i keramičkog praha. Koji od ovih procesa će

biti pogodniji za proizvodnju staklenog praha?

Postoji nekoliko metoda proizvodnje prahova, ali samo nekoliko njih je primjenjivo i za keramiku i za

metal. Sličnosti su:

- obje vrste praha mogu biti proizvedene pomoću hemijske redukcije, mehaničkog mljevenja,

kugličnog ili čekićastog mljevenja i drobljenja.

- obje zahtjevaju ekranizaciju da bi se dobila kontrolirana podjela veličine čestica

- mljevenje pomoću loptica može biti izvedeno na bilo kom materijalu da bi se dodatno smanjila

veličina čestica

Pod različitostima podrazumjevamo:

- atomizacija je uobičajena za metale, ali nije praktična za keramiku zbog njene visoke tačke topljenja

- oblik praha je različit, kod metala se zbog atomizacije javljaju čestice sfernog oblika, dok su kod

keramike uglavnom pravougaonog oblika

- keramika ne može biti proizvedena pomoću taloženja elektrolita.

Stakleni prah ima ograničen industrijski interes (osim premazivanja stakla toplim istiskivanjem), ali

može sigurno biti izrađen čekićastim mljevenjem, drobljenjem ili mehaničkim usitnjavanjem.

54. Kako su napravljena staklena vlakna? Kakvu primjenu imaju ova vlakna?

Staklena vlakna su izvučena pomoću platinastih matrica (kalupa). Ova vlakna se koriste se za

pojačavanje polimerno mješanih materijala, te kao termička i električka izolacija i kao maziva prilikom

toplog istiskivanja.

55. Smatrate li dijamante keramikom? Objasniti.

Iako dijamant ima mnogo karakteristika keramike, poput visoke tvrdoće, sjaja i hemijske inertnosti,

dijamant nije keramika. Prema definiciji, keramika je kombinacija metala i nemetala, dok je dijamant

izgrađen od atoma ugljika.

56. Koje su sličnosti i razlike između inekcionog presovanja (ubrizgavanja pod pritiskom u kalup)

polimera, inekcionog presovanja metala, i inekcionog presovanja keramike?

Sličnosti između inekcionog presovanja polimera, inekcionog presovanja metala (MIM) i inekcionog

presovanja keramike (CIM) uključuju:

- materijali alata i kalupa su isti

- pravila korištena prilikom konstruisanja kalupa su ista

- željeni pritisci i veličine dijelova su isti, kao i oprema koja se koristi

- potrebne vještine radnika su uporedive

Pod razlike ubrajamo:

- životni vijek alata i kalupa je, zbog abrazivnosti materijala koji se koriste, za MIM i CIM tehnologije

kraći nego je to slučaj kod ubrizgavanja polimera

- postavljanje alata za ubrizgavanje zahtjeva sposobnost grijanja (za reakcije na ubrizgavanje) ili

hlađenja (za ubrizgavanje), dok MIM i CIM tehnologije to ne zahtjevaju

- vreme trajanja jednog ciklusa na mašini za presovanje kod MIM i CIM tehnologije je manje jer nije

potrebno hlađenje ili stvrdnjavanje

- nakon presovanja, plastični dijelovi su postigli punu čvrstoću, dok MIM i CIM tehnologije zahtjevaju

naknadno sinterovanje ili termičku obradu

57. Almunijev oksid i djelimično stabilan cirkonij su obično naizgled bijeli. Mogu li oni biti u drugoj

boji? Ako da, kako biste ostvarili to?

Bojenje može biti ostvareno na nekoliko načina. Prvo, nečistoće mogu biti pomješane sa keramikom,

što dovodi do mjenjanja boje. S druge strane, mrlje, farbe ili boja mogu biti iskorištene nakon

pečenja, a neke boje zahtjevaju i dodatni korak paljenja.

58.U tekstu je navedeno da keramika ima veći raspon vrijednosti zatezne čvrstoće od metala.

Nabroji razloge zašto je to tako.

Na ovo pitanje se može odgovoriti na više načina. Studenti se ohrabruju da prospitaju razloge ovih

karakteristika, uključujući osjetljivost keramike na pucanje prilikom naprezanja i visoku poroznost

koju keramički dijelovi najčešće sadrže.