Skripta - Obrada Materijala i - i Dio

OBRADA MATERIJALA 2 . 4 . 18 .

zanimanje 010104 - strojarski tehni čar

dipl. ing. strojarstva

Ivo Slade

Obrada materijala

1.0 UVOD

Ova skripta je namjenjena u čenicima I. tehničke škole TESLA u Zagrebu smjer strojarski tehničar, za lakše praćenje predmeta Obrada materijala 1. Rađena je u dva dijela, po jedan za svako polugodište. Obrada materijala jedan je od temeljnih stručnih predmeta u programu naobrazbe strojarskih tehničara. Skripta obuhvaća osnovne oblike oblikovanja materijala, njihov razvoj, obradu bez odvajanja čestice, obradu s odvajanjem čestice, postupke spajanja maretijala te zaštitu materijala. Osim ručne i strojne obrade učenici će biti upoznati s organizacijom proizvodnje, tehnološkim procesima i kvalitetom proizvodnje. Sadržaj skripte je u cijelosti prilagođen okvirnom nastavnom planu i programu predmeta Obrada materijala za 1. Razred strojarskih tehničkih škola. Kako su nastavni sadržaji dosta šloženi, gradivo je podijeljeno u tematske cijeline koje su pak podijeljene u manje podcjeline. Na kraju svake cjeline nalaze se pitanja i zadaci za provjeru usvojenosti sadržaja. Pri izradi ove skripte koristio sam se uglavnom mojim pripremama za predavanja i materijalima – pogotovo slikama, koje sam našao na internetu. Kako slika govori tisuću riječi tako sam nastojao skriptu što više „oslikati“ fotografijama i ilustracijama. Skripta nije komercijalnog karaktera, niti je zamjena za bilo koji udžbenik, već je pomoć mojim učenicima u savladavanju gradiva. Zahvaljujem se svima koji su korisnim savjetima pomogli da se ova skripta izradi. Također ću biti zahvalan i na budu ći dobronamjernim prijedlozima i savjetima kako poboljšati i osuvremeniti skriptu. Slade Ivo

I. tehnička škola TESLA

Ivo Slade

2

Obrada materijala

SADRŽAJ 1. Uvod

2

2. Sadržaj I. dijela

3

3. Podjela i značajke postupaka obrade materijala ........................... .................... .......

5

3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.2.7 3.2.7.1 3.2.7.2 3.2.7.3 3.2.7.4 3.2.7.5 3.2.7.6 3.2.7.7 3.2.7.8 3.2.7.9 3.3

Načini izvođenja obrade .......................................................................... 6 Alati .................................................................................. ......................................................................................................... ....................... 6 Naprave .............................................................................................. .... 7 Postupci obrade .................................................................................. ...................................................................................... .... 8 Izvorno oblikovanje ........................................................................... 9 Obrada odvajanjem čestica ..................................................................... 11 Obrada bez odvajanja čestica ............................................................... 12 Obrada spajanjem ............................................................................ 13 Toplinska obrada ..................................................................................... 14 Zaštita materijala ............................................................................. .................................................................................. ..... 16 Mjerenje i kontrola ............................................................................ 18 Metar ............................................................................. ....................................................................................................... .......................... 19 Pomična mjerka ...................................................................................... ...................................................................................... 19 Mikrometar .............................................................................................. 21 Komparator ......................................................................................... .... 22 Mikroskop ........................................................................................... ..... 23 Kalibri ..................................................................................... ...................................................................................................... ................. 27 27 Mjerne pločice - etaloni ........................................................................... 28 Mjerni listići .............................................................................................. 29 Mjerenje oblika ........................................................................................ 30 Pitanja .................................................................................... ..................................................................................................... ................. 32

4. Lijevanje ........................................... ....................... ........................................... ........................................... ........................ 33 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15

Ljevarstvo ...................................................................... ................................................................................................. ........................... 33 Metalurgija ljevarstva ............................................................................... 34 Pješčani kalupi ......................................................................................... 35 Izrada kalupa i jezgre .................................................................... ............................................................................... ........... 36 Dijelovi kalupa ........................................................................................ . 38 Uljevni i odzračni sustav ........................................................................... 39 Sušenje kalupa i jezgri ............................................................................ 41 Školjkasti kalup ........................................................................................ 41 Metalni kalupi ....................................................................................... ........................................................................................... .... 42 Lijev bez dna ................................................................. ............................................................................................ ........................... 42 Tlačni lijev ...................................................................................... ................................................................................................ .......... 43 Centrifugalni lijev ................................................................................. ...................................................................................... ..... 44 Završna obrada i kontrola odljevka .......................................................... 45 Projektiranje tehnološkog procesa lijevanja ............................................. 48 48 Pitanja ............................................................................ ...................................................................................................... .......................... 49

5. Osnove obrade materijala odvajanjem čestica ............................ ................. ........... 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6

Podjela obrade odvajanjem čestica ......................................................... Geometrija noža .................................................................................. ...................................................................................... .... Gibanja kod obrade odvajanjem čestice .................................................. Sile rezanja .................................................................................... .............................................................................................. .......... Nastajanje strugotine ............................................................................... Pitanja ............................................................................ ...................................................................................................... ..........................


Ivo Slade

50

50 51 53 54 55 56

3

Obrada materijala 6. Ručne obrade odvajanjem čestica ............................................ ...................... .......................... .... 57 6.1 6.2 6.3

Sječenje – rezanje .................................................................................... 57 Piljenje ......................................................................... ...................................................................................................... ............................. 59 Bušenje .......................................................................... .................................................................................................... .......................... 63 6.3.1 Spiralno svrdlo .................................................................................. 64 6.3.2 Bušilice .......................................................................... .............................................................................................. .................... 67 6.3.3 Svdlo s pločicom od tvrdog metala .................................................... 69 6.3.4 Ravno svrdlo ...................................................................................... 69 6.3.5 Zabušivala ..................................................................................... ......................................................................................... .... 70 6.4 Turpijanje ................................................................................................. 71 6.5 Brušenje ........................................................................................ .......... 73 6.5.1 Ručno brušenje ...................................................................... ................................................................................ .......... 73 6.5.2 Ručni alat za brušenje........................................................................ 74 6.5.3 Finoća brusne trake .......................................................................... 75 6.5.4 Brusne ploče ..................................................................................... 76 6.5.5 Sastav brusne ploče .......................................................................... 77 6.6 Grecanje ................................................................................. ................................................................................................... .................. 79 6.7 Pitanja ............................................................................ ...................................................................................................... .......................... 81 6.8 Pitanja ............................................................................ ...................................................................................................... .......................... 82


Ivo Slade

4

Obrada materijala

3. Podjela i zna čajke postupaka obrade materijala Prapovijest je najduže razdoblje u prošlosti čovječanstva. Procjenjuje se ono traje od 1 800 000. godine p. K. pa sve do 4000. godine p. K. Prvi uspravni čovjek naziva se Homo Erectus , a prvi razumni čovjek naziva se Homo Sapiens . Najstariji ostaci Homo Sapiensa nađeni su u Australiji i stari su oko 70 000 godina Prva čovjekova zada ća bila je sakupljanje. Prvi alat čovjek je dobivao tešu ći mekani kamen od kojeg je izrađivao ručne klinove ili oblutke. Čovjek je u tom dobu pronašao i vatru. Vatra je zasigurno najveći pronalazak u povijesti. Čovjek ju je najvjerojatnije primijetio onda kad je negdje udario grom i zapalio vatru. Čovjek je tu vatru pokušavao zadržati što je dulje mogao jer je primijetio da ona daje toplinu. Po hladnijem vremenu kad bi se sklanjao u pe ćine i spilje uvijek je sa sobom ponio i vatru. Život u pe ćinama nije bio stalan nego samo povremen radi zaštite od kiše i hladno će. Nakon ovoga javlja se i artikulirani govor, tj. pojavljuju se glasovi.

»FANNY, VENERA PLESAČICA« IZ GALGENBERGA U AUSTRIJI: Figurica načinjena od zelenog kamena i stara više od 30.000 godina

U svojoj povijesti čovjek je mukotrpno radio. Cijelo vrijeme je nastojao okolinu prilagoditi svojim potrebama te raznim izumima i inovacijama sebi olakšati život i rad. Postoji stara izreka „Rad je čovjeka učinio čovjekom“. PTICA MOČVARICA NAČINJENA OD MAMUTOVE BJELOKOSTI: Ptica je pronađena u njemačkoj pečini Hohle Fels, od repa do kljuna duga je 4,7 cm i stara više od 30.000 godina

Pronađeni alati Kamenog doba udica stara više 40.000 godina


iz i od

Od stanovanja u pe činama do izrade prvih zemunica, sojenica do današnjih modernih ku ća i nebodera. Od pješa čenja, jahanja do automobila, brodova, aviona. Od crtanja ugljenom po stijenama pe čine do modernih računala, od vikanja, bubnjanja, tr čanja kurira i golubova pismonoša do suvremenih na čina komuniciranja ra čunalima i mobitelima Za sve to bila mu je potrebna „obrada materiajla“ i alati kako bi to ostvario. Kroz povijest su se alati i na čini obrade materijala sve više usavršavali. To je najprije bilo usavršavanje – odnosno prilagodba iskustvom, dok danas moderne ra čunalne tehnike omogu čuju optimalizaciju izrade alata i postupaka obrade materijala. Obrada materijala je promjena oblika, dimenzija ili svojstava materijala kako bi se prilagodio daljnjoj upotrebi.

Ivo Slade

5

Obrada materijala

3.1 Načini izvođenja obrade

Ručni alat montažu

za

Promjena oblika, dimenzija ili svojstava materijala i može se podijeliti na: - ručnu ili - strojnu obradu. Jednostavno za re či, ali teško za izvesti. Da bi se izvela obrada na bilo koji na čin potrebi su neki preduvjeti.

Alati za obradu bez odvajanja čestice – ručno kovanje

3.1.1 ALAT Potrebno je imati alat. On je sredstvo u direktnom dodiru s predmetom koji se obra đuje. Alati se dijele na ru čne ili strojne. Ru čni alati mogu biti i alati sa pogonom (elektri čni pogon – ru čna elektri čna bušilica, pneumatski pogon – ru čni „pištolj“ za zatezanje ili otpuštanje vijaka, hidrauli čki pogon- ru čna savijačica šipki, cijevi, profila).

Alati za obradu odvajanjem čestice – spiralna svrdla

Alati za obradu odvajanjem čestice – tokarski nož

Alati za obradu spajanjem – ru čna električna lemilica za meko lemljenje


Svaka se vrsta alata može dalje podijeliti na alate za obradu odvajanjem (svrdla, turpije, brusevi, tolarski noževi, glodala, igle za provla čenje,..) ili bez odvajanja čestica (čekiči, batovi, valjci, ...), za spajanje(alati za lemljenje, lijepljenje, zavarivanje), za montažu(klju čevi viljuškasti, okasti, odvija či, kliješta,.. ), za mjerenje (duljine, oblika, kvalitete površine, tvrdo če ili čvrstoče ili žilavosti materijala) Alati se mogu podijeliti i prema vrsti obrade u alate za grubu obradu i alate za finu obradu Također se alati mogu svrstati u podvrste. Alati za obradu odvajanjem čestica su alati za piljenje, alati za bušenje, alati za turpijane, alati za brušenje, ... Alati za obradu bez odvajanja čestica su alati za kovanje, alati za prešanje, alati za savijanje, ... Alati za zavarivanje mogu biti za plinsko zavarivanje, za elektrolučno zavarivanje, za elektroptporno zavarivanje,.. Alati za lemljenje se dijele u alate za meko i za tvrdo lemljnje.

Ivo Slade

6

Obrada materijala

3.1.2 NAPRAVE

Naprava za stezanje - škripac

Naprava za stezanje – škripac

Naprava za stezanje – stolarska stega

Naprava za stezanje – stezna glava

Kako je navedeno alat je sredstvo u direktnom dodiru s obratkom. Sila kojom alat djeluje na obradak dovoljno je velika da pomi če obradak po radnom stolu. Zato je obrada mogu ća samo ako obradak miruje. Također je potrebno zadržati obradak na istoj poziciji ako je potrebno izvršiti više razli čitih obrada. Za što bolje pozicioniranje – što to čniju izradu potrebna su nam pomagala koja su specijalno konstruirana za tu srhu. Naprave - pomoćna sredstva koja se primjenjuju u tijeku proizvodnje, ne obrađuju direktno materijal, ali sudjeluju u procesu proizvodnje i to kao samostalni uređaji ili kao dio alatnog stroja. Zadaci naprava su 1. prihvat izratka, 2. stezanje izratka i držanje izratka u definiranom položaju što znači da je odre đen položaj izratka, tj da je izradak oslonjen, prislonjen ili centriran, odnosno položen na osnovicu te 3. odredivanje medusobnog položaja alata i obratka 4. osiguravanje vo đenja i hoda alata Npr.: kod naprava za bušenje Naprave su: škripci, stezne glave, stege, vodilice, šablone za bušenje, naprave za montažu,.. Naprava za dodavanje i montažu

Primjeri različitih vodilica

Stega

Vodilica Stezna naprava - šablona za bušenje


Ivo Slade

7

Obrada materijala 3.2

Postupci obrade

Izradak se naj češće može izraditi na više na čina, odnosno različitim postupcima obrade – tokarenjem, glodanjem, kovanjem, valjanjem, provla čenjem,.. Uvjek se nastoji odabrati proizvodnja koja u najkra ćem vremenu s što manje mogu čih operacija i zahvata zadovoljava postavljene uvjete. Obrada izvornog oblikovanja - lijevanje

Postupke obrade materijala dijele se u nekoliko skupina. 1. Obrada izvornog oblikovanja – iz bezobli čnog stanja ( ruda, otpadni metal, strugotina,..) oblikuje se čvrsto tijelo odredenog oblika ( naj češće lijevanjem )

Obrada bez skidanja strugotine – valjanje

2. Obrada bez skidanja čestice – način obrade materijala kada se sirovac mijenja u željeni oblik novih dimenzija ili svojstava bez promjene volumena i mase materijala (valjanje, kovanje, savijanje, sabijanje, ...) 3. Obrada odvajanjem čestice – način obrade materijala kada se sa sirovca odvaja višak materijala lomljenjem sitnih dijelova materijala (piljenje, bušenje, tokarenje, glodanje, ...)

Obrada skidanjem strugotine – piljenje

4. Obrada spajanjem – način obrade kod kojeg se željeni proizvod dobije spajanjem dva ili više dijelova u jednu cjelinu ( zavarivanje, lijepljenje, lemljenje, spajanje vijcima, zakovicama, ... ) 5. Obrada zaštite materijala – način obrade kod kojeg se na obradak nanosi materijal u svrhu pove čanja kvalitete proizvoda ( antikorozivna zaštita, metalizacija, eloksiranje, bruniranje, kromiranje, bojenje, plastifikacija, ...) 6. Obrada promjenom svojstava – način obrade materijala kada se sirovcu mijenja struktura, a time i njegova svojstva ( kaljenje, normalizacija, cementiranje,...)

Obrada spajanjem – zavarivanjej

Obrada promjenom svojstava kaljenje

Obrada zaštite materijala - eloksiranje


Ivo Slade

8

Obrada materijala 3.2.1 Izvorno oblikovanje Već je rečeno da je prvi alat čovjek dobio tešu ći mekani kamen od kojeg je izra đivao ručne klinove ili oblutke. U svom razvoju prelazi iz kamenog doba u metalno doba. Kronološki se pojavljuju bakreno, bron čano i željezno doba.

Vrhovi kopalja od bakra

Brončani mač

U bakrenom dobu čovjek nailazi na mekani metal koji je lako obradiv materijal i primitivnim kamenim alatom. Zbog svoje meko će, bakar se u po četku koristio za nakit, no otkrićem daljnjih obrada (hladne deformacije i lijevanja) koristi se za izradu alata i oružja. Sve veća upotreba bakra uzrokovala je promjene u tadašnjem društvu. Pojavile su se skupine prvih specijalista - rudara, kova ča, lijevača, metalurga. Do 3800. g. prije Krista upotreba bakra proširila po cijelom Mediteranu, a paralelno s eksploatacijom bakra dolazi do otkrivanja i eksploatacije zlata, srebra, olova, arsena (oko 3500. g. pr. Kr.). Po ćinje miješanje metala i izrada prvih legura (arsenova bronca), čime je otvorena slijede ća stepenica u razvoju čovjeka - Brončano doba, kada je od slitine bakra i kositra dobivena bronca. U tom se razdoblju intenzivira proizvodnja bron čanog oružja, oru đa i nakita. Nakon bron čanog nastavlja se željezno doba. Obrada željeza hladnim kovanjem na Bliskom istoku po činje oko 6000.g pr. Kr., ali do op će uporabe željeza dolazi tek oko 1000.g pr. Kr kada se znanje o taljenju željeza proširilo Bliskim istokom i Gr čkom i to se uzima za po četak željeznog doba. Kalupi

Željezne škare

Ulomak kalupa za lijevanje bron čanih igala, Kalnik - Igrišće


Iskopana ruda se kopala metalnim maljevima, motikama i pijucima te se mljela i talila se u posebno gra đenim pećima. Kalupi za lijevanje su u po četku bili jednodijelni, pretežno su bili kameni i glineni (jednokratni), rijetko kada metalni. Služili su za lijevanje plosnatih odljevaka.

Razvojem metalurgije pojavljuju se dvodjelni kalupi. Sastoje se od jezgrene šupljine, ujevnog kanala, uljevne šupljine pojila, priljubnice – razdjeln ravnine, na sebi imaju rupe koje služe za me đusobno pri čvrščivanje kalupa, dodatne rupice za izlaz plinova, ...

Ivo Slade

9

Obrada materijala

Vučedolska kultura koristi prvi puta višedjelne kalupe za lijevanje metala Razvijenost vu čedolske metalurgije očitovala se u serijskoj proizvodnji bakrenih alatki pomo ću dvodijelnog kalupa.

Peći – ognjišta

Vučedolski kalupi

Crtež iz grobnice Rekhmire u Tebama iz vremena oko 1500.g pr. Kr. prikazuje ognjište u lijevaonici sa radnicima koji naizmjeni čno gaze po dva mijeha za raspirivanje vatre. Peči iz Vučedolskogbazena koje se koriste za dobivanje taline su naj češće u obliku rimske lampice, imaju jedan ili više „kljunova“ za mjehove. Sve je ra đeno od debelog sloja gline koja je pod visokim temperaturama dobila ciglasto crvenu boju.

Skice peći Vučedolske ljevaonice u obliku rimske lampice


Današnji na čini lijevanja su u osnovi isti kao i u pradavna vremena – materijal se rastali i nalije u kalup, ali postepeni razvoj tijekom godina doveo je do novih saznanja u metalurgiji koja se razvila kao zasebna znanost. Skoro svakodnevno se pojavljuju nove i poboljšane vrste materijala, razvijaju se novi postupci zagrijavanja i taljenja, proizvode se nove složene vrste kalupa – pojavljuju se novi postupci obrade materijala. Zato je u metalurgiji, kao i u ostalim granama obrade materijala, potrebno pra ćenje novih tehnologija i cijeloživotno obrazovanje.

Ivo Slade

10

Obrada materijala 3.2.2 Obrada odvajanjem čestica Piljenje Obrada odvajanjem čestice (ako se izuzme klesanje kamena ili kostiju kamenom) po činje otkrićem metala kada se pojavljuju prve metalne pile i to od bronce i željeza. Vjeruje se da je pilarstvo staro oko 500.000 godina i da su pile čovjekov najstariji izum, odmah uz otkri će koplja i vrha strelice. Čovjek je morao prilagoditi ono što je imao "pri ruci". Tako su ljudi sa oto č ja u Tihom oceanu koristili zube morskog psa, a Abori đini sa Madeire - kljun ribe pilana. Različiti modeli nekadašnjih pila

Najprije se koriste ru čne pile od metala s neproširenim vrhovima zubaca. Da se takva pila ne bi uklještila (još nije bio razvijen princip razvra čivanja), piljeni bi se komadi užetom natezali svaki na svoju stranu. Egipatske metalne pile bile su podijeljene u dva tipa – za piljenje drva i za piljenje kamena. Jedan od velikih koraka pri unapre đenju pile bio je razvoj upotrebe željeza i čelika, negdje izme đu 9. i 5. st. pr. Kr. U željezno se doba prvi puta po činju premetati (razvra čati) zubi pile, kako bi se rez dobio pri gibanju pile samo u jednom smjeru – i to povla čenjem, pa su zubi bili poravnati prema drški. U početku piljenje je bilo ru čno, alii sa sigurnoš ću se može reči da su prve mehani čke pilane postojala u XI stolje ću koje su bile pokretane mehani čkom snagom vodenog toka preko vodenog kola i sustava prijenosa gibanja U Hrvatskoj, na podru č ju Hrv. Primorja i Gorskog Kotara, prva pilana poto čara je podignuta 1428. god. kraj Crikvenice, druga 1651. god. u Čabru, a treća 1685. god. u Lokvama. Pronalazak parnog stroja (J. Watt, 1778.god.) uvjetovao je i razvoj pilana na parni pogon. Prva parna pilana podignuta je 1803. god. u Engleskoj (Portsmouth). Prve parne pilane u Hrvatskoj su se pojavile polovinom XIX. stolje ća. Na područ ju Hrv. Primorja i Gorskog Kotra podignute su parne pilane: prva 1849. god. u Prezidu, druga 1850. god. u Crnom Lugu, a tre ća 1860. god. u Ravnoj Gori. Sličan razvojni put mogao bi se napraviti za svaku obradu materijala odvajanjem čestice. Neke današnje obrade vuku korjene iz pradavnih vremena, dok su druge novijeg datuma. Obrada odvajanjem čestice je postupak promjene oblika i dimenzija predmeta koji obra đujemo odvajanjem sitnih dijelova materijala koje nazivamo strugotinom. Ti djeli ći materijala su vrlo malih dimenzija u odnosu na obradak i specifičnog su oblika te se više ne mogu upotrebljavati.


Ivo Slade

11

Obrada materijala 3.2.3 Obrada bez odvajanjem čestica Kovanje

Nekadašnji načini kovanja

Hrvatski frizatik hercega Andrije

Hrvatski kovani novac

Samurajski mač


Od prvih odlijevaka, kada se metal po čeo koristiti, trebalo ih je doraditi. Udaranjem po sirovcu mijenja se (dora đuje) oblik obratka obradom bez odvajanja čestica. Tako kovanje postaje jedan od najstarijih postupaka obrade materijala bez odvajanja čestice u procesu dorade prvih odljevaka noževa, ma čeva, vrhova strelica. Zatim se pojavljuje potreba zamjene na čina trampe u trgovini uvo đenjem novca. Oko 8000 g. pr. Kr. pojavljuje se prvi kovani novac. Kovan je od razli čitih vrsta metala, ali se postepeno zamjenjuje plemenitim metalima - zlatom i srebrom koji preuzimaju ulogu novca. U prvo su se vrijeme zlato i srebro vagali jer se roba prodavala za odre đenu količinu zlata ili srebra. Kako nije posvuda bilo vage, unaprijed se rezalo zlato i srebro u komade odre đene težine. Jamstvo da je težina to čno određena i da je komad novca od zlata i srebra odgovarajuće čistoće, bili su utisnuti - kovani - posebni znaci. Kako su vladari prvi po čeli kovati svoj novac, obi čno je iskovan novac s likom vladara. Kovani novac imao je različite oblike: okrugli, četvrtast ili u nekom drugom obliku. Našim najstarijim hrvatskim novcem smatra se onaj koji se kovao u Zagrebu oko 1200. Godine i omao je latinski natpis: Andreas dux Croatiae (Andrija knez Hrvatske). Danas je metalni novac skoro svuda u svijetu okrugla oblika (Rarličita prigodna izdanja i penny u Velikoj Britaniji imaju višekutni metalni novac). Zlatan i srebrn novac vrlo je rijedak i naj češći je sitan kovani novac od nikla, bakra, aluminija, aluminijske bronce i drugih slitina metala. Samurajski ma č ili katana je Japanski ma č vrhunske kvalitete kojeg krase najve ća dostignuća kovačkog zanata. Njegova oštrica nadilazi sve poznate ma čeve svijeta u pogledu tvrdo će, čvrstoće, žilavosti i oštrine. Sam proces kovanja oštrice je vrlo kompliciran. Čelične trake sa dva razli čita stupnja tvrdo će kovač zajedno ukiva, više puta trake savija, preklapa i ponovo ukiva. Postupak se ponavlja do nekoliko tisu ća slojeva. Zatim se dobiveni komad iskiva na originalnu dužinu i debljinu (drška i ostrica). Za kovačku vatru se koristi rižina slama i crnogori čno drveće da se metalu doda što više ugljika (ugljik daje tvrdoću). Po završetku kovanja bilo je potrebno doraditi oštricu hoblanjem, te najkritičnijiem dijelu izrade - kaljenjem oštrice.

Ivo Slade

12

Obrada materijala 3.2.4

Obrada spajanjem

Večina predmeta koji nas okružuju nisu napravljena iz jednog komada. U njihovom procesu nastajanja napravljeno je više različitih dijelova koji su kasnije spojeni i čine cjelinu. Sam proces spajanja je slijed uzastopnih i/ili usporedno povezanih operacija kojima se ugradbeni elementi dovode u medusobni odnos i osiguravaju od rastavljanja sa svrhom ostvarenja nove cjeline Obrada spajanjem – nerastavljivi spoj - lijepljenje

Obrada spajanjem – nerastavljivi spoj - lemljenje

Obrada spajanjem – rastavljivi spoj - kinom

Obrada spajanjem - može se u osnovi podijeliti na dva načina spajanja; - spajanje u rastavljive i - spajanje u nerastavljive spojeve Rastavljivi spojevi - smatraju se spojevi koji se mogu rastaviti bez ošte čivanja materijala te se ponovo sastaviti u istu cjelinu. Tu spadaju - vijčani spoj - spoj zatikom i svornjakom - spoj klinom Nerastavljivi spojevi - smatraju se spojevi koji se ne mogu rastaviti bez ošte čivanja materijala. Tu spadaju - zakovični spoj - zavareni spoj - lemljeni spoj - lijepljeni spoj - punjeni spoj - spoj preoblikovanjem - spoj utiskivanjem - specijalni postupci spajanja (npr. najlijevanje, galvanizacija, ..)

Vijčani spoj

Obrada spajanjem – rastavljivi spoj – vijčani spoj


Vijak je cilindri čan predmet s navojem koji služi u strojarstvu kao element za rastavljivo spajanje. Uglavnom ima glavu koja, uz pomo ć odgovaraju ćeg alata, pruža mogu ćnost pritezanja ili otpuštanja (odvijanja ili zavijanja). Prvi vijak se pojavljuje u Europi po četkom 15. Stolje ča, ali se zbog previsoke cijene proizvodnje ne prizvodi. Po čekom industrijalizacije u 18. stolje ču proizvodnja vijaka postaje pristupačna, te od tada do danas postaje roba široke potrošnje. Poznato je preko 7000 razli čirih vrsta vijaka. Vijčani spoj je danas najvažniji rastavljivi spoj u strojarstvu. Spajanje vijcima može biti ru čnim alatom, ru čim alatom s pogonom, strojno ili pomo ću robota.

Ivo Slade

13


Toplinska obrada

Toplinska obrada – žarenje -

Još od davnina je primje čeno da se zagrijavanjem i hlađenjem metala mogu promijeniti njegova svojstva. Npr. prije spomenuti samurajski ma č – katana - zahtjeva nakon komplicirane obrade bez skidanja strugotine – kovanja i komplociranu termi čku obradu kako bi dobio zahtjevane karakteristike Več je rečeno da se za kova čku vatru koristi rižina slama i crnogorično drveće da se metalu doda što više ugljika. Kada bi kova čki dio bio završen - rezultat kova čkog procesa nekaljeni dio oštrice često ima na sebi tragove slojeva metala koji sli če na godove drveta. Sada se dolazi do kaljenja oštrice. Proces zapo činje nanošenjem na cijelu dužinu ma ča tankog sloj gline, pijeska i pepela. Zatim se bambusovim štapi ćem uklanja taj sloj cijelom dužinom oštrice (2-3cm) tako da se dobije valovita linija. Izgled ove linije ovisi o kova ču. Svaki kova č je imao svoje male tajne gdje i zašto napraviti liniju užom, širom, manje ili više zavojitom,... Nakon zagrijavanja u pe ći do oko 950ºC dio oštrice zašti ćen glinom bi imao oko 700-800ºC. Razlog uklanjanj smjese gline u blizini oštrice je da se omogu ći samo kaljenje oštrice. Time se postiže tvrdo ča oštrice, a izbjegava krutost cijelog ma ča da se smanji pucanje prilikom udaraca. Temperatura bi se odre đivala prema boji metala i zatim bi se užareni ma č potapao u vodu kako bi se oštrica ma ča zakalila.

TOPLINSKA OBRADBA U VAKUUMU peč na FSB u Zagrebu za žarenje, kaljenje i popuštanje visokolegiranih i alatnih čelika

Dijelovi i nazivi katane


Ivo Slade

14

Obrada materijala Toplinska obrada metala je postupak obrade materija djelovanjem topline na materijal u nekom odre đenom vremenskom intervalu da bi se postigle promijene njegove mikrostrukture, a time i željena svojstva - mehani čka, fizikalna, kemijska. Osnova toplinske obrade čelika je poznavanje Fe-C dijagrama Eksperimentiranjem se došlo do više na čina i vrsta toplinskih obrada, a danas se koristimo svim tim saznanjima, ali na suvremeniji na čin. Podijela termi čke obrade je: Fe-C dijagrami – dijagram stanja opisuje fazni i mikromolekularni sastav sustava željezo - ugljik

1. Postupci žarenja a) Normalizacijsko žarenje b) Rekristalizacijsko žarenje c) Sferoidizacijsko ili meko žarenje d) Žarenje za redukciju unutarnjih napetosti e) Popuštanje f) Poboljšanje 2. Kaljenje čelika Površinsko kaljenje

Isprekidane i pune linije prikazuju stabilni odnosno metastabilni sustav FeC

3. Termodifuzijske obrade a) Cementiranje b) Nitriranje c) Karbonitriranje d) Sulfonitriranje e) Boriranje Temeljni parmetri postupka temperatura i vrijeme.

TTT dijagram dijagram izotermičke transformacije za eutektoidni celik omogucuje da predvidimo strukture, svojstva i potrebne toplinske obradbe za čelik T- time (vrijeme s) T- temperature(ºC) T- transformation


toplinske

obrade

su

Ovisno o ukupnom vremenu potrebnom za postizanje temperature zagrijavanja (ugrijavanju, progrijavanju i držanju) i hla đenja dobivaju se razli čiti postupci termi čke obrade. Tako đer se pri zagrijavanju dodaju razli čiti elementi kako bi se poboljšale karakteristike metala u termodifuzijskoj obradi. Ivo Slade

15


Zaštita materijala Iako su metali na prvi pogled čvrsti i nesalomljivi oni reagiraju sa okolinom u kojoj se nalaze i postepeno propadaju. Na njih djeluje kiša, sunce, vjetar, mraz, smog, sol,..

Primjeri korozije

Korozija je najnegativniji utjecaj okoline na konstrukcijske metale zbog vanjskih mehani čkih, kemijskih ili bioloških utjecajnih faktora. Na sprije čavanje korozije u razvijenom svijetu se troši oko 1000 $ po stanovniku (podaci prema istraživanjima u USA 2003. godine) Korozijom se na znanstveni na čin prvi po čeo baviti Mihail Vasiljević Lomonosov – ruski znanstvenik još 1756. godine. Utemeljitelj je Moskovskog sveu čilišta koje i danas nosi njegovo ime. Korozija se dijeli na kemijsku, fizikalnu, biološku, elektri čnu i kompleksnu koroziju Za koroziju postoje razli čiti vanjski i unutrašnji faktori. Najvažniji faktori su kisik i temperatura, dok su tako đer utjecajni vlaha, sadržaj soli, sadržaj otopljenih plinova, pH vrijednost, i brzina strujanja, mehani čka djelovanja, tlak, svjetlost, djelovanje živih organizama (gljivice, plijesni, alge, mikrorganizmi), galvanske struje,... Korozija se prema obliku može podijeliti na op ću, lokalnu, selektivnu ili interkristalnu koroziju Brzina i tok korozije ovise o metalu i njegovoj strukturi, o stanju površine (glatke i čiste površine manje korodiraju), napetosti i naprezanjima u metalu, legiraju ćim komponentama, povišenij temperaturi,.. Neki metali razvijaju u dodiru s okolinom zaštitni sloj – bakar pozeleni ili posme đi, srebro, aluminij nikal i mjed potamne. Time naprave tvrdu koru oksidnog sloja koja štiti od daljnjeg propadanja materijala Materijali koji se ne mogu sami zaštititi moraju se zaštititi na neke do slijede čih načina:

Primjeri zaštite od korozije – cinčanje i bruniranje oružja

1 zaštita prevlakama ili premazima – Metalne prevlake imaju galvansko djelovanje i to su postupci cin čanja, eloksiranja, bruniranja,... Zaštitni premazi su jednokomponentni ili dvokomponentni, a ovise o vrsti veziva, pigmenta, boje, punila ili otapala.

Primjeri zaštite od korozije – zaštita trupa broda premazom


Ivo Slade

16

Obrada materijala 4 Anodna zaštita - zaštita s plemenitijim metalom može osnovni metal prevesti u pasivno stanje ( čelici, nehrđajudi čelici, aluminijeve, kromove i titanove legure Održavanjem pasivnog sloja osnovni je metal zašti ćen od daljnjeg razvoja korozijskog procesa. Tako npr. anodne zaštite čeličnog spremnika za 99 % sumpornu kiselinu (katoda je ugljikova elektroda). Shematski prikaz anodne zaštite čeličnog spremnika

Katodna zaštita metalnog broda

5 Katodna zaštita - je tehnika zaštite metala od korozije čiji je osnovni princip polarizacija metalne konstrukcije na potencijal kod kojeg proces otapanja metala prestaje ili se odvija prihvatljivo malenom brzinom. Katode mogu biti aluminijske, cinkove i magnezijeve legure za zaštitu čelika. Za zaštitu bakra koriste se željezne katode. 6 Zaštita inhibitorima – je zaštita tvarima koje dodane u korozijski okoliš smanjuju brzinu korozije do tehnološki prihvatljivih iznosa, a dodaju se povremeno ili kontinuirano u zatvorene sustave (iznimno u otvorene sustave). Premaz djeluje tako da stvori koru koja usporava koroziju. Osim zaštite metala od propadanja antikorozivna obrada može imati i veliki udio u estetici samog proizvoda. Estetski primjeri zaštite od korozije:

Primjer kromiranja Primjer eloksiranja poluge pedale bicikla

Primjer bojanja


Ivo Slade

17


Mjerenje i kontrola

Osnovne SI jedinice

Izvedene jedinice s nazivima i znakovima

Izvedene jedinice naziva i znakova

bez

posebnim

posebnih

Dopuštene jedinice izvan SI posebnim nazivima i znakovima

Današnji imperativ proizvodnje je sto više, što brže i što jeftinije proizvoditi zbog što ve će profita. Ali svi proizvodi moraju biti isti – unificirani, moraju zadovoliti izgledom, kvalitetom, pristupa čni cijenom, udovoljiti ekološkim zahtjevima,.. Kada završi proces izrade nekog predmeta on se mora „provjeriti“ da li odgovara nacrtu. Provjera – mjerenje je jedan od važnijih segmenata proizvodnje. Da bi se osigurala kvaliteta proizvoda on mora bit precizno izra đen. Opčenito, mjerenje je postupak uspore đivanja nepoznate veličine poznatom. Kod mjerenja koriste se me đunarodno priznate jedinice mjerenja - jedinice Me đunarodnog sustava (SI-sustav). Zakonite mjerne jedinice razvrstane su u 4 grupe: 1. Jedinice Me đunarodnog sustava SI: • osnovne • izvedene s posebnim nazivima i znakovima • izvedene bez posebnih naziva i znakova 2. Iznimno dopuštene jedinice izvan SI 3. Decimalne jedinice 4. Složene izvedene jedinice.

s

Decimalne jedinice

Razvoj definicije jedinice duljine 1 metra: 1791.-1799. Meridijanski metar - Metar se definira kao 1/10 Međunarodni prototip metra


000 000 udaljenosti od pola do ekvatora (kroz Pariz) 1799.-1889. Arhivski metar - Prametar izrađen iz platine definira metar udaljenošći krajnjih ploha štapa 1889.-1960. M-prototip Međunarodni prototip metra izrađen od legure platine i iridija definira duljinu od metra između središnjih crtica graviranih na štapu 1960.-1983. Valni metar - Definicija metra zračenjem kriptona 86 u vakuumu – duljina metra je 1650763,73 duljine vala 1983. Laserski metar Definicija metra brzinom svjetlosti u vakuumu - metar je jednak duljini puta koji svjetlost prijeđe u vakuumu za vrijeme 1/299792458 dijela sekunde Ivo Slade

18

Obrada materijala Mjerenjem se dobije rezultat mjerenja - broj poznatih jedinica u nepoznatoj veli čini. Ovisno o tome što mjerimo i kolika je potrebna preciznost mjerenja koristimo adekvatan alati za mjerenje. Mjerenje duljina - mjerna jedinica 1mm : Za mjerenje duljina koristi se mjerilo koje zadovoljava traženu preciznost

U Dubrovniku je u 15.stolje ću mjera bila „Orlandov lakat“ – 51.2 cm za mjerenje tkanina.

Metar (30 – 50 m ) za mjerenja u građevinarstvu.

Mjerenje vanjske dimenzije univerzalnom pomi čnom mjerkom

1. Metar – služi za gruba mjerenja (dovoljno precizna u gra đevinarstvu).

2. Pomična mjerka

Koristi se kod preciznih mjerenja (do stotinke milimetra) krutih tijela. Sastoki se od tijela (štapa) po kojem klizi klizač. Na klizaču je vijak – ko čnica koji može blokirati potrebni položaj krakova. Krakovi ( čeljusti) za mjerenje se nalaze jedna na tijelu i druga na kliza ču. Konstruirane su tako da mogi mjeriti unutarnje ili vanjske dimenzije te dubinu.

Mjerenje unutarnje dimenzije univerzalnom pomi čnom mjerkom

Mjerenje dubine pomi čnom mjerkom


univerzalnom

Na štapu se nalazi milimetarska skala, a na kliza ču je posebna skala - nonijus Ivo Slade

19

Obrada materijala Portugalac Pedro Nunez (latinski Nonius) je 1542. godine osmislio skalu koju je francuski matemati čar Pierre Vernier je 1631. Usavršio. Ona olakšava precizno mjerenje sitnije od milimetra Na klizaču je napravljena podjela manju od 1mm od određene duljine milimetarske skale.

Očitanje D=5.0 mm

Kada je kliza č i početnom položaju poklapaju se 0 sa štapa i 0 sa kliza ča. Pomakom kliza ča poklopiti će se samo jedna crta nonijusa sa jednom crtom na milimetarskoj skali štapa. Očitanje D=5.1 mm

Očitanje D=5.5 mm

Početna 0 sa nonijusa mjeri duljinu u milimetrima, dok poklopljena crtica nonijusa i štapa daju o čitanje u dijelovima mm. To čnost očitanja ovisi o podjeli nonijusa koja može biti N=0.1 – na nonijusu 10 crtica – preciznost 0.1mm N=0.05 – na nonijusu je 21 crtica – preciznost 0.05mm N=0.02 – na nonijusu je 51 crtica– preciznost 0.02mm Osim univerzalnih pomi čnih mjerki postoje i druge izvedbe: -

Pomična mjerka s urom Digitalna pomična mjerka

-

Dubinomjer

Pomi čna mjerka s urom

Pomi čna mjerka DIGIMATIC spojena na Pocket PC (Dlanovnik)


Ivo Slade

20

Obrada materijala

3. Mikrometar

Očitanje mikrometra po milimetarskoj skali 7 mm, po nonijusu bubnja 38 dijelova – mjerena duljina 7.38 mm

Očitanje mikrometra po milimetarskoj skali 8.5 mm, po nonijusu bubnja 12 dijela – mjerena duljina 8.62 mm

Digitalni mikrometar

Preciznije mjerenje od pomi čne mjerke mogu če je pomoću mikrometra. To čnost očitanja standardnog mikrometra je 0.01 mm dok se kod digitalnih mikrometara povećava do 0.001mm Isto kao i pomi čna mjerka mikrometar se sastoji od krutog tijela i kliza ča. Kod mikrometra kliza č - čahura rotira oko nepomi čnog dijela - bubnja preko utisnute milimetarske skale. Čahura ima navoj od 0.5 mm po okretaju i na njenom rubu je utisnuta 50 djelna podjela. Dok se bubanj okre će moguće je očitati s preciznosti od 0.01 mm

Dijelovi mikrometra: 1 Tijelo –lučni okvir 2 Zaštita s logom firme 3 Graničnik 4 Nepokretni mjerni trn 5 Pločice od tvrdog metala 6 Poluga kočnice 7 Vijak kočnice 8 Pločasta opruga 9 Pritezna čahura 10 Vijak mikrometra 11 Bubanj mikrometra 12 Matica za podešavanje 13 Čahura nonijusa 14 Kuglični ležaj 15 Mjerni bubanj 16 Providni prsten od pleksiglasa 17 Pritezni vijak 18 Zaštitna čahura 19 Ploča za upravljanje 20 Pločice s brojkama 21 Nosač pločica 22 Velika pločasta opruga 23 Vijak 24 Podešavajuči vijak 25 Zaštitni poklopac 26 Prstenasti graničnik 27 Opruga spojnice čegrtaljke 28 Čahura čegrtaljke 29 Vijak čegrtaljke 30 Milimetarska podjela 31 Očitanje nonijusa 32 Nonijus podjela


Kod mjerenja predmet se stavlja izme đu nepomičnog oslonca (nepomi čnog mjernog trna) i pomi čnog mjernog oslonca (pomi čnog trna, vijka) – nasloni na nepomi čan oslonac. Dodir pomi čnim trnom mora biti lagan te se približavanje vijka obavlja isklju čivo pomoću čegrtaljke ( sila ispod 10 N/m 2 ).

Ivo Slade

21

Obrada materijala 4. Komparator Komparatori su mjerni instrumenti koji pokazuju odstupanje od neke mjere (npr. etalona). Mehani čki komparator se sastoji od ticala sa zubnom letvom i zup častog prijenonog mehanizma. Mala kazaljka pokazuje vrijednosti u milimetrima, dok velika kazaljka pokazuje vrijednosti dijelova mm.

Mehanički komparator

Rade se u rasponima mjerenja od 0.25 do 300 mm(mala kazaljka) te očitanjima dijela od 0.01 do 0.001 mm (velika kazaljka). Magnetni stalak se lako postavlja na radni stol te je korištenje komparatora moguće u svakom trenutku na radnom mjestu

Digitalni komparator

Iako su vrlo precizni imaju sistemske uzroke greške.

Komparator na stalku

Greške nastaju zbog - Grešaka u izradi zubne letve i zup čanika - Nema idealne paralelnosti osi - Ekscentričnosti mehanizama - Zračnost između dijelova, ....

Primjer „džepnog“ komparatora Međunarodni prototip metra

„Mjerenje oblika“ pomo ću komparatora – mjeri se odstupanje od idealne kružnice


Ivo Slade

22

Obrada materijala 5. Mikroskop

Leeuwenhoek-ov mikroskop A – vijak za određivanje visime promatranog objekta B – tijelo mikroskopa (metalna ploća) C – osovina na kojoj je nabijen promatrani objekt i koja ga može rotirati D – sferna leća

Mikroskop je opti čki uređaj za gledanje sitnih predmeta koji nisu vidlivi golim okom. Pronašao ga je nizozemski znanstvenik Antony van Leeuwenhoek u 17. stolje ću Mikroskopom se tako đer može precizno mjeriti. Potrebno je postaviti mjernu plo čicu. U tubusu se izme đu okulara i le će postavlja mjerna plo čica – prozirna pločica na kojoj su urezane mjerne crtice potrebnog rastera

Svjetlosni mikroskop sa ogledalom kao izvorom svjetlosti

Povećanja koja se mogu dobit i optičkim – svjetlosnim mikroskopom su kod okulara: 1x, 2x, 5x, 10x, 15x Dok se objektivi izra đuju za pove ćanja od: - malo povećanje (10x) - srednje povećanje (40x) - veliko povećanje (100x) Ukupno pove ćanje je umnožak pove ćanja okulara i povećanja objektiva. Naj češća povećanja se kreću između 40x do 1600x

Svjetlosni mikroskop sa vlastitim izvorom svjetlosti.

Za još veća povećanja koristi se elektronski mikroskop. Povećanja su 1000 puta ve ća od svjetlosnog mikroskopa. I. tehnička škola TESLA

Ivo Slade

23

Obrada materijala Elektronski mikroskop u I. tehničkoj školi TESLA u Zagrebu, Klaićeva 7

Prikaz pove ćanja elektronskog mikroskopa vidljiv je na slijede ćoj seriji slika 1. Oštećenje zupčanika

2.

4 x povećanje oštećenja

3.

44 x pove ćanje oštećenja

4.

142 x pove ćanje oštećenja

Upravljačka konzola

„Top“ mikroskopa

Nosač pripremka

5. 407 x pove ćanje oštećenja Otvoreni Philipsov SEM 505


Ivo Slade

24

Obrada materijala

6.

1326 x povećanje

7.

6.632 x povećanje

8.

29.000 x povećanje


Ivo Slade

25

Obrada materijala

9.

136.000 x povećanje

10. 1.411.000 x pove ćanje

10. povećanje 14.000.000 x


preko

Ivo Slade

26

Obrada materijala 6. Kalibri

Crtež vanjskog i unutarnjeg IDE – NE IDE kalibra

Vanjski IDE – NE IDE kalibar i njegove dimenzije

Osim mjerenja u proizvodnji je potrebna i kontrola – odnosno odstupanje od nazivne (zadane) mjere. Kalibri se koriste za kontrolu mjera i to naj češće za slijedeće mjere: - unutarnje promjere i dubinu rupe - vanjske promjere (mjere) - duljinu i debljinu - vanjske i unutarnje navoje - rupe i žljebove na osovinama - zakošenja - zaobljenja - kuteve Za kontrolu vanjskih mjera – ra čve Rašljasti kalibri služe za brzu kontrolu toleranci promjera osovina. Dvostrani modeli imaju dvije rašlje - stranu IDE (označena zeleno) i stranu NE IDE (ozna čena crveno). Ako osovina ulazi u stranu IDE znači da stvarna mjera osovine nije ve ča od tolarancije nazivne mjere dok strana NE IDE znači da je stvarna mjera ve ča od tolerancije nazivne mjere. Osovina D=10mm u toleranciji h6 IT6 ima veli činu polja 9 - odnosno Ag=10.000 Ad = Ag - IT Ad=9.991 Osovina mora biti izra đena unutar ovih dimenzija. Kod kontrole osovina mora u či u stranu IDE i ne smije u ći u NE IDE.

Vanjski jednostrani IDE – NE IDE kalibar s jednim rašljama koje su podijeljene u dio IDE te nakon toga u dio NE IDE

U slučaju da je loše izrađena i veća je od 10 mm ne ulazi u rašlje IDE niti NE IDE. Ako je manja od 9.991mm ulazi u rašlje IDE i NE IDE što također znači da nije dobro napravljena.

Kalibar – trn D=23mm H11

Za kontrolu unutarnjih mjera – trnovi

IT11 ima veli činu polja 130

Trnovi služe za brzu kontrolu toleranci promjera rupe

Rupa mora biti u toleranciji D=23mm Ad=0µm Ag=130µm


Ako trn ulazi u stranu IDE znači da stvarna mjera osovine nije manja od tolarancije nazivne mjere dok strana NE IDE znači da je stvarna mjera manja od tolerancije nazivne mjere.

Ivo Slade

27

Obrada materijala 7. Mjerne pločice – Etaloni Precizne mjerne plo čice su primarni i vitalni standard u kvalitetnom mjerenju u proizvodnji. Naj česće se proizvode kao pravokutne ili kvadratne prizme, od posebnih vrsta čelika ili keramike, mjere metri čki ili u inchima.

112 dijelni set čeličnih etalona

112 dijelni set kerami čkih etalona

Izrađuju se u više kvalitetnih razreda:

8 dijelni set čeličnih etalona

Razred 0 – je namjenjen za najvišu to čnost kod kalibriranje drugih etalona i preciznih mjernih instrumenata i zahtjeva rad u kontrolirano k ontroliranojj okolini sa posebno osposobljenim stru čnjacima. Razred I – se upotrebljava kod provjere površina da bi se potvrdila preciznost drugih etalona, kod proizvodnje preciznih dijelova, kao i za postavljanje mjernog sustava elektroničkih mjernih ure đaja

8 dijelni set kerami čkih etalona

Razred II – koristi se za rad u radionicama za kontrolu strojnih dijelova, alata, izradu etalona, podešavanje mjernih instrumenata Razred K – blokovi etalona se koriste za rad u temperaturno kontroliranoj kontroliranoj atmosferi ili za laboratorijska kalibriranja i ispitivanja. Koriste se kao „master“ kalibri u proizvodnji drugih etalona za radionice.

Mikro ispitivač može povezati više plo čica etalona u fiksni spoj za kontrolu mjerenja i preciznost. Može se koristiti za kontrolu horizontalnih i vertikalnih mjera. Dodatni instrument je set za mjerenje paralelnosti plo čica.


Ivo Slade

28

Obrada materijala Mjerni lilstići - zakošeni

8. Mjerni listići Mjerni listi ći su jednostavan alat alat koji se upotrebljava za mjerenje razmaka. Najčešće se upotrebljavaju u strojarstvu. Mjerni lilstići – paralelnih rubova

Sastoje se od više tankih metalnih listi ća na kojima je upisana njihova debljina. Listi ći su dosta fleksibilni i mogu će je više nj ih kombinirati za mjerenje udaljenosti. Izrada debljine listi ća je naj češća u st tim dijelovima milimetra. (npr 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0. 5, .....) Oblici su zakošeni ili paralelni listi ći

Shematski prikaz mjerenja z zora ventila motora

Tipično mjerenje je kod podešavanja azor ventila na motoru te kod razmaka elektroda svje ica.

Prikaz mjerenja razmaka elek roda svječica


Ivo Slade

29

Obrada materijala Kutnik za mjerenja pravog kuta

9. Mjerenje oblika Osim mjerenja i kontrole duljina u strojarstvu je često potrebno mjeriti i razli čite kutove, konuse, radijuse, navoje i oblike. Dok se u istraživanjima, laboratorijima koriste specijalni mjerni instrumenti, u praksi u proizvodnji se naj češće koriste razli čiti etaloni, šablone, listići,... 9.1 Mjerenje kutova Mjerenje kutova pomo ću kutomjera: analognih ili digitalnih

Set (garnitura) kutnih mjernih plo čica

18 dijelna garnitura kutnih etalona

Garniture kutnih mjernih plo čica služe za brzu kontrolu u radionicama. Postavljena plo čica kontrolira izra đeni kut. Pločice se mogu kombinirati tako da se kut pove ćava ili smanjuje Primjer: Pločicama od 15º i od 5º modu se dobiti kutevi: zbrajanjem 20º ili oduzimanjem 10º (obrnuto okrenuta plo čica)

Pločice i etaloni za mjerenje kuta izra đuju se u razli čitim oblilcima. Na svakoj plo čici je utisnuta vrijednost kuta.


Ivo Slade

30

Obrada materijala ablone za kontrolu radijusa

9.2 ablone za radijuse Šablone za radijus se koriste kod kontrole ili ucrtavanja konkavnih ili konveksnih radijusa. Pojedina čne pločice za svaku dimenziju omogućuju jednostavniju, brži i mnogo efikasniju provjeru radijusa ili zaobljenja.

Primjer setova za kontrolu radijusa Dimenzije

Set

1 – 7 mm 7.5 – 15 mm 15.5 – 25 mm 0.4 – 6 mm 0.5 – 13 mm

34 kom 32 kom 15 kom 18 kom 26 kom

Kut mjerenja 180º 180º 180º 90º 90º

9.3 Šablone za navoje Primjer „mjerenja“ navoja

Šablona za navoj se upotrebljava kao referentni alat za određivanje koraka navoja na vijku ili matici. Šablona nije precizan mjerni instrument, ali omogu čuje brzo određivanje profila i koraka navoja, čime štedi vrijeme koje bi ina če trebalo za prora čun navoja. Šablona za M-navoje

Šablona za navoje

Kontrola navoja


Ivo Slade

31

Obrada materijala Pitanja 1 uz poglavlje 3

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 1.30 1.31 1.32 1.33 1.34 1.35 1.36 1.37 1.38 1.39

Što je obrada materijala ? Što je alat ? Koje vrsta alata poznaješ ? Što je naprava ? Koji su zadaci naprava ? Kako se dijele postupci obrade ? Što je izvorno oblikovane ? Što je obrada odvajanjem čestica ? Što je obrada bez odvajanjem čestica ? Što je kovanje ? Što je obrada spajanjem ? Kakvo se dijele spojevi ? Što je vijčani spoj ? Što je termička obrada ? Koji su postupci termičke obrade ? Što je Fe-C dijagram ? Što je TTT dijagram ? Što je ukupno vrijeme zagrijavanja ? Zašto se provodi zaštita materijala ? Koji su načini zaštite materijala ? Što je mjerenje ? Koje su zakonske mjerne jedinice ? Pomoću čega se sve može mjeriti ? Koji su osnovni dijelovi pomične mjerke ? Što je nonijus i čemu služi ? Kakvih ima vrsta pomičnih mjerki ? Što je mikrometar ? Koji su osnovni dijelovi mikrometra ? Što se mjeri komparatorima ? Koji su osnovni dijelovi komparatora ? Što je mikroskop ? Koji su osnovni dijelovi mikroskopa ? Kako se mjeri mikroskopom ? Čime se u proizvodnji kontrolira odstupanje od nazivne mjere? Koja je razlika između račvi i trnova kod kalibara ? Čemu služe mjerne pločice – etaloni ? Koja je namjena mjernih listića ? Čemu služe mjerenje oblika ? Koji se oblici najčešće mjere i čime?


Ivo Slade

32

Obrada materijala 4 Lijevanje Rastaljleni metal se lijeva u pješčani kalup

Primjeri odljevaka - hrvatska kulturna baština – zvono sv. Ladislava

Lijevanje je postupak obrade materijala kod kojeg materijal u rastaljenom stanju ulijevamo u za to pripremljene kalupe. Lijevanje se može odvijati slobodno - pod utjecajem gravitacije ili prisilno pod utjecajem neke vanjske sile. Ulijeva se u kalupe koji mogu biti jednokratni ili višekratni (stalni) Nakon lijevanja potrebno je pri čekati da se talina skruti, kako bi se odljevak mogao izvaditi iz kalupa.

4.1 Ljevarstvo

Ljevarstvo je jedan od najstarijih zanata, čije se po čeci smještaju u mla đe kameno doba (prije otprilike 6000 g.). Najstariji prona đeni metalni odljevi su bakreni te je po njima cijela jedna epoha dobila ime – bakreno doba. Ljevarstvo kao gospodarstvena grana u Hrvatskoj ima višestoljetnu povijest (u Zagrebu postoji Degenova ulica koja je dobila ime po neko ć najpoznatijem ljeva ču zvona). - blok motora Golf VR6 2.8

- automobilski dijelovi – klješta hidrauličke kočnice

- odljevci kučišta ventila


No, kao i neka druga zanimanja koja su se oslanjala na fizički rad i spretnost ljudi (poput kova ča ili užara), ljeva če su s vremenom sve više zamjenjivali strojevi. Industrijske ljevaonice (one koje proizvode više od 100 tona godišnje i zapošljavaju više od 50 radnika) čine preko 90 posto ukupne proizvodnje i broja zaposlenih. Ostatak su obrti, koji se uglavnom bave lijevanjem umjetnina, metalne galanterije i suvenira. Proizvodi hrvatskog ljevarstva ponajviše se koriste u automobilskoj industriji (svjetski poznate marke, poput BMW-a, Mercedesa, Peugeota ili Citroena). Uglavnom su to dijelovi motora ili prijenosnog mehanizma. Značajan dio proizvodnje čine i armature, vodovodni i kanalizacijski odljevi, kao i pe ći za kruta goriva, štednjaci i kotlovi te dijelovi za ložišta i radijatori, te ukrasna galanterija. Ivo Slade

33

Obrada materijala 4.2 Metalurgija ljevarstva Širi pojam metalurgije obuhva ća znanost i vještinu izdvajanja metala iz njihovih ruda, te pripremu metala za korištenje. Kod lijevanja, ovisno o vrsti materijala koji se prera đuje, razlikujemo lijevanje sivoga lijeva, lijevanje čelika, te lijevanje obojenih metala (aluminija, bronce, mjedi i drugih neželjeznih metala. Brončani odlijev I. hrvatskog kralja Tomislava

Ispitivanje livljivosti

Najpoznatiji su odljevci od bronce. Od bronce se izra đuju dijelovi strojeva koji moraju biti otporni na agresivne kemikalije (ležajevi, ku ćišta, zupčanici), zvona, spomeni čki kipovi, razni ukrasni i sitni uporabni predmeti Značajani faktor kod lijevanja ima livljivost. Livljivost je sposobnost taline da popuni kalupnu šupljinu prije skrućivanja. Prije samog lijevanja eksperimentalno je mogu će ispitati livljivost nekog metala ili slitine. Ona ovisi o temperaturi taline kod ulijevanja, brzini ulijevanja, temperaturi kalupa, kemijskom sastavu taline, viskozitetu,.. Također važan faktor kod lijevanja je stezanje materijala. Prilikom hla đenja taline u kalupu dolazi do skru ćivanja, a samim time do stezanja materijala (kod ve ćine matala. Samo kod sivog lijeva s velikim postotkom ugljika dolazi do povećanja volumena)

Shematski prikaz nastajanja stezanja metala prilikom hlađenja

U tablici je prikazana vrijednost stezanja pojedinih metala u postocima


Ivo Slade

34

Obrada materijala

4.3 Pješčani kalupi Najčešći oblik lijevanja je u pješ čane kalupe. Oni omogu ćuju lijevanje malih odljevaka od nekoliko grama do odljevaka izrazito velikih dimenzija od više stotina kiligrama. Liti se može samo jedan komad, ali se mogu raditi i milijunske serije. Pijesak za lijevanje

Pijesak mora biti vatrootporni materijal koji podnosi visoke temperature - kvarcni pijesak se tali kod 1710ºC. Pješčani kalupi se izrađuju u kalupnjacima pomo ću ljeva čkog pijeska. Ljevački pijesak je smjesa kvarcnog pijeska i vezivnog sredstva (gline-bentonita) te dodatka vlage. Tipi čan omjer mješavine je 90% pijeska, 3% vode i 7% gline i dodataka. Dodaci služe za pove ćanje čvrstoće ili propustnosti.

Otvoreni kalup

Veličina granula kvarcnog pijeska se kre će od 0,06 do 3 mm: 11 grupa i to: 3 – 1,5 – 1 – 0,6 – 0,4 – 0,3 – 0,2 – 0,15 – 0,1 – 0,75 – 0,06 mm). Što je pijesak sitnijeg zrna odnosno manje granulacije bolja je kvaliteta površine odljevka. Obrnuto kod velike granulacije bolja je propusnost za plinove. Ako se koristi mješavina zrna pijeska kalupi su čvršći, ali je manja propusnost na plinove. Ljevački pijesak mora imati slijedeće karakteristike: - Laku sposobnost oblikovanja koja ovisi o sadržaju gline (6 – 30 %) i vlage (5 – 10%) - Što jednoli čniju veličinu zrna prema željenoj kvaliteti površine - Dobru propustljivost za plinove (ovisi o koli čini gline, veličini zrnaca i sabijenosti smjese) - Što veču čvrstoću - Veliku vatrostalnost (koja pada s pove ćanjem udjela gline)

Zatvoreni kalup

Vezivna sredstva mogu biti : Anorganska (glina, vodeno staklo, cement, fosfati, silikati) Organska (laneno ulje, fenolne smole, ulja koja se sama skrućuju) Dodaci Ugljena prašina se dodaje pijesku kako bi se sprije čilo prigaranje pijeska po površini odljevka. Grafit sprije čava prigaranje i površinu odljevka čini glađom (min 80% C) Priprema pijeska: 1. Ako je novi pijesak Sušenje – sijanje – miješanje sa vezivom uz dodatak vlage - rahljenje 2. Ako se koristi upotrebljeni pijesak Drobljenje – odvajanje metalnih ne čistoća – sijanje – miješanje sa vezivom uz dodatak vlage - rahljenje


Ivo Slade

35

Obrada materijala 1. Kalupnjaci i pijesak

4.4 Izrada kalupa i jezgre Kalupnici služe za prihvat kalupnog materijala (smjese lijeva čkog pijeska) te za prihvat sila metalostatskog pritiska kod lijevanja.

2. U kalupnik se postavlja model

3. Punjenje kalupnjaka pijeskom

4. Okretanje kalupnika

Kalupnici se dijele: prema namjeni za - strojno i ru čno kalupljenje prema rukovanju za - ručno i kransko rukovanje prema materijalu izrade od - sivog lijeva, čeličnog lijeva, čeličnog lima, drva itd Postupak izrade šupljine odljevka u pješ čanom kalupu sastoji se od nekoliko faza. Bio odljevak u otvorenom ili zatvorenom kalupu mora se izraditi jedan po jedan kalupnik. U kalupnik se postavlja model ili modelna plo ča te se na njega postepeno nasipava pijesak. Pijesak je potrebno dobro nabiti kako kod lijevanja ne bi došlo do urušavanja stijenki kalupne šupljine. Tada se kalupnjak okre će, lagano se očisti pijesak s gornje površine i poravna se po rubovima kalupnjaka. Model se oprezno vadi kako se ne bi oštetio otisak. U donjem kalupu se dodatno oprezno izdube potrebne udubine za lijevanje - pojila.ovim je donjak – donji dio kalupa završen. 6. Završeni donjak Analogno donjaku mora se izraditi i gornjak – gornji dio kalupa koji u sebi mora imati sistem ulijevnih i izlaznih kanala kroz koje se talina ulijeva u kalup. 7. Izrada gornjaka

5. Čišćenje kalupnika

razdjelne

linije

Okretanjem gornjaka i to čnim postavljanjem na donjak dobiveni je gotovi dvodjelni pješćani kalup i spreman je za ulijevanje taline 8. Gotov kalup


Ivo Slade

36

Obrada materijala Shematski prikaz izrade jednostavnijeg pješ čanog kalupa:

Jezgra služi za izradu šupljina u odljevku. Odljevci mogu bit jednostavni ili složeni. Prilikom lijevanja odlijevak kod nekih predmeta mora imati i unutrašnju geometriju te se za to koriste jezgre. Kalupna šupljina daje vanjsku površinu odljevka, dok jezgra daje unutarnju površinu odljevka Kod pješ čanik kalupa i jezgre su pješ čane

1. postavljanje modela donjaka na radnu ploču

2. nabijanje pijeska oko modela

3. okretanje donjaka

4. postavljanje modela gornjaka na donjak s sistemom uljevnih kanala

5. nabijanje pijeska 6. vađenje ulijevnih kanala i odvajanje gornjaka i donjaka 7. vađenje modela gornjaka

8. vađenje modela donjaka 9. umetanje jezgri i zatvaranje kalupa 10. opterečivanje (učvršćenje) kalupa prije lijevanja


Ivo Slade

37

Obrada materijala Proces lijevanja u pješ čani kalup

4.5 Dijelovi kalupa

1. lijevanje taline u kalup

Kalup se sastoji od gornjaka – gornjeg dijela kalupa i donjaka – donjeg dijela kalupa. 2. pravilno ispunjen kalup

Kalupnik je okvir ili posuda u koju se nabija pijesak i utiskuje model. Linija dijeljenja ili razdjelna linija je linija koja dijeli gornjak od donjaka. Mora biti precizno obra đena kako bi se donjak i gornjak točno dodirivali. Ina če dolazi do podlijevanja ili drugih ošte ćenja i neto čnosti odljevka

3. odvajanje gornjaka i donjaka

Odljevak – nastaje u kalupnoj šupljini koja mu daje vanjsku površinu. Jezgra služi za izradu šupljina u odljevku i daje mu unutarnju površinu. Površina jezgre se često premazuje grafitom zbog zagla đivanja i sprije čavanja prigaranja

4. vađenje odljevka Jednodijelni model za izradu kalupne šupljine Dvodijelni model

višedjelnog modela na jednoj modelnoj plo ći i posebno na svakoj ploći

Pojilo je izvor taline za odljevak. Odljevak se prilikom hlađenja skuplja – smanjuje mu se volumen. Da bi se osigurao potrebni dodatni materijal (talina), koji će nadopuniti odljevak zbog smanjenog volumena, koristi se pojilo. Pojilo mora biti konstruirano tako da se po čne skrućivati nakon odljevka. Čaška

je proširenje ulaznog kanala zbog lakšeg lijevana.

Spust je dio ulaznog kanala koji umiruje prolaz taline i omogučuje jednoli čno punjenje kalupa. Razvodnik je sistem kanala kojima prolazi talina do uš ća u kalupnu šupljinu. Kalupna šupljina može se izraditi pomo ću jednodjelnog modela, višedjelnog modela – naj češće dvodjelnog modela, višedjelnog modela na jednoj modelnoj plo ći za gornjak i donjak ili na posebnoj modelnoj plo ći za gornjak i donjak.


Ivo Slade

38

Obrada materijala Pješčani kalupi se mogu izra đivati ručno ili strojno. Kod ručne izrade potreban je spacifičan alat potreban za nabijanje pijeska te za finu doradu kalupne šupljine. Povećanje produktivnosti zahtjeva što brži rad pa se osim ručnog rada kod serijske izrade pješ čanih kalupa primjenjuju strojevi za kalupljenje - kalupilice: Ručni alat za izradu pješčanog kalupa

Pritiskalice – Upotrebljavaju se kod plitkih kalupa. Sabijenost je ve ća uz modelnu plo ču i pri vrhu, dok je u sredini manja. Kalupna smjesa se sabija: preko polužnog sistema komprimiranim zrakom ili hidrauli čki Treskalice – Kalupna smjesa se sabija treskanjem kalupa s modelom ili modelnom plo ćom (200 -300 udaraca / min) o podlogu. Najve ća sabijenost je uz model, dok na vrhu nije dovoljna te vrh se optere ćuje utegom za dosabijanje.

Izrada donjaka na automatskim linijama

Treskalice – Pritiskalice - Nakon treskanja kalupna se smjesa dodatno sabija i time se dobije gotovo jednoli čna sabijenost kalupa. Pjeskomati – Kalupna smjesa se ubacuje u kalup velikom brzinom (sli čno pjeskarenju), sabijenost je jednoli čna po cijelom kalupu, ali se troše modeli zbog abrazije.

Izrada donjaka sa jezgrama

4.6 Uljevni i odzračni sustav

Uljevni sustav


Uljevni sustav je mreža kanala kojima talina ulazi u kalupni prostor i ispunjava šupljinu. Da bi lijevanje bilo što efikasnije uljevni sustav mora omogu ćiti: - što brže popunjavanje kalupne šupljine - minimalnu turbulenciju taline - ne smije do ći do oštećenja ili urušavanja pješ čanog kalupa ni jezgre - ne smije deformirati odljevak - mora omogučiti povoljan gubitak topline - mora se lako odvojiti od odljevka - mora biti kompatibilan sa postoje ćim načinom kalupljenja i lijevanja

Ivo Slade

39

Obrada materijala Dijelovi uljevnog sustava su: - Uljevna čaša - Spust Koritasta uljevna čaša

- Dno spusta - Razvodnik - Ušče - Odzračnik

Ljevkasta uljevna čaša i spust

Spust

Uljevna čaša – koritasta olakšava izdvajanje troske i oksida iz taline, dok ljevkasta čaša samo olakšava punjenje kalupa. Spust je vertikalni kanal kružnog presjeka koji se sužava prema dolje kako bi se smaljile turbulencije i mogu čnost usisavanja zraka. Time se umiruje prolaz taline i omogu čuje jednolično punjenje kalupa. Razvodnik je nastavak uljevnog sustava kroz koji prolazi talina. Oblikovan je tako da smiruje turbulencije. U gornjem dijelu kanala omogu ćuje izdvajanje oksida, troske i drugih razli čitih nepotrebnih uklju čaka u talinu – isplivaju. Vodi talinu prema uš ću.

Shematski prikaz položaja uš ća kod lijevanja u pješ čane kalupe Ušće gore – brzo lijevanje, pravilno skrućivanje, velika mogućnost erozije kalupa Ušće na diobenoj ravnini – naj češća primjena, jednostavna izrada kalupa, Ušće dole – komplicirana izrada kalupa, miran na čin punjenja, neprirodno skrućivanje

Ušće je spoj razvodbika i kalupne šupljine. Mora biti tako konstruirano da osigura pravilno ravnomjerno punjenje kalupne šupljine bez turbulencja te da se nakon skru ćivanja metala lako odlomi od odljevka.

Vrste uljevnih sustava Prema izradi kalupa odnosno prema diobenoj liniji (liniji dijeljenja) uljevni sustavi mogu biti horizontalni ili vertikalni. U praksi se češće koriste horizontalni. Prema položaju uš ća uljevni sustavi se dijele u tri skupine: - Direktni uljevni sustavi s uš ćem gore - Indirektni uljevni sustavi s uš ćem na diobenoj ravnini (diobenoj liniji ili liniji dijeljenja). - Uljevni sustavi s uš ćem dole

Peći za sušenje


Ivo Slade

40

Obrada materijala

4.7 Sušenje kalupa i jezgri Da bi se povečala čvrstoća kalupa i propustljivost za plinove te smanjio sadržaj vlage kalupi se moraju sušiti. Režimi sušenja ovise o veli čini kalupa te o vrsti i udjelu veziva. Shematski prikaz tunelske pe ći za sušenje

Temperatura ovisi o vezivu Kalupi s glinenim vezivom Kalupi s uljanim vezivom Jezgre sa smolama Kalupi za čelični lijev Kalupi za obojene metale

300 - 350ºC 200 - 225ºC 200ºC 400 - 600ºC 350 - 400ºC

Vrijeme sušenja Volumen jezgre (dm3) -1 1 - 15 15 - 25 25 - 50 50 - 100

Modelna ploča

Trajanje (h) Organska veziva 1–2 2–3 3–4 4–5 5–6

Anorganska veziva 2-3 4-5 6-7 8-9 10 - 11

4.8 Školjkasti kalupi Školjkasti lijev – CRONING – osnova je uzrada odljevaka u školjkama umjesto u pješ čanim kalupima. Školjka se izrađuje od kremenog pijeska i bakelitnog veziva koje se nasipaju na zagrijanu metalnu modelnu plo ču (200 300ºC). Pri tom se stvara zape čeni sloj debljine 3-5 mm. Školjka se još pe če te se zatim odvaja od modelne plo če i time se dobiva školjka za lijevanje. Polovice se spajaju u cjelinu.

Odvojena „školjka“ od modelne ploče


Ivo Slade

41

Obrada materijala 4.9 Metalni kalupi

Dvodjelna metalna kokila

Ingoti zlata (zlatne poluge)

Za razliku od pješ čanih – jednokratnih kalupa u proizvodnji se upotrebljavaju i metalni – višekratni kalupi – kokile. Kokile su metalni kalupi za višekratno lijevanje naj čepće obojenih metala. Ingot je komad metala koji se dobije lijevanjem taljevine u neki oblik, naj češće šipke ili bloka, prije daljnje obrade. Karakteristike metalnog kalupa su - Dobra točnost - Glatka površina - Finozrnata površina zbog brzog skru ćivanaj taline - Ekonomičnost kod kompliciranih odljevaka - Skupi kalupi Obično se koriste za lijevanje aluminja, bakra, mangana, olova i njihovih legura te za lijevanje sivog lijeva.

Metalni kalup i odljevak

Lijev bez dna

4.10 Lijev bez dna – je razvijen zbog komplicirane pripreme kokila za ingote. Koristi se kod ljevanja u metalnu kokilu bez dna (naj češće bakrenu). Kokila se intenzivno kladi i iz nje izlazi tjestasti metal kontinuiranog presjeka (šipkastog – okruglog, kvadratnog, šesterokutnog,...) koji je konačno oblikovan u traku ili gredicu. Traka se reže na potrebnu dužinu. Ovim postupkom se mogu proizvoditi aluminijske i bakrene legure, ali se na ovaj na čin najviše lijeva čelik (80 – 90% pro izvodnje na zapadu).

Primjeri odljevaka kod kontinuiranog lijevanja

Velika produktivnost i dobivanje kona čnih oblika za daljnju proizvodnju su glavna prednost ove vrste kontinuiranog lijevanja


Ivo Slade

42

Obrada materijala 4.11 Tlačni lijev – je postupak lijevanja taline pod vrlo visokim pritiscima u kalupe višekratne upotrebe. Kalupi se izrađuju naj češće od legiranih čelika, jer moraju izdržati velika neprezanja. Primjenjuje se kod lijevanja odljevaka vrlo visoke to čnosti i visoke kvalitete površine. Za ljevanje se koriste: - strojevi s toplom komorom za lijevanje - hladnom komorom za lijevanje Princip tlačnog lijevanja u hladnoj komori pod velikim tlakom

Stroj za tlačno lijevanje u hladnoj komori

Princip tlačnog lijevanja u hladnoj komori pod velikim tlakom

Odljevak dobiven lijevanjem u kladnoj komori

Kod strojeva za lijevanje sa hladnom komorom talina se nalazi u vanjskoj komori (vanjskom spremniku) te nakon punjenja cilindra alat - klip tla či talinu u kalup. Ovim postupkom se liju odljevci od aluminija, mjedi ili magnezija i koriste se ve ći tlakovi (14 - 140 Mpa) Princip tlačnog lijevanja u toploj komori

Stroj za tlačno lijevanje u toploj komori

Strojevi za lijevanje sa toplom komorom koriste alat uronjen u talinu i zato se ovim postupkom izra đuju dijelovi od materijala nižeg tališta (olovo, kositar, cink, magnezij) i tlak je manji (7 – 35 Mpa).

Odljevci lijevanjem komori


u

dobiveni toploj

Ivo Slade

43

Obrada materijala 4.12 Centrifugalni lijev – je postupak ulijevanja taline u rotirajuće vertikalne ili horizontalne kalupe.

Princip lijevanja u centrifugalnom lijevu

Brzina rotacije mogu varirati i naj češće iznose od 300 – 3000 o/min. Talina zbog centrifugalne sile prijanja uz najudaljenije stjenke kalupa i tu se skru ćuje. Ovim se načinom ljevaju cilindri čni rotaciono simetri čni odljevci.

Horizontalno centrifugalno lijevanje

Vađenje ingota iz vertilalnog centrifugalnog lijeva

Lijevanje u vertikalni centrifugalni kalup

Odljevci centrifugalnog lijevanja Brončani odljevak centrifugalnog lijeva

Aluminijsku odljevak centrifugalnog lijeva


Ivo Slade

44

Obrada materijala 4.13

Završna obrada i kontrola odljevka

Nakon hlađenja odljevka u kalupu slijede ći korak je va đenje kalupa iz odljevka. To se može izvesti razbijanjem pješčanog kalupa i čišćenjem odljevka ili razdvajanjem kokile. Kontrola odljevka obavlja se prema karakteristikama koje su potrebne za njegovu daljnju upotrebu. Ovisno o namjeni razli čiti su i zahtjevi kvalitete. Ljevačka žlica za ručno lijevanje u kalupe

Vizualna kontrola – zahtjevi osnovnog oblika Kontrola mjerenjem – zahtjevi za to čnost dimenzija i oblika Laboratorijska kontrola – zahtjevi za to čnim kemijskim sastavom, mehani čkim svojstvima, potrebnom strukturom, ...

Ljevački lonac za ru čno lijevanje u kalupe

Greške na odljevcima u ve čini slučajeva se izbjegavaju pravilnom izradom uljevnog sistema. Dijele se u dvije grupe – prema postupku lijevanja ili prema izgledu pogreške Greške prema postupku lijevanja su Greške do kojih može do ći kod bilo kojeg postupka lijevanja

Usahlina

Nedolivenost odljevka – nepotpuni odljevak Talina se skrutila prije nego je popunila kalupnu šupljinu. Nestaljeno područje odljevka – prekid mase odljevka Kod ulaza taline iz više smjerova nije došlo do spajanja taline prije skru čivanja.

Greška nedolivenosti

Usahlina – šupljina Pojavljuje se kao uleknu će na površini odljevka. Nastaje prilikom hla đenja zbog skru ćivanja i stezanja materijala uz nedostatak taline koja bi nadomjestila potreban materijal Nemetalni uključci U površinu ili čak po cijelom presjeku odljevka mogu se na ći zrna pijeska ili troske u mjehurastim nakupinama ili u obliku strija. Greške karakteristi čne za pješčani lijev

Mjehuravost

Mjehuravost Dolazi zbog visoke temperature taline koja u dodiru s kalupom stvara mjehure plina iz kalupne mješavina – lijeva čkog pijeska

Greška nestaljenosti - pukotina


Penetracija taline Metali malog viskoziteta i visoke temperature mogu penetrirati u pješ čane kalupe Ivo Slade

45

Obrada materijala Pomak kalupa Prilikom sklapanja donjaka i gornjaka došlo je do pomaka Deformacija – odstupanje od oblika Kontura odljevka i mjere su pravilne, ali odljevak ima deformacije u cjelini ili samo na pojedinim djelovima Nemetalni uključci

Izrasline – odstupanje od oblika Suvišan manji ili masivan dio, plosnat dio, lako uo čljiv. Nepravilno odebljanje na površini ili u šupljini odljevka

Izrasline

Mjehuravost – narančina kora

Završna obrada odljevka počinje odvajanjem odsjecanjem uš ča od odljevka. U samoj ljevaonici potom se koriste brušenje, sa čmarenje i dotjerivanje. Kasniji postupci koji se mogu primjeniti na obradu odljevka su sve obrade bez odvajanja strugotine (kovanje, prešanje, valjanje, savijanje,..) i obrade s odvajanjem čestica ( tokarenje, glodanje, bušenje, brušenje,...)

Neobra đeni i obrađeni odljevak


Ivo Slade

46

Obrada materijala Popravljanje obratka Greške na odljevcima ne zna če neminovno i njihov škart. Greške se prvenstveno moraju ispraviti pravilnom konstrukcijom odljevka i uljevnog sustava, ali se isti tako mogu neke greške naknadno popraviti slijede ćim postupcima: Metalizacija

Metalizacija - je postupak nanošenja tankog sloja metala u rastaljenom stanju. Metal se rastali i pomo ću pištolja za nanošenje u z pomo ć komprimiranog zraka se nanosi na osnovni materijal. Kitanje je namijenjeno estetskim popravcima, kada prisutne greške ne smanjuju mehani čka svojstva odljevaka do nedopuštenih granica. Koriste se razli čiti kitovi – plasti čne mase ili mješavine metalnih prahova i plasti čnih masa.

Kitanje karoserije vozila

Stroj za ručno kontroliranu impregnaciju metala

Impregnacija služi za izradu nepropusnosti poroznih odljevaka. Služi za za čepljivanje kapilarnih veza kojima sluzi tekučina. Impregnacijom se ne mogu popraviti odljevci s grubim poroznostima niti odljevci nezadovoljavaju ćih mehani čkih svojstava. Obavlja se tlačenjem i postupak impregnacije ovisi o korištenom sredstvu te detalje provedbe postupka propisuje proizvo đač sredstva za impregnaciju. Nema dugotrajno djelovanje. Impregnirani odljevak

Zavarivanje se koristi za popravke odljevaka. U pravilu se koriste elektrolu čni postupci zavarivanja, kod kojih je uže područ je grijanja nego kod postupaka plinskog zavarivanja

Elektrolučno zavarivanje


Ivo Slade

47

Obrada materijala 4.14 Projektiranje tehnološkog procesa lijevanja Samo proces lijevanja npr u pješčani kalup opisan je na slijedeći način: Ljevanjem - postupkom taljenja metala proizvode se razni predmeti. Na temelju skica, tehničkih crteža ili uzoraka odabiru se kalupnici, modeli, potreban alat i strojevi. Nakon toga počinje se izrađivati kalup. Kalupiranje je priprema za lijevanje, ali ujedno najkompliciraniji i najstručniji dio ljevačkog posla, jer o njemu najviše ovisi kakvoća odljevaka. Kalupi se izrađuju u kalupnicima po odgovarajućim drvenim, aluminijskim ili plastičnim modelima. Najprije se namjesti model u kalupnik, a nakon toga se oko modela – rukama ili strojno – utisne ljevački pijesak. Kod kompliciranijih odljevaka koriste se višedijelni modeli za izradbu kalupa. Ljevačke jezgre služe za izradu potrebnih rupa i otvore u odljevku. Talina (litina, rastaljeni metal) priprema se u ljevačkim pećima na temperaturama do 1400°C, i kada je kalup pripremljen, počinje se lijevati. Pri lijevanju manjih odljevaka koriste se žlice, tave i ručni lonci, a kod većih odljevaka veliki lonci na dizalicama. Lijevanje se obavlja timski, tako da iskusni majstor ljeva č ima pomo ćnike. On odre đuje redoslijed, brzinu i na čin

lijevanja. Nakon lijevanja pri čeka se potrebno vrijeme potrebno za hlađenje odljevka te se pristupa rušenju kalupa. Slijede či korak je odstranjivanje uljevnog sustava, brušenje spoja te kontrola odljevka.

Shematski prikaz


Ivo Slade

48

Obrada materijala

Pitanja 2 uz poglavlje 4

1. Što je lijevanje ? 2. Što je ljevarstvo ? 3. Koji se proizvodi najviše lijevaju u Hrvatskoj ? 4. Što je metalurgija ljevarstva ? 5. Što je lijevački pijesak ? 6. Koja svojstva mora imati lijevački pijesak ? 7. Koje su operacije pripreme lijevačkog pijeska ? 8. Kakva se koriste vezivna sredstva kod pripreme lijevačkog pijeska ? 9. Koji su dodaci u lijevačkom pijesku i čemu služe ? 10. Što su kalupnici ? 11. Kako se kalupnici dijele ? 12. Objasniti postupak izrade kalupa ! 13. Nabrojiti dijelove pješ čanog kalupa ! 14. Čemu služi pojilo kod kalupa ? 15. Čemu služi razvodnik kod kalupa ? 16. Što je jezgra i čemu služi ? 17. Kako se izra đuje kalupna šupljina ? 18. Na koje na čine se može izraditi pješčani kalup ? 19. Koji su strojni načini izrade pješčanog kalupa ? 20. Nabrojiti dijelove ulijevnog sustava ? 21. Koje su vrste ulijevih sustava ? 22. Koja je svrha sušenja pješ čanog kalupa ? 23. Objasniti školjkasti lijev ! 24. Kakvi su metalni kalupi i kakve su im karakteristike ? 25. Objasniti lijev bez dna ! 26. Koje su vrste tlačnog lijeva ? 27. Čemu služi centrifugalni lijev ? 28. Zašto se odljevci moraju kontrolirati ? 29. Koje su naj češće vrste grešaka na odljevcima ? 30. Objasniti postupke popravljanja odljevka ?


Ivo Slade

49

Obrada materijala

5 Osnove obrade materijala odvajanjem čestica Obrada skidanjem strugotine (odvajanjem čestice) je postupak promjene oblika predmeta koji obrađujemo odvajanjem sitnih dijelova materijala koje nazivamo strugotinom. Ti djeli ći materijala, koji su vrlo malih dimenzija u odnosu na obradak i takvog specifi čnog oblika da se više ne mogu upotrebljavati u nastavku obrade.

5.1 Podjela obrade odvajanjem čestica

OBRADA ODVAJANJEM ČESTICA

Prema ISO 8580

1. RUČNA OBRADA

Ručno piljenje matala

Obrada ručnim alatima i alatima s pogonom - Odsjecanje - Piljenje - Bušenje - Glodanje - Turpijanje - Grecanje Rotacijski nož za odrezivanje 2. STROJNA OBRADA 2.1 Obrada s čvrstom oštricom 2.1.1

Obrada s definiranom oštricom -

Ručni alat za grecanje

2.1.2

Piljenje Tokarenje Glodanje Bušenje Upuštanje Razvrtanje Blanjanje Dubljenje Provlačenje

Igla za provlačenje

Obrada s nedefiniranom oštricom - Brušenje

2.2 Obrada slobodnom oštricom -

Stolna brusilica

Poliranje Honanje Lepanje Super finiš

2.3 Obrada bez oštrice I. tehnička škola TESLA

Kemijska Elektro kemijska Elektroerozija Mehanička – obrada mlazom Laserska Ivo Slade

Honanje cilindra motora

50

Obrada materijala Proizvod dobiven elektroerizijom

5.2 Geometrija noža Obrada materijala odvajanjem čestice bazira se na alatu – nožu koji prodire u osnovni materijal i lomi komadi će materijala. Da bi alat mogao odvajati čestice potreban mu je prigodni oblik koji se definira površinama alata brušenim pod specigičnim kutom i brzina gibanja alata kroz materijal.

Tokarski nož

Primjer noža za obradu skidanjem čestice je tokarski nož. Sastoji se u osnovi od dva dijela – radnog i držala (drške) Na radnom dijelu se lako uoče sve površine, rubovi i kutovi alata. Kod noževa postoje dvije osnovne površine prednja (grudna) površina (ploha) po kojoj klizi strugotina i glavna slobodna (leđna) površina koja je okrenuta obra đivanoj površini obratka. Spoj te dvije površine stvara oštricu alata glavnu oštricu. Nož osim glavne ima i pomoćnu (sporednu) oštricu koja se nalazi izme đu prednje i pomoćne (sporedne) slobodne površine. Kod noža razlikujemo dvije vrste kutova kutove alata kutove obrade (rada) Oblik i oštrina noža se odre đuje kutovima alata. 1. Slobodni (leđni, stražnji) kut a (alfa) - kut između slobodne (le đne) površine alata i obra đene površine obratka. 2. Kut oštrenja (kut klina, kut noža) b (beta) - kut između slobodne (le đne) površine alata i prednje površine alata 3. Prednji (radni, grudni) kut g (gama) - kut između prednje površine alata i okomice na obrađivanu površinu. Kut može biti pozitivan, negativan ili jednak nuli – ovisno o materijalu koji se obr đuje. 4. Kut rezanja δ (delta) - kut definiran kao zbroj slobodnog kuta i kuta oštrenja (kuta klina).

δ= α + β Ovi kutovi se nalaze na presjeku okomitom na glavnu oštricu. 5.

Čelni

kut e oštrice alata

(eta)

- (vršni) kut između glavne i sporedne

kut e najčešće iznosi 90 o, što odgovara posmaku do 1 mm/ okretaju. Kod ve ćih posmaka pove ćava se i ve ći ε čeoni kut. Kod odabira kuta od 90 o do 110o nož je otporniji i trajniji. Čeoni


Ivo Slade

51

Obrada materijala

Tehnolog prema planu rezanja odlučuje koji se alati moraju koristiti i prema tome odre đuje i kutove namještanja k.

Tokarski nož i shema montaže pločice

6. Kut namještanja k (kapa) - (prisloni) kut izme đu glavne oštrice i paralele sa obra đivanom površinom Mijenja se promjenom pri čvršćenja alata.

Kut namještanja k je najčešće u rasponu 30 o do 65o. Manji kut k povisuje trajnost alata, ali mu je potrebna ve ća snaga stroja, te su ve če vibracije i trešnja. Veći kut k smanjuje trajnost alata, ali daje miran rez bez vibracija i trešnje. Na slici su prikazane su tri mogu ćnosti: I. - veliki kut namještanja, mala širina strugotine, kratki vijek trajanja noža II. - mali kut namještanja, velika širina strugotine, dugi vijek trajanja noža III. – normalni kut namještanja (45 o), normalna širina strugotine, normalni vijek trajanja noža.

λ

Smjer klizanja strugotine ovisi o kutu l.

- Prvi je kut koji nastaje kosim stezanjem alata za kut r r (ro) i time uvjetuje promjenu svih kutova alata. I. tehnička škola TESLA

(lambda)

– kut rezne

nagiba oštrice Kut nagiba može biti negativan, neutralan (nula) ili pozitivan. On određuje smjer i izgled strugotine . Ako je nula (l=0) strugotina je spiralna i odlazi na obje strane. Kod l<0 strugotina odlazi izme đu suporta i obratka. Kod l>0 strugotina odlazi na desno od noža.

Kutovi obrade su kutovi koje dobivamo razli čitim namještanjima i pri čvršćenjima alata za alatni stroj. Ti se kutovi javljaju kada se vrh alata ne nalazi to čno u visini šiljka alatnog stroja, tj ako radimo u uvjetima koji nisu normalni (standardni). - Drugi je kut g (gama) koji nastaje zbog podizanja ili spuštanja alata za neku odre đenu visinu od vrha šiljka konji ća. Ivo Slade

52

Obrada materijala 5.2 Gibanja kod obrade odvajanjem čestica Gibanja alata ili obratka kod obrade odvajanjem čestica su translacija, rotacija odnosno pravocrtna ili kružna gibanja te složena gibanja dobivena iz osnovnih. Sva gibanja mogu biti kontinuirana ili diskontinuirana.

Gibanja alat i obratka kod tokarenja G- glavno gibanje – rotacija obradak, P – posmak – pravocrtno - alat D – dostavno gibanje – translacija – alat Pomoćna gibanja obavlja alat

Gibanja alat i obratka kod kratkohodnog blanjanja G - glavno gibanje – pravocrtno alat, P – posmak – pravocrtan - obradak D – dostavno gibanje – pravocrtno alat Pomoćna gibanja obavlja alat

Gibanja se u osnovi dijele na : - Glavno gibanje vc – gibanje koje formira strugotinu i na koje se troši najve ća snaga stroja. Mjeri se u okretajima u minuti (npr kod konstantnog broja okretaja - 3500 o/min) ili u metrima u minuti (npr kod konstantne brzine rezanja - 120 m/min) - Posmično gibanje vf – održava stalno skidanje strugotine. To je relativno gibanje alata prema obratku. Mjeri se u milimetrima u minuti (npr kod glodanja - 256 mm/min) ili u milimetrima po okteraju (npr kod tokarenja – 0,17 mm/o) ili u milimetrima po prolazu (kod blanjanja ili dubljenja – 1mm/prolaz)... - Dostavno gibanje ap – je gibanje koje daje dubinu reza - Povratno (pomoćno) gibanje – sva gibanja koja nisu vezana dodirom obratka i alata i služe za povratak i pozicioniranje alata. Svaki postupak obrade ima gibanja, ali oblik gibanja je specifičan za način obrade. Strojevi se moguu dijeliti prema načinu glavnog gibanja: - glavno gibanje pravocrtno (blanjalice, dubilice, provla čilice,..) - glavno gibanje rotaciono (tokarilice, bušilice, glodalice,..) Podjela se može napraviti i prema načinu gibanju alata ili obratka. - Glavno pravocrtno gibanje alata (kratkohodne blanjalice, dubilice i provla čilice) - Glavno pravocrtno gibanje obratka (dugohodna blanjalica) - Glavno kružno gibanje alata (bušilica, glodalica) - Glavno kružno gibanje obratka (tokarilica)

Gibanja alat i obratka kod dugoohodnog blanjanja G - glavno gibanje – pravocrtno obradak, P – posmak – pravocrtan - alat Pomoćna gibanja obavlja obradak

Gibanja alat i obratka kod čeonog glodanja G - glavno gibanje – kružno - alat, P – posmak – pravocrtan - obradak

Gibanja alat i obratka kod obodnog glodanja G - glavno gibanje – kružno - alat, P – posmak – pravocrtan - obradak

Gibanja alat i obratka kod bušenja G- glavno gibanje – rotacija - alat, P – posmak – pravocrtno alat D Pomoćna gibanja obavlja alat


Ivo Slade

53

Obrada materijala

5.4 Sile rezanja Prilikom konstruiranja alata potrebno je osim poznavanja geometrije alata dobro razumjeti i sile koje djeluju na nož. Kod uzdužnog i popre čnog tokarenja javljaju se sile prikazane na slici.

Sile rezanja kod tokarenja

- Fs - poprečna ili posmi čna sila djaluje u smjeru posmaka - Fa - natražna ili odrivna sila - otpor prodiranja u materijal – u smjeru pomo ćnog (pripremnog) gibanja alata - Fh - glavnu silu rezanja u smjeru brzine rezanja Rezultantna sila - F - je sila rezanja potrebna da bi se kod tokarenja uspješno odvojila strugotina. Kod tokarenja konusnih ili nepravilnih oblika javljaju se komplicirani oblici sila. Tu je otežano rastavljanje sila jer se sile mogu rastaviti prema razli čito odabranim koordinatnim sustavima: 1. prema već obrađenoj površini predmeta 2. prema alatnom stroju 3. prema dršku noža 4. prema oštrici noža Nekoliko jednostavnijih primjera rastavljanja sila kod osnovnih postupaka obrade odvajanjem čestica prikazano je na slikama.

Sile rezanja kod bušenja

Sile rezanja kod obodnog glodanja ravnim zubima


Ivo Slade

54

Obrada materijala

5.5 Nastajanje strugotine Strugotina nastaje odvajanjem sitnih dijelova materijala, vrlo malih dimenzija u odnosu na obradak i specifi čnog oblika koji se više ne može upotrebljavati u nastavku obrade. Strugotina - odsje ćeni dio materijala nastaje u tri faze: I FAZA - prodiranje alata prednjom površinom i postepena deformacija dijela materijal iznad te površine Nož u zahvatu

Oblici strugotine

II FAZA - naprezanje u materijalu dostiže granicu loma i ispred oštrice noža nastaje pukotina. III FAZA - lom u smjeru ravnine klizanja i odvajanje strugotine uzduž prednje površine alata

Mrvičasta

Nasječena

Oblik strugotine ovisi o materijalu obratka, brzini rezanja, obliku alata – kutovima, vibracijama za vrijeme obrade, ... Prema strukturi strugotina može biti - lomljena (mrvi časta) - nasječena (rezana) - tekuće (trakasta) Prednosti obrade odvajanjem strugotine su najve će točnosti, najbolje stanje površine – najmanja hrapavost kod svih oblika, veličina i dimenzija, najuže tolerancije, izrada kompliciranih vanjskih i unutarnjih profila, oštrih rubova, mogu ća primjena na svim materijalima, Nedostaci su u velikom udjelu potrošene energije, strugotina je otpad koja može biti opasna za okolinu, duga priprema postupka koji je često u više faza na više alatnih strojeva,..

Trakasta strugotina


Ivo Slade

55

Obrada materijala Pitanja 1 uz poglavlje 5 1. Što je obrada materijala odvajanjem čestica ? 2. Što je strugotina ? 3. Kako se dijeli obrada materijala odvajanjem čestica ? 4. Što je ručna obrada ? 5. Što je strojna obrada ? 6. Kako se dijeli strojna obrada ? 7. Kako se dijeli obrada s čvrstom oštricom ? 8. Što je nož – rezni alat ? 9. Od koliko se dijelova sastoji nož (tokarski, za blanjanje, dubljenje,..) ? 10. Koje se površine nalaze na radnom dijelu noža ? 11. Kako se nazivaju spojne linije radnih površina noža ? 12. Koje se osnovni kutovi nalaze na nožu ? 13. Objasniti kut a ? 14. Objasniti kut b ? 15. Objasniti kut g ? 16. Objasniti kut d ? 17. Objasniti kut e ? 18. Objasniti kut k ? 19. Objasniti kut l ? 20. Objasniti kut r r ? 21. Objasniti kut f ? 22. Koje vrste gibanja alat postoje prilikom obrade odvajanje čestica ? 23. Što je glavno gibanje ? 24. Što je posmično gibanje ? 25. Što je pripremno gibanje ? 26. Što je pomoćno ili povratno gibanje ? 27. Kako se prema gibanjima alat dijele alatni strojevi ? 28. Što su sile rezanja ? 29. Kako se sile rezanja dijele ? 30. Koje su faze nastajanja strugotine ? 31. Koji su oblici strugotine ?


Ivo Slade

56

Obrada materijala 6. Ručne obrade odvajanjem čestice Ručna obrada je obrada koja koristi alat uz snagu miši ća. Alat je sredstvo kojim mijenjamo oblik sirovcu, dok se za upravljanje alatom radnik koristi svojom snagom. Osnovni element svih alata za obradu skidanjem strugotine je klin. On svojim vrhom ulati u materijal i odvaja mu sitne dijelove materijala – strugotinu ili ga samo dijeli (sje če, razdvaja). To ovisi o smjeru ulaza klina u materijal. Shematski prikaz sječenja – klin okomito ulazi u materijal.

6.1 Sječenje ili rezanje

Sjekač

Kliješta

Kombinirke

Ručne škare i povečani rezni dio alata

Stolne škare za trake, šipke, profile


Sječenje (rezanje, razdvajanje) je postupak ručne obrade metala kod kojeg oštrica alata okomito ulazi u materijal obratka velikom silom koja uzrokuje popuštanje materijala i lom. Dolazi do naprezanja materijala koji se plastično deformira. Kod dovoljno velike sile, naprezanje na odrez u materijalu će jako narasti, materijal po činje popuštati (stanjuje se) i po liniji sje čenja dolazi do deformacija. Sila sječenja dijeli na dva alata jedan iznad, a drugi ispod materijala. Ta dva alata su oštrica i kalup (matrica) ili gornji i donji nož, između kojih je minimalna zra čnost (razmak) koja omogu čuje lom materijala. Dimenzija zračnosti (razmaka) obično iznosi 2-10% debljine materijala i ovisi o nekoliko faktora (debljina materijala, vrsta materijala, specifi čnosti postupak razanja,...).Na kraju se materijal (lim, žica, traka) lomi u dva dijela. Rezanje služi za djeljenje materijala na manje dijelove koji će se kasnije dalje obra đivati i rez je ravan.

Ivo Slade

57

Obrada materijala Izgled reza sje čenog materijala se mijenja dubinom reza i vidljiv je na rubu rezanog materijala

Velike ručne stolne škare za lim

Kada oštrica ili nož prodru u materijal on se plasti čno deformira i zaobli rub materijala. Nožne škare

Pri daljnjem prodiranju alata u materijal sje čenje rezultira u vertikalnu poliranu zonu materijala. Rub je ravan i potpuno gladak. Napokon naprezanje postaje preveliko i materijal puca pod kutom. Površina je hrapava i gruba. Zbog velikog naprezanja i naglog popuštanja na rubu se formira mali oštri greben - srh.

Hidrauličke škare

Visina svake od ovih podjela reza ovisi o više faktora, kao kuta oštrice noža, zra čnosti alata, materijalu, ...

Numerički upravljane hidrauli čke škare Otvarači za konzerve

Sjekač bakrenih cijevi Škare za lim


Ivo Slade

58

Obrada materijala 6.2 Piljenje Piljenje je postupak obrade odvajanjem čestice koji se upotrebljava kod odsijecanja ili dijeljenja materijala. Prema na činu gibanja alata piljenje se dijeli na: pravocrtno kružno -

-

Postupak pravodctnog piljenja

Listovi strojnih lisnih pila

Kombinirana lisna pila za ru čno piljenje metala s jedne strane i drva s druge strane

Sam alat se razlikuje po obliku te imamo - Kružne, - Tračne i - Lisne pile.

Pravocrtno piljenje je postupak koji koristi lisne ili tračne pile kao alat. Glavno gibanje je pravocrtno i izvodi ga alat. Posmak može raditi alat ili obradak i uvijek je okomit na glavno gibanje. Lisne pile služe za ru čno i strojno piljenje. Razlika je u «obično» dvostranom ozubljenju ru čnih i jednostranom ozubljenju strojnih listova pile. Najjednostavnije su ručne pile kod kojih se list pile upinje u okvir te se vijkom zateže. Ubodne pile služe za ru čnu obradu piljenja materijala One spadaju u grupu ru čnih alata s elekrti čnim pogonom.

Ručna lisna pila za metal Ubodne pile za drvo, tvrdo drvo, metal i keramiku

Ručni alat s električnim pogonom

Velika ubodna – povratna pila

Alat za povratnu pilu


Ivo Slade

59

Obrada materijala

Listovi srtojne pile

Velika strojna lisna pila Proizvode se najčešće u duljini listova od 300 do 600 mm za strojno piljenje metala .

Strojne lisne pile stuže za odrezivanje velikih obradaka. Obradak se učvrsti u stegi i pila se pusti u rad (glavno gibanje). Sama težina okvira lisne pile (ili sa dodanim utegom) ostvaruje posmi čno gibanje Oblik zubaca ovisi o vrsti materijala koji se pili, ali uvijek mora zadovoljiti kao i drugi rezni alati: reza, čistoću trajnost oštrice i sposobnost rezanja

Broj zubaca po inchu Veličina zubaca odnosno grubo ća izražava se brojem zubaca po jednom centimetru (inchu) i odabire se prema debljini raspiljenog predmeta

Kutovi zubaca pile Prednji kut zubaca g se kreće od 00 – 50, a stražnji a od 300 do 400.

.

Različiti kutovi alata i oblici zubaca


Ivo Slade

60

Obrada materijala Što je manja duljina piljenja ili promjer odabranog predmeta to i zubi pile moraju biti manji. S njime i razmak između zubi mora biti manji. On se odabire s obzirom na koli činu strugotine koja se mora smjestiti u me đuprostor zubi i odvesti iz zasjeka direktno ovisi o duljini piljenja. Što je duljina piljenja ve ća veći moraju biti i razmaci me đu zubima. Vrijedi i obrnuto tj. za male duljine piljenja možemo koristiti male zube i mali razmak među njima. Zupci svih pila su izvinuti (razvra ćeni) prema van odnosno izvan ravnine lista pile tako da je širina piljenog dijela (propiljka) uvijek ve ća nego debljina lista pile. To koristimo da se sprije či trenje između lista pile i materijala koji pilimo i mogu će zaribavanje i oštećivanje alata obratka ili stroja. Razlikujemo više načina izvinu ća (razvraćenja) zubaca: - lijevo desno - lijevo desno ravno Horizontalna tračna pila

- 3-lijevo 1-ravno 3-desno - valovito

Tračne pile služe isklju čivo za strojno piljenje. Izra đuju se u obliku čeličnih traka. Debljina traka je od 0,60 – 2 mm. Širina je 6 – 40 mm. Alat (traka) se kod horizontalnih pila postavlja koso prema smjeru brzine rezanja. Tako se postiže jednoli čno rezanje svakog zuba pile. Vertikalna tračna pila


Ivo Slade

61

Obrada materijala Kružne pile mogu biti radijalne (cirkulari) ili aksijalne (krunske)

Alat za aksijalnu – krunsku pili Aksijalna – krunska pila

Abrazivna – krušna pila

Kod radijalnih kružnih pila alat za piljenje metalnih predmeta ne koriste se (razvraćenja) izvinu ća zubaca, nego se plo ća stanjuje prema sredini. „Kruna“ za drvo

Kružna pila za suho rezanje metala

Česta

izvedba kružnih pila je s umetnutim zubima od kvalitetnijeg čelika ili tvrdih materijala što se najčešće koristi kod skupih listova pile velikih promjera.

Materijal za izradu pila za strojni rad na metalu je najčešće visokolegirani brzorezni čelik. Kod manjih zahtjeva (pilane) materijal može biti i slabije legirani brzorezni čelik, dok se za ru čnu obradu upotrebljavaju i ugljični čelici. Brzine rezanja ovise o materijalu koji se pili i na činu na koji se pili. Nalaze se u tablicama ili karakteristikama proizvođača. Kreću se od nekoliko m/min do nekoliko tisuća m/min.

List kružne pile za suho rezanje matala

Sile rezanja koje se pojavljuju na zubima možemo smatrati istima koje se pojavljuju na zubima glodala. Tako je i proračun za zupce pile isti kao i za zupce glodala .


Ivo Slade

62

Obrada materijala 6.3 Alati za bušenje Bušenje je postupak obrade skidanjem čestice kod kojeg alat obavlja glavno i posmi čno gibanje. Posmično gibanje je u smjeru osi rotacije (aksijalni posmak). Postoji mogu ćnost da alat obavlja samo posmi čno gibanje, dok glavno gibanje obavlja obradak – kod dubokog bušenja.

Vrste rupa

Predbušenje

- bušenje

Vrste svrdala - vrh alata

Upotrebljava se za izradu okruglih uvrta, navrta ili provrta, za proširivanje otvora ili rupa u razli čitim materijalima. Pri bušenju rupa ve ćeg promjera potrebno je izvršiti predbušenje kako bi se smanjila aksijalna sila bušenja. Veličina predbušenja je obi čno 50% nazivnog promjera rupe. Bušenjem se postižu kvalitete obrade od IT 6 do IT16.

- spiralno svrdlo

- spiralno svrdlo sa pločicom od tvrdog metala

Prema na činu bušenja razlikuju se slijede će vrste: - nabušivanje – bušenje plitkih rupa (navrta) - bušenje zatvorene (navrta) ili otvorene (provrta) rupe - bušenje zatvorene (navrta) ili otvorene (provrta) rupe u predbušenu rupu

- ravno svrdlo s više promjera bušenja

- zabušivač

Alati koje koristimo kod bušenja nazivamo svrdlima. Bušni alati ili svrdla dijele se na:

- specijalno svrdlo s hlađenjem kroz alat

- Motka s nožem za izbušivanje


-

spiralna svrdla svrdla sa pločicama od tvrdog metala ravna svrdla zabušivala (zabušiva či) specijalne izvedbe spiralnih svrdala noževe i motke za bušenje

Ivo Slade

63

Obrada materijala 6.3.1 Spiralno svrdlo Najvažniji tip svrdla kod obrade metala je spiralno svrdlo. Kao i svaki alat svrdlo ima radni dio i držalo. Držalo može biti cilindri čnog ili konusnog oblika (cilindri čan je kod manjih svrdla i svrdla za ru čno bušenje, a konusni je kod svrdla za strojnu obradu). . Osnovne karakteristike radnog dijela spiralnog svrdla su: konusni radni vrh dva spiralna utora za odvod čestica -

Spiralna svrdla sa cilindri čnim držalom

-

HSS svrdla – high speed steel – svrdla od brzoreznih čelika HSS-R spiralno svrdlo crno za bušenje metala i legiranih metala

HSS-G spiralno svrdlo svijetlo za bušenje željeza, ljevanog željeza, obojenih metala, nikel, mesing, grafit

HSS-TIN DIN 338

spiralno svrdlo, završni sloj titan, zlato za bušenje aluminija, čelika, ljevanog željeza, nikla, mesinga, srebra, grafita, bronce

HSS-CO DIN 338

spiralno svrdlo, završni sloj bronca. Za bušenje visoko legiranih čelika i materijala visoke gustoće kao što su čelici otporni na kiseline, ljevano željezo, bronca, procrom, zavarene šavove

Spiralna držalom

svrdla

s

Rezni dio spiralnog svrdla sastoji se od : - prednje površine (grudne) - stražnje površine (le đne) - glavne oštrice (spoj prednje i stražnjepovršine) - utora za odvo đenje čestica i za dovod rashladne teku ćine - poprečne oštrice – ( smjer popre čne oštrice zatvara kut od 45 –55 0 sa smjerom glavne oštrice) - fazeta – izbo čenih rubova utora koji po činju na obodu oštrica. Izrađeni su kao uske zavojnice koje su izbrušene na vanjski promjer svrdla i služe kao vodilice svrdla u rupi - jezgre.

konusnim

Spiralna svrdla razli čitih kutova vrha alata, oblika i nagiba zavojnice utora (kanala).


Ivo Slade

64

Obrada materijala Samo tijelo radnog dijela spiralnog svrdla tako đer se izvodi konusno od vrha prema dršku. Promjer se smanjuje 1:1000 odnosno 0,1mm na 100mm duljine. Svrha je smanjivanje trenja i spre čavanje zaribavanja alata u materijal. Obrnuto tome jezgra alata se pove ćava prema dršku, produljuje se popre čna oštrica. Svrha ovoga pove ćana je povećanje čvrstoće alata. Kutovi vrha svrdla su slijede ći: Slobodni kut α (između stražnje površine i površine okomite na os rotacije svrdla).

Set standardnih spiralnih svrdala za metal

Set svrdala za lim

Kut oštrenja β (između stražnje i prednje površine svrdla – kut klina). Kut prednje površine γ γ (između i prednje površine i osi rotacije svrdla). Vršni kut ϕ (kut koji zatvaraju obje glavne oštrice) ovisi o vrsti bušenog materijala. Nagib (kut) zavojnice ϖ (kut koji zatvaraju os rotacije svrdla i razvijeni rub utora).

Vršni kut i kut uspona prikazani su u tablici .


Ivo Slade

65

Obrada materijala Vrh svrdla s popre čnom oštricom nepovoljno djeluje na bušenje, jer prodire u materijal gnje čenjem, a ne bušenjem te na njega otpada oko 40% vrijednosti aksijalne komponente sile bušenja. Materijali koje danas koristimo u izradi svrdla su alatni čelici, brzorerni čelici i sinterirani materijali. Konusni vrh spiralnog svrdla

Elementi profila spiralnog utora: Spiralni utor služi za lako odvo đenje čestica, ali ne smije oslabiti tijelo svrdla ve ć ga mora svojim oblikom u čvrstiti. Obično se izra đuje glodanjem, a dimenzije profila zubi glodala za izradu utora ovise od: traženog oblika oštrice svrdla potrebnog promjera jezgre uzvojnog kuta uspona spirale kuta vrha spirale položaja glodala u odnosu na os svrdla promjera glodala -

-

-

-

-

-

Profilni utori spiralnog svrdla

desnovojnog

Utori lijevovojnog spiralnog svrdla

Tehnologija izrade spiralnih svrdala razlikuje se po načinu oblikovanja žljebova i rubova. Izraduju se: - valjanjem, - glodanjem, - brušenjem ili - kombinacijom valjanja i glodanja. Odreže se malo kra ća šipka od završne dužine svrdla. U užarenom stanju se valja te se izvaljana šipka reže na određenu dužinu svrdla, obrusi prema potrebnom konusu radnog dijela i nakon toga se oblikuje kraj i vrh. Slijede ća faza obrade je glodanje dva spiralna utora. Sada slijedi toplinska obrada, onda završno brušenje na nazivnu mjeru te oštrenje vrha alata. Zbog zaostalih napetosti u materijalu svrdlo se stabilizira na temperaturi od 470 do 520°C. Svrdlo je završeno, dobiva tamnu boju i zašti ćeno je od korozije.

Oštećenje – zatupljenje spiralnog svrdla

vrha Uređaj za brušenje konusnog vrha- oštrenje vrha spiralnog svrdla


Ivo Slade

66

Obrada materijala 6.3.2 Bušilice

Stara ručna koljenasta bušilica

U svakoj radionici (ku ćnoj, majstorskoj ili velikom pogonu) glavni je alat bušilica. Kod izrade konstrukcija, montaže, sastavljanju elemenata ili izradi predmeta uvijek se mora izbusiti rupa pa tek onda umetnuti vijak, klin, uže, ... Bušilice postoje od najjednostavnijih ru čnih bušilica do koordinatnih ili broj čano upravljivih bušilica. Mogu imati jednu ili više brzina i razli čite načine promjene brzine i smjera vrtnje.

Mala ručna bušilica - gore pokretana krivuljnim mehanizmom - desno pokretana zupčastom prijenosom

Ručna bušilica s dvije brzine

Bušilice se dijele u: - ručne bušilice - ručne bušilice sa pogonom - alatne strojeve - bušilice

Ručne bušilice s pogonom kao pogon koriste elektromotor pokretan strujom 220 V ili strujom iz baterije (razli čite voltaže) Akumulatorska bušilica

Ručna bušilica na električni pogon

U prostorima gdje ne smije do ći do iskrenja koja se pojavljuju kod elektri čnih bušilica praktičnije je korištenje pneumatskih bušilica

Mala pneumatska bušilica Različiti oblici pneumatskih bušilica


Ivo Slade

67

Obrada materijala Kod elektri čnih bušilica potrebno je u blizini imati priklju čak na elektri čnu energiju. Akumulatorske bušilice su autonomne, ali ograni čenje im je kapacitet baterije. Kod pneumatskih bušilica potrebno je u blizini imati kompresor za snabdjevanje bušilice stla čenim zrakom. Zbog preciznosti izrade rupe prilikom bušenja je potrebno često korištenje i drugih naprava. Za precizno spuštanje alata i bušenje potrebni su različiti stalci za bušilice – bilo na podnožjem, stupom iz radnog stola ili magnetski. Stalci omogu čuju veliku preciznost ru čnih alata pri posmaku (u pravcu osi rotacije).

Bušilica s magnetnim pričvršćenjem za podlogu

Prilikom bušenja obavezno je stezanje obratka kako bi obrada bila precizna. Stezati se može ratličitim škripcima, stegama, klinovima, planskim pločama,... Zakretno nagibni škripac pričvrščenje obratka

za

Škripac

Škripac stega

Stege Shematski prikaz sastavnih dijelova električne bušilice

Sastavni dijelovi bušilice


Ivo Slade

68

Obrada materijala 6.3.3 Svrdla s pločicama od tvrdog materijala Ova svrdla se upotrebljavaju kod obrade materijala koji ne zahtjevaju veliki prednji kut γ γ – npr lijevano željezo – temper lijev, tvrdi čelici - zakaljeni predmeti, staklo, kamen, porculan, umjetni materijali. Upotrebljavaju se samo pri obradi materijala kod kojih se standardno spiralno svrdlo previše troši ili otpuno zataji.

Spiralno svrdlo s plo čicom od tvrdog materijala

Za umetanje plo čice od tvrdog materijala potrebno je u spiralnom svrdlu napraviti zarez kroz šiljak. Po izradi zareza pada otpornost jezgre svrdla. U zarez se ume će pločica od tvrdog materijala te se tvrdo zalemi. Time sredina svrdla, zbog povećanja krutosti, postaje čvršća nego kod normalnog spiralnog svrdla.

Spiralno svrdlo s plo čicom od tvrdog materijala i SDS priklju čkom Specijalno svrdlo s plo čicom od tvrdog materijala

6.3.4 Ravno ili plosnato svrdlo - za rupe ispod 1mm promjera ili za velike rupe za koje nema spiralnih Nekada dok se nije poznavalo bušenje, rupe su radili kovači probijanjem.Prva svrdla se pojavljuju u 18. stolje ću i koriste se u vojnoj tehnici za busenje topovskih cijevi. To su bila plosnata svrdla iz kojih je kasnije razvijeno topovsko svrdlo (primjenjuje se i danas u nekim tehnoloskim postupcima). Spiralno se svrdlo prvi put spominje pod nazivom zavojno svrdlo 1882. godine. Mala bušilica za bušenje ravnim svrdlima

Ovaj najstariji oblik svrdla danas se upotrebljava za dodatne operacije pri obradi materijala. Naj češće se izrađuje kovanjem iz brzoreznih čelika.

Ravno svrdlo

Geometrija ravnog svrdla


Ivo Slade

69

Obrada materijala

Ravni svrdlo za staklo i keramiku

Rezni kutovi su nabrušeni pod odre đenim kutom, jednako i koso postavljeni s obje strane. Ova konstrukcija upotrebljava se za rad u oba smjera. Plosnata svrdla se upotrebljavaju kod obrade plitkih rupa kod krhkih materijala – lijevanog željeza, bronce, mjedi,... Neki modeli imaju i žljebove za lomljenje strugotine. Žljebovi za lomljenje strugotine kod žilavih materijala nisu pogodni, jer se strugotina u žljebovima zapetlja i zatvori rupu.

6.3.5 Zabušivala ili svrdla za bušenje središnjih uvrta

Zabušivala za izradu središnjih uvrta

Služe za bušenje središnjih uvrta za centri čno upinjanje dugačkih i teških predmeta (vretena, osovina). Zabušivala su kombinacija kratkog spiralnog svrdla i upuštala. Središnji kut zabušivala može biti: 600 – kod obradaka lakših od 10 kg i kod manjih sila obrade 1200 – kod obrade ve ćih predmeta ili kod ve ćih reznih sila Također postoje i druge varijante zabušivala. Jedno je zabušivalo sli čno spiralnom svrdlu, eli ima jaki kratki spiralni utor i nema popre čne oštrice – NC svrdlo. Zabušivala tzv NC svrdla za zabušivanje (točkanje)

Brzina okretanja svrdla Glavna brzina ili brzina okretanja svrdla se mjeri u okretajima u minuti. Materijal obratka ima svoju brzinu rezanja vc koja se mjeri u metrima u minuti. Za svako svrdlo se brzina okretanja posebno odre đuje ovisno o promjeru svrdla. n = (0/min) vc = (m/min) D = (mm) =


ଵ଴଴଴∗ ୴ౙ ୈ∗ ஠

Ivo Slade

(o/min)

70

Obrada materijala 6.4 Alati za turpijanje Turpijanje je postupak obrade odvajanjem čestica koji skida promjenjiv presjek strugotine. Postupak se koristi kao jedna od završnih obrada, kojim dovodimo obradak na to čne mjere (skidamo dodatak za obradu). Postupak turpijanja

Alat je turpija – ru čni alat sa mnogo oštrica. Glavno gibanje je pravocrtno i obavlja se kad se turpija pomi če prema napred. Kako je turpijanje ru čna obrada dodatno turpiju treba opteretiti okomito na glavno gibanje kako bi skidala strugotinu. Povratno gibanje je slobodno – bez pritiskivanja.

Turpije se sastoje od dva dijela – radnog (tijelo turpije) koji je nazubljen (na kojem je nasjek ili zasjek) i drugog dijela nasadni dio odnosno držalo. Drške su drvene ili plasti čne i u njima je klinastim vratom uklještena turpija – nasadni dio je utisnut u dršku. Turpije su prona đene u bron čanom dobu starog Egipta. Do 1850.-ih godina proizvodile su se isklju čivo ručno – zasijecanjem. To je zahtjevalo izrazitu strpljivost i preciznost. Čelik se kuje i zatim se oblikuje. Kovanjem oblika – zasjecanjem – dobiva se bolja struktura čelika. Ručno zasjecanje turpije

Turpije sa jednim i sa dva nasjeka

Udarci zasjeka izra đuju metalne zube. Ovisno o kutu zasjeka, veli čini klina i sili udarca ovisi fino ća turpije. Zatim se pobruse - brušenje se upotrbljava samo za poravnavanje kako bi svi zubi bili podjednaki. Današnje se sve turpije proizvode isklju čivo strojno. Postupak je sli čan ručnoj izradi turpije, ali se zasjeci rade strojno i time se dobivaju kvalitetne turpije ujedna čenih zubi. Izrađuju se od alatnih čelika tako da se metalna šipka nasječe posebnim sjeka čima na alatnim strojevima (batovima). Ovim se postupkom dobivaju klinaste oštrice – zubi turpije.


Ivo Slade

71

Obrada materijala Tipični kutovi zubiju turpije su: ~ 20º Slobodni (leđni, stražnji) kut α - kut između slobodne (le đne) površine alata i obra đivane površine na obratku. ~ 63 º Kut oštrenja (kut klina, kut noža) β - kut između slobodne (le đne) površine alata i prednje površine alata 5º – 7º Prednji (radni, grudni) kut γ γ - kut između prednje površine alata i okomice na obra đivanu površinu Manji zupci se dobivaju dvostrukim zasjekom. Kod ovakovog nasjeka kutevi zbaca u odnosu na os turpije su : - prvi nasjek pod 45º - drugi nasjek pod 75º Turpije se mogu podijeliti: - finoći nasjeka - obliku popre čnog presjeka - obliku nasjeka - namjeni - prema na činu izrade

Jedan

ili dva

nasjeka

Finoća nasjeka je u razredima i mjeri se u broju zubaca po 1 cm dužine. 0 – vrlo grube 1 – grube 2 – polugrube 3 – polufine 4 – fine 5 – vrlo fine Oblik poprečnog presjeka može biti: - Pravokutan, - Kvadratan, - Okrugli, - Trokutast, - Poluokrugli, - Nožast, - Sabljast, ....... Oblik nasjeka je: Jednostruki nasjek Dvostruki nasjek – križni

Oblici turpija prema popre čnom presjeku

Namjena može biti: Obrada metala i tvrdih materijala Obrada drva, kože, mekih metala - rašpe Rašpe se dijele po fino ći u razrede od 0 do 4 Način izrade je: sjekačima glodalima

Specijalni oblici turpija za alat s električnim pogonom (za ru čne bušilice)


Ivo Slade

72

Obrada materijala 6.5 Brušenje Brušenje je postupak obrade odvajanjem čestica koji skida promjenjiv presjek strugotine. Postupak se koristi kao jedan od završnih obrada, jer njime postižemo veliku to čnost i kvalitetu površine. Brušenje može biti ru čno i strojno. Ručno brušenje ravne površine

Osnovne karakteristike brušenja je: - nema geometriju alata, jer je oblik alata razli čit i neujednačen - velike glavne brzine rezanja i spori posmaci 6.5.1 Ručno brušenje Osnova ručnog brušenja je što jednoli čnije prelaženje brusnim sredstvom po površini obratka kako bi se dobila ujednačena površina.

Pravilna gibanja alata kod ru čnog brušenja

Različiti brusni (abrazivni) papiri

Ručna brusilica u koju se postavlja brusni papir

Alati za ručno brušenje – osnovni alat za ru čno brušenje je papirnata ili platnena traka na kojoj su nalijepljena zrnca. Osim brusnih traka brusna zrnca se mogu koristiti na više načina: - kao brusna plo ča - kao brusni kameni – zrnca sortirana i povezana potrebnim vezivom, - u obliku samih zrnaca koja se nasipavaju na mjesto obrade,

Brusne trake

Brušenje brusnim zrncima

Okrugli brusni papiri

Oblici papirnatih ili platnenih traka su: brusni papir u roli, brusni papir u listovima, brusni papir u trakama, okrugli brusni papiri (fiber diskovi), brusni papir specijalnih oblika (npr delta), brusni papiri u lamelnim plo čama,.... Kako je karakteristika brušenja velika brzina rezanja, a nju je teško ručno ostvariti, kod ru čnog brušenja često se koriste ručni alati s pogonom – bilo elektri čnim, akumulatorskim ili pneumatskim.


Ivo Slade

73

Obrada materijala 6.5.2 Ručni alat za brušenje brusnim papirom je ru čna brusilica ili alat s elektri čnim pogonom vibracijska (oscilatorska) brusilica. Osovina rotora elektromotora je spojena na ekscentar u radnoj ploči brusilice i time omogu ćuje brzo titranje radne plo če na kojoj je učvršćen brusni papir.

Brusilica sa pneeumatskim pogonom za brušenje papirom – „šlajferica“

Ručna električna brusilica sa trakom ima dva valjka preko kojih je zategnuta brusna traka. Jedan valjak je pogonski – spojen je sa elektromotorom dok drugi sluzi za pravilno napinjanje i zatezanje trake. Brusilica sa električnim pogonom za brušenje trakom

Pneumatska brusilica za okruglilm brusnim papirom

brušenje

Rotacijske ručne brusilice mogi imati električni ili pneumatski pogon. Brusni papir se učvrščuje vijkom ili se nalijepi na rotacionu plo ču „čičkom“ Rotacijska plo ča osim kružnog glavnog gibanja može imati i translacijska gibanja – vibrira. Multi brusilice za brušenje u kutovima i na nepristupačnim mjestima.

Delta brusni papir

Kod ovih ru čnih brusilica gibanje alata je vibracija ili oscilacija Lamelni brusni disk

Osim jednostavnih brusnih papira i traka za brušenje se koriste i razli čite lamelne brusne plo če. To su brusevi sastavnjeni od niza brusnih papira ili brusnih tkanina posloženih u niz, radijalno ili aksijalno za finija brušenja. Koriste se na rotaconim brusilicama Lamelna brusna plo ća


Ivo Slade

74

Obrada materijala 6.5.3 Finoća brusne trake se dijele prema fino ći brusnih zrnaca. Mjerilo za veli činu zrnaca. Ona se bira prema kvaliteti površine koju želimo posti ći. Krupnoća se određuje prema broju rupica na situ u duljini od 1 cola (25.4 mm).Zrno ima onu fino ću kod koje još propada kroz rupice na situ. OZNAKA I FINOĆA BRUSNIH ZRNACA S OBZIROM NA KRUPNOČU ZRNA Krupnoća Oznaka zrna Jako gruba 8 10 12 Gruba 14 16 20 24 Srednja 30 36 46 54 60 Fina 70 80 90 100 120 Jako fina 160 180 200 220 240 Prašina 280 320 400 500 600

Različite granulacije brusnih zrnaca

Za brusne papire naj češće se upotrebljavaju zrnca fino će 40, 60, 80, 100, 120, 150, 180, 220, 240, dok se kod brusnog platna koristi fino ća zrnaca 40, 80, 120, 180. Brusna platna se koriste kod brušenja obradaka složenijeg oblika, veće su čvrstoće i izdržljivija od papirnih. Osim brusnog papira ili brusnog platna za ru čno brušenje ili s alatima s pogonom koriste se i brusni kameni razli čitih dimenzija i oblika: brusni čepovi s držalom, brusni kameni s ili bez držaka, brusne plo če,..

Brusni kameni, štapi ći, pločice,..

Električna ručna brusilica za brušenje brusnim kamenima Brusni čepovi s držalom

Pneumatska ručna brusilica za brušenje brusnim kamenima -


sa brusnim čepovima

Ivo Slade

75

Obrada materijala 6.5.4 Brusne ploče Prema izgledu (konstrukciji) mogu biti: plo časte, valjkaste, profilne, tanjurastie šuplje,….

Brusne ploče – pločaste

Brusna ploča – prstenasta

Oblikovanje brusnih plo ča obavlja se u kalupima. Nakon toga u ovisnosti o vezivu odre đuje se daljnji postupak. Uglavnom je to sušenje (kod kerami čkih veziva) te pe čenje u elektrope ćima. Alat se zatim ispituje tako da se drži najmanje 3 minute na 40 – 50% ve ćoj brzini od dopuštene. Zatim se brusovi moraju još izbalansirati kako bi se izbjegle vibracije koje negativno utje ču na alat, stroj i obradak.

Brusne ploče – lončasta i vretenasta

a) Pločasta brusna plo ča b) Prstenasta brusna plo ča c) Valjkasta brusna plo ča d) Obručna brusna plo ča e) Tanjurasta brusna plo ča f) Lončasta brusna plo ča g) Vretenasta brusna plo ča h) Brusna plo ča na dršku Brusne ploče se koriste isklju čivo na alatima sa pogonom bilo elektri čnim, akumulatorskim ili pneumatskim Srara brusilica na nožni pogon Kutna brusilica Pneumatska brusilica

Stolna brusilica sa plo častim brusovima

Akumulatorska ručna kutna brusilica


Ručna električna brusilica

Ivo Slade

Set hobby brusilica sa brusevima

76

Obrada materijala 6.5.5 Sastav brusne ploče Sve brusne plo če se u osnovi sastoje od dva materijala 1. zrnca za brušenje 2. vezivnog materijala

Prirodni korund je mineral, aluminijevog oksida Al 2O3

oblik

Kvarcni pijesak je silikatni mineral SiO 2. U prirodi se pojavljuje u više boja

Sredstva za brušenje (zrnca) mogu biti od prirodnih ili umjetnih materijala. Materijali za brušenje moraju imati dovoljnu žilavost i tvrdoću, kako bi oštrice zrnaca bile upotrebljive kao rezni alati i ujedno otporne protiv čestog loma prilikom obrade. Sredstva za brušenje Prirodna Umjetna Prirodni korund Karborund Šmirak Elektrokorund Kvarc Borkarbid Dijamant Bornitrid Vezivni materijal veže zrnca u jednu cjelinu. Kako postoje više vrsta zrnaca, tako postoje i više vrsta vezivnih materijala. Imamo organska i anorganska veziva.

Borkarbid je dijamantni puder

industrijski

dobiven

ORGANSKA Bakelit Šelak Guma

ANORGANSKA Kerami čka veziva Silikatna veziva Magnezitna veziva

Tvrdoća brusne ploče ovisi o čvrstoći vezivnog materijala i definira se kao otpor veziva protiv ispadanja zrnaca. Oznake za tvrdoću brusnih plo ča prikazane su u tablici: Šelak – prirodna smola dolazi naj češće u listićima koji se moraju topiti

Struktura bakelita – rane plastike polioxibenzilmetilenglikolanhidrid


OZNAKA Osobito meko Vrlo meko Meko Srednje Tvrdo Vrlo tvrdo Osobito tvrdo

Tvrdoća ( DIN ) A, B, C, D E, F, G, H I, J, K L, M, N, O P, Q, R, S T, U, V, W X, Y, Z

Struktura brusne ploče je karakteristika koja može pri istoj finoći i tvrdoći biti razli čita. Time ozna čavamo koli činu zrnaca i veziva u jedinici zapremine brusne plo če. Označava se vrijednostima od 1 do 14. Otvorena struktura je struktura sa visokom poroznoš ću. Zatvorena struktura je ona koja ima najmanju poroznost među zrncima. Ivo Slade

77

Obrada materijala

Oblik strugotine pri brušenju Oblik zrna kod brušenja je oktaedar, trapezoid, tetraedar i trostrana prizma, tj. nema prave oštrice. Kut prednje površine je jako negativan. Iz tih razloga strugotina se ne skida kao kod ostalih postupaka skidanja strugotine. Na mjestu obrade stvaraju se visoke temperature , materijal postaje plasti čan i to pomaže skidanju strugotine. Bez plastičnosti ne bi bilo mogu će skidati strugotinu. Strugotina ima oblik savinutog šiljka. Primjer iz kataloga za precizno vanjsko kružno brušenje Oblici brusnih plo ča

Tablica izbora brusnoe plo če Materijal obratka


Brus

Zrnatost

Ivo Slade

Tvrdoća

Struktura

Vezivo

78

Obrada materijala 6.6 Grecanje Precizna ru čna metoda obrade metala odvajanjem strugotine koja se koristi za to čnost i preciznost završne obrade. Grecanje omogu čuje odvajanje malih dijeli ća metala od površine ru čnim alatom specijalno na činjenim za tu obradu. Primjenjuje se za obradu visokopreciznih površina vodilica i saonica alatnih strojeva, alatnih površina, ravnih ploha, kružnih površina ležajeva od bronce,... Najčešća su tri tipa ru čnog alata za grecanje. Ručna grecala

- jednorezno grecalo - alat sličan dlijetu koristi se za grecanje ravnih površina najčešće za pripasivanje kod koje površina jednog dijela mora „savršeno“ pasati na drugu, kliziti jedna poo drugoj ili samo kao dekorativni dio

Osnovni oblici grecala

Primjena grecanja

- trokrako grecalo - alat koje se koristi za skidanje srha sa rupa i za grecanje čahura ležajeva koji su naj češće napravljeni od bronce ili nekih vrsta bijele kovine (legure za ležajeve)

- zaobljeno grecalo – alat za obradu dubokih blazinica ležaja

Fino obra đena površina stroja ručnom obradom - grecanjem Špecijalne izvedbe grecala

Staro grecalo iz 19. stolje ća


Ivo Slade

79

Obrada materijala Specijalne izvedbe grecala

Grecanje je jedina metoda koja može originalnu ravnu površinu jednog dijela stroja prenijeti na drugu sa velikom točnošću. Ostali načini obrade kao brušenje ili lepanje ne mogu prenijeti takovu to čnost na veliku daljinu (površinu).

Na slikama je prikazano grecanje dodirnig ravnih površina velikih numeri čkih alatnih Izgrecana poršina strojevma u Japanu.

Grecanje kliza ča

Danas se izrađuju i grecala sa električnim pogonom

Izgrecana površina I. tehnička škola TESLA

Ivo Slade

80

Obrada materijala Pitanja 1 uz poglavlje 6 1. Što je ručna obrada materijala odvajanjem čestica ? 2. Koji je osnovni oblika alata za obradu odvajanjem strugotine ? 3. Što je rezanje metala ? 4. Koji se alati koriste za rezanje matela ? 5. Kakav je rub odrezanog metala ? 6. Što je piljenje ? 7. Koja su osnovna gibanja alata kod piljenja ? 8. Kako se dijele alati za piljenje ? 9. Koja je razlika između lisne i ubodne pile ? 10. Kakvih ima listova pila ? 11. O čemu ovisi oblik zuba pile ? 12. O čemu ovisi razmak zuba pile ? 13. O čemu ovise kutovi zuba pile ? 14. Kako i zašto su izvinuti zubi pile (razvraćenje) ? 15. Čemu služe i kako se koriste tra čne pile ? 16. Objasniti razvraćenje kod kružnih pila (cirkulara) . 17. Od čega se izrađuju pile ? 18. Što je bušenje ? 19. Kakve rupe se izrađuju bišenjem ? 20. Objasniti predbušenje ? 21. Koje postoje vrste bušenja? 22. Što je svrdlo ? 23. Kako se dijele svrdla ? 24. Od čega se sastoje svrdla ? 25. Čemu služi držalo svrdla i kakvih ima ? 26. Što je radni do svrdsla ? 27. Objasniti dijelove konusnog vrha svrdla ? 28. Čemu služi utor svrdla i kojeg je oblika ? 29. Koji su tipični kutovi svrdla ? 30. O čemu ovisi izbor vršnog kuta i kuta nagiba spirale utora ? 31. Kako se izrađuje svrdlo ? 32. Zašto je svrdlo potrebno brusiti i kada ?


Ivo Slade

81

Obrada materijala Pitanja 2 uz poglavlje 6 1. Što je bušilica ? 2. Kakvik ima bušilica ? 3. Koje su vrste pogona ručnih bušilica i kjie karakteristike imaju? 4. Što je sve pribor ručne bušilice ? 5. Čemu služi pločica od tvrdog metala na spiralnom svrdlu ? 6. Kako se montira pločica od tvrdog metala u spiralnio svrdlo ? 7. Što su ravna svrdla i čemu služe ? 8. Što su zabušivala ? 9. Što je centralni uvrt i kako se izrađuje – karakteristike svrdla ? 10. Kako se odre đuje brzina okretaja svrdla ? 11. Što je turpija i čemu služi ? 12. Kako se turpija izra đuje ? 13. Što je zasjek i kakvih vrsta ima na turpijama ? 14. Kako se dijele turpije ? 15. Što se može turpijati i kojim alatima ? 16. Što je brušenje ? 17. Čime se može ručno brusiti ? 18. Kako se dijele brusna sredstva ? 19. Koje su vrste brusnih papira ? 20. Koji su alati za brušenje i kakve sve pogone mogu imati ? 21. Što su brusne ploče i kako se dijele ? 22. Koje se brusilice koriste s brusnim pločama ? 23. Koja su prirodna, a koja umjetna sredstva za brušenje ? 24. Kako se dijele vezivna sredstva kod brusnih ploča ? 25. O čemu ovisi tvrdoća brusne ploče i koje su vrste tvrdoća ? 26. Što je struktura brusne ploče ? 27. Kakva je strugotina kod brušenja ? 28. Što je grecanje ? 29. Koje su vrste alata kod grecanja najčešće ? 30.


Ivo Slade

82

Skripta - Obrada Materijala i - i Dio

Recommend Documents