Mechanical engineering | Materials expertise » Anyagismeret

BMF-KGK Műszaki Menedzser szak – Anyagismeret MaZs Technológia Azaz a gyártás technológiája, azzal foglalkozik, hogy hogyan és mivel gyártsunk. A technológiát csoportosítani az alapján lehet, hogy hogyan változtatják meg a helyzetüket és kapcsolódásukat az anyag részecskéi. 1. Alakítás: az alaktalan anyagból szilárd anyagot hozunk létre a részecskék egymáshoz kapcsolásával. Az alakítás kémiai vagy fizikai megmunkálással történik a) Öntés: ennél az alakításnál, keveset kell levenni később forgácsolással. A formáknak két nagy csoportja van: - bontható (osztható) formák: homokforma: agyag-homok forma; héjformázás: héjat öntenek egy munkadarabra, majd kettévágják és abba öntik a következőt; fémformák. - bonthatatlan (oszthatatlan) formák: centrifugál öntés: az anyag feldermed egy centrifuga oldalára (pl.: dugattyú készítésnél); precíziós öntés: ezzel nagy pontosságú formákat készítenek b)

Fémporkohászat: olyan ötvözet szerű anyagot lehet létrehozni, melyet ötvözéssel nem lehetne, tiszta munkadarabot lehet gyártani. A gyártás úgy történik, hogy a port sajtolják össze, a por közötti anyagot pedig később fel lehet tölteni például olajjal. - A fémporok előállítása mechanikai megmunkálással vagy rideg fémeknél összetöréssel (malomban) történik, kevésbé ridegeknél örvényárammal, porlasztással történik. - A sajtolása úgy történik, hogy a port egy üregbe rakják, majd alulról és felülről, két bélyeggel összenyomják. A munkadarab alakja így viszont kötött A munkadarab sűrűsége a sajtoló erő függvényében változik. A sajtolás után a munkadarabot hőkezelni kell, ami egy 1000-1100ºC hőkezelést jelent, 0,5-10 órán át. Az anyagot még korrózió védeni kell, olajjal szokták átitatni. A ρ=5,5-7,8 kg/dm3 2. Képlékeny alakítás: ilyenkor a részecskék egymáshoz kapcsolódása nem változik, csak a

munkadarab alakja. Képlékeny, ha a folytonossága megmarad a megmunkálás alatt Rideg, ha az alakítás alatt eltörik vagy elszakad. Ez a hőmérséklet, feszültségi állapot, és a megmunkálás sebességétől függ. Megkülönböztetünk meleg és hideg alakításokat Csoportosításuk: 1. a) Kovácsolás: sokszor adunk rövid energiát a munkadarabnak Van szabad kovácsolás (amit a filmekben is látunk), és van, amikor zárt üregben ütik a munkadarabot. b) Sajtolás: hosszú ideig van energiaközlés a meleg munkadarabra. 2. Hengerlés: ilyenkor lemezeket hoznak létre A hengerek behúzzák a munkadarabot A meleg hengerlésnél a lemez felülete érdes lesz, ilyenkor még áthúzzák 1-2 szer hidegen is, hogy sima legyen. (Amikor a teljes munkadarab átmegy egyszer, azt úgy hívjuk, hogy szúrás) Hengerléssel hoznak létre ívvasat vagy L vasat, de a vasúti síneket is. (vagyis az alakos anyagokat) 3. Rúd és dróthúzás: egy szerszámon áthúzzák az anyagot

Beszélhetünk patentírozásról, ami a felkeményedés csökkentő hőkezelés. Az anyagot felhevítik 1200ºC-ra majd gyorsan lehűtik 400500ºC-ra és egy 500º-os ólomfürdőn áthúzzák 1 BMF-KGK Műszaki Menedzser szak – Anyagismeret MaZs 4. Lemezalakítás: a) lemezkivágás: pl: pénznél, egy bélyeggel kivágják egy lemezből a formát b) mély húzás: csésze szerű anyagot lehet vele kapni. c) mélynyomás: egy cső szerű forgó munkadarabnak az oldalát nyomják be. 5. Különleges alakítások: a) robbantásos alakítás: egy folyadékkal teli medencébe a szerszám elé teszik a munkadarabot, majd a folyadékban robbantanak, a hullámok hatására a munkadarab a szerszámra simul. b) szikrakisüléses alakítás: nagy potenciálkülönbséget hoznak létre a szerszám és a folyadékkal töltött edény között, majd a szikra hatására a folyadék gőzzé válik, és felnyomja a lemezt a szerszámba. 3. Anyagszétválasztás: a részecskék közötti

kapcsolatot helyileg szakítjuk meg a) Forgácsolás: alak és mérethelyes munkadarabot hozunk létre, illetve a felületi minőséget lehet vele változtatni. Résztvevő elemek: munkadarab, szerszám, szerszámgép, forgács A szerszám és a munkadarab mozgása adja a forgácsoló mozgást. - főmozgás: a forgács leválasztás irányába eső mozgás. · folyamatos forgómozgás · egyenes vonalú mozgás folyamatos szakaszos - végezheti a munkadarab - végezheti a szerszám - mellékmozgások: amely a forgács keresztmetszetét befolyásolja: ∙ fogásvétel: beállító mozgás (rajzon az „a”) ∙ előtolás (rajzon a „b”) A szerszám főéle, amely a munkadarabbal érintkezik. Forgács: a sebességtől és az anyagtól függ. - töredezett: ha rideg az anyag, vagy ha az anyag képlékeny de a sebesség kicsi. - folyamatos forgács: képlékeny, nagy sebességű megmunkálásnál. A keletkezett erőt a mozgások irányában bontják szét a számításkor: -

főirányú - fogásmélység irányú - mellékirányú 2 BMF-KGK Műszaki Menedzser szak – Anyagismeret MaZs A keletkezett hő: a végzett mechanikai munka hővé válik, amit a munkadarab, a szerszám, és a forgács vezet el. Forgács 60-70%, szerszám 10-20%, munkadarab néhány % Hűtésre folyadékot használnak (pl.: szappanos víz) a.1) Esztergálás: a legismertebb forgácsolási fajta Az esztergakés egyélű, határozott élgeometriával rendelkezik. Azokat az esztergagépeket, melyek több szerszámot képesek egyszerre benntartani, revolver esztergának nevezzük. - dob revolveres - torony revolveres a.2) Köszörülés: abrazív megmunkálás (ismeretlen az élgeometria, és sok megmunkáló él van) Simítómegmunkálásnak szokták alkalmazni, a kemény szemcséket egy kötőanyagba ágyazzák, ez a műkorund (SiC, BaC). A fogásmélység: f=0,005 mm - Hosszköszörülés (palástköszörülés): a köszörű és a munkadarab ellentétesen forog, így nagy a

forgácsolási sebesség. - Beszúró köszörülés: - Csúcs nélküli köszörülés: olyan tengelyeket munkálnak meg vele, ahol nagy az l/d viszony. a.3) Gyalulás: a hozzáfutás, kifutás, és a visszahúzás felesleges mozgásnak tekinthető a.4) Vésés: olyan széles lesz a horony, amilyen a kés a.5) Marás: többélű, de határozott élgeometriájú szerszámmal végzik Kétféle megmunkálás van: - palástmarás: a forgácsolóélek a szerszám palástján helyezkednek el. Van egyirányú és ellen irányú. A forgácsoló szerszám végzi a forgó mozgást A főmozgás folyamatos forgómozgás, melyet a szerszám végez. Az előtolás folyamatos, egyenletes, melyet a munkadarab végez. Ezt sík felületek megmunkálásához szokták használni Egyirányú: a fogaknak hirtelen nagy erővel kell dolgozniuk, majd egyre gyengébbel. A hirtelen nagy erő lökésszerű terhelést ad a szerszámnak. A szerszám leszorítja a munkadarabot. Ellen irányú: a fogaknak

eleinte kisebb erővel, majd egyre nagyobbal kell dolgozniuk. Ez folyamatosan növekvő terhelést jelent a szerszámnak. A szerszám kifelé emeli a 3 BMF-KGK Műszaki Menedzser szak – Anyagismeret MaZs munkadarabot. - homlokmarás: sík felületek megmunkálásához alkalmas. a.6) Üregelés: alakos furatfelület kialakításához alkalmazzák, vagy húzó- vagy nyomószerszámként alkalmazzák. a.7) Automatizált forgácsolás (CNC) ---> gyakorlat a.8) Különleges megmunkálások: - szikraforgácsolás: fémes anyagok megmunkálásához alkalmazzák, ahol a szikra eróziós hatását használják ki. A nagy potenciálkülönbség miatt szikra keletkezik. A nagy feszültséget pedig szaggatni kell (pl: kondenzátorral), hogy folyamatos szikra legyen. A petróleummal teli medencében a szerszámot lassan engedik lefelé, és ez beleégeti a saját alakját, közben a petróleumot keringetni kell. Ezt az eljárást jól lehet alkalmazni a nagy keménységű fémek

megmunkálására. Kivágásnál: a munkadarabon áthúzott drót irányításával lehet kivágni a kívánt munkadarabot. A szerszám réz vagy wolfram, amely a a kivágás közben kopik. b) Ultrahangos megmunkálás: a szerszám ultrahangon rezeg (16 kHz felett), a vízben felkevert részecskék pedig megmunkálják a munkadarabot. A rezgést magnetostrikciós elven hozzák létre (mágneses térben a térerő változás a frekvencia felével történik). A mágneses térerő hatására a vasmag hossza változik. A koncentrátor erősíti a hosszváltozást A szerszám alakja belemásolódik a munkadarabba. Ezzel a módszerrel olyan munkadarab is megmunkálható, ami vezető, de használják pl.: felülettisztításra is c) Fotómaratás: használják kis méretű lemezalkatrészek bonyolult alakzatának kialakítására, ahol mindkét oldalra felrajzolják a védőréteget (pl.: mikrókapcsolóknál) A problémája a védőréteg alámaródása. Felületi érdesség: a külső

rezgéseket átveheti a gép, és így hullámos lehet a munkadarab (pl.: esztergálásnál). A gép kristályrácsokat tép ki A felületi érdesség mérőszáma a Ra A megmunkált felületre merőleges metszetet készítenek és azt mikroszkóppal vizsgálják. Az x tengely alatti területek összege = a tengely felettivel. Az x tengely alattit a felsőbe tükrözik Majd megrajzolják azt a téglalapot az x tengely pozitív részébe, amely területe egyezik a pozitív l 1 területekével. Ra = ∫∣y∣dx l 0 Alakhibák: - hengerességtől való eltérés 4 BMF-KGK Műszaki Menedzser szak – Anyagismeret MaZs - síklapúságtól való eltérés Elhelyezkedések hibái: - párhuzamosság - merőlegesség - szöghibák Gyártási sorozat: egy beállítással készült munkadarabok összessége. Gyakoriság: egy méretből hány darab készült el. Eloszlás görbe: Laza illesztés: Szoros illesztés: Tűrésmező nagysága: meghatározza a - munkadarab nagysága -

gyártógép minősége tűrés: T =const gép x i munkadarab imdb meghatározása: D<500 D=[mm] 3 i=[µm] ez az 500 mm átmérő alatti munkadarabnál i =0,45  D 0,001 D constgép meghatározása: IT1, IT2,.,IT22 ahol az 1 a legpontosabb, 22 a legpontatlanabb 0 1 n−1 6−1 5 5 5 5 T =10 i mdb 1.  10 2  10 n  10 pl. IT6   10 Elhelyezkedés (névleges mérethez): a tűrésmező egyik határértéke 0, tehát rajta van a névleges méreten, akkor azt h-val jelölik. Tengelyszerű alkatrészek tűrését kisbetűvel jelölik, furatszerűeket pedig naggyal. Ha a betű az abc elején helyezkedik el akkor laza az illesztés, ha a h után akkor szoros. Felületi tisztító és minőségjavító eljárások: 1. koptatódobozos csiszolás: zárt, körbe forgatható dobba (mint a mosógép) homokot raknak, és mellé a munkadarabot. A forgás közben megtisztul a munkadarab Nagyobb alkatrészeknél a homok helyett nagyobb szemcséket szórnak. A

hibája, hogy az éleket is koptatja 2. Szemcseszórás szórópisztollyal: a becsapódó szemcsék lemarják a szennyeződést A pisztolyt folyamatosan mozgatni kell, hogy ne csak egy felületen érje. 3. Elektrokémiai felülettisztítás: a munkadarabot az anódra kötik, a szennyeződések pedig az elektrolitba vándorolnak. A felületi érdességet is javítja, mert ahol a legérdesebb az anyag, ott a legnagyobb az áramsűrűség. 4. Elektronsugaras és lézersugaras megmunkálás: jól irányíthatóak: elektronmágneses terelőlemezekkel és optikai rendszerekkel (lencsék). Nagy energiát képviselnek, kis felületen hatnak, alkalmasak akár gyémántmegmunkálásra, 5 BMF-KGK Műszaki Menedzser szak – Anyagismeret MaZs furatkészítésre. Az elektronsugár csak vákuumban használható míg a lézer bárhol Becsapódáskor az energia elgőzölögteti az anyagot. 4. Kötések: alakos vagy alaktalan anyagot használunk oldható vagy oldhatatlan kötés létrehozására

- oldható kötések - oldhatatlan kötések (csak valamely anyag tönkretételével oldhatjuk fel) anyaggal záró kötések alakkal záró kötések erővel záró kötések ∙ létrehozható saját anyaggal (pl.: két lemez összehajlítása) ∙ létrehozható külön anyaggal (pl.: forrasztás) Forrasztás: villamos célra létrehozott kötés. Fontos, hogy a kötés keresztmetszete mindig nagyobb legyen mint az összekötendő keresztmetszetek. A forrasztás hő hatására jön létre Egyszerű és megbízható, valamint gazdaságos technológia. Amíg a hegesztés az alapanyagok olvadáspontja fölött történik, addig a forrasztás az olvadáspontjuk alatt. Megkülönböztetjük a: - kemény forrasztás T>450˚C - lágy forrasztás T<450˚C A forrasztás mechanikailag is rögzít. A műveletben részt vesznek: összeforrasztandó anyagok, forraszanyag, folyasztószer. A folyasztószer: feladata, hogy az összekötendő felületeket oxid mentesítse, a forraszanyagban

pedig ne maradjon. - gyanta alapú folyasztószerek: · víztiszta gyanta: leggyengébb fajtájú, melyet a fenyő gyantájából párolnak. · mérsékelten aktivizált gyanta · erősen aktivizált gyanta: csak felhevített állapotban alkalmazható - szerves folyasztószerek: később a felületről el kell távolítani - szervetlen folyasztószerek: főként a kemény forrasztásnál alkalmazzák (ammónium, horganyklorid) Forraszanyag: alacsony olvadáspontú, jól beötvöződik, szilárd kötést hoz létre, hőtágulása közel azonos az összekötendő fémekkel, jó villamos vezető, jó a hővezető képessége. Az elektronikában az ón 60%, ólom 40% ötvözetet használják, melynek olvadáspontja 181ºC-nál van, valamint jól nedvesíti a felületet. A mikroelektronikában gyakran alkalmaznak indiumot, amivel könnyebben beötvöződik. Az antimon jó szilárdságot kölcsönöz, de magasabb az olvadási hőmérséklete. Ezüst forrasztásához ezüsttel ötvözik a

forraszanyagot. Nem előnyös ha a forraszanyagba arany kerül, mivel, rideggé teszi a kötést, valamint a vas sem, mivel rideg és forraszthatatlan lesz. A forraszanyag kivitelezése huzalként vagy pálcaként, tömbként esetleg fóliaként vagy lemezként, forrasztókrémként, vagy műanyag csőben gyűrűként (zsugorcső). Villamos célú mechanikai kötések: a) csavarkötés: pl.: konnektornál b) sajtolt kötés: pl.: autók elektronikájában c) rácsavarásos (wire-wrap) kötés: kis átmérőjű tömbökre vezetéket csavarnak, ami ráforrad az erők hatására. 6 BMF-KGK Műszaki Menedzser szak – Anyagismeret MaZs d) termi-point kötés (papucsos): pisztollyal a vezetéket a kivezetésre rögzítik. Hegesztett kötések: ilyenkor koncentrált hőhatás éri az anyagot (villamos energia, lánghegesztés). Az erőhatással a kötésnél képlékeny állapotba hozzuk (mechanikai energia, ultrahang) Villamos hegesztés: - ívhegesztés - tompahegesztés: ha a két

anyag között kialakul az ív, akkor összenyomják. 5. Felületkezelő megmunkálások: Bevonás: mechanikai, fizikai, vagy kémiai beavatkozással. Az eredeti felület tulajdonságait megváltoztatják. - fémbevonat: a) galvanizálás: ilyenkor az eredeti anyag is fém b) fémolvadékba mártással: főként fém alapra történhet az olvadási hő miatt c) fémszórással történő bevonás d) szigetelő anyaggal történő bevonás: szerves (műanyag), vagy szervetlen (festék) pl.: folyékony műanyagba mártják vagy festékbe, vagy ecsettel, szórással felviszik. - Galvanizálás: elektrolit fürdőbe vezetnek egyenáramot úgy, hogy a munkadarabot a katódra kötik. Az elektrolit a bevonó anyag sója A fémlerakódás az érdesebb helyeken vastagabb (króm alá raknak rezet). Nem villamos módszerrel réz, arany bevonatot készítenek, az oldatba merítik az anyagot, ez egyenletes de vékony réteget alkot. 6. Anyagtulajdonság megváltoztatása Nyomtatott lap gyártás:

merev nyomtatott lap: a szigetelő szilárdsága nagy – hajlékony (pl.: digitális fényképezőkben) van: – 1 rétegűből 1 oldalas és kétoldalas – többrétegű nyomtatott lap elkészítés szerint: – kémiai módszerrel készülő – maratott technológiával készülő – galvanizálással készülő – mechanikai technológiákkal készülő (kivágással, fémszórással, sajtolással) – Egyoldalú nyomtatott huzalozású lap készítése: – maratással: fotózással vagy szitázással – galvanizálással: 1. vegyi réteg felvitele 2. galvánálló réteg felvitele 3. galvanizálás (megvastagítják a rézréteget) 4. eltávolítják a rezisztet 7 BMF-KGK Műszaki Menedzser szak – Anyagismeret – 5. maratás átültetéses módszer: 1. Egy hordozó fémrétegre rajzolásos módszerrel felviszik a hálózatot, oda, ahova nem kell fém 2. galvanizálják 3. rezisztet eltávolítják 4. ragasztót visznek fel 5. szigetelő lapot erősítenek rá 6.

sajtolás vagy a ragasztó kikeményítése 7. a hordozó fém eltávolítása Alkalmazott átkötések a kétoldalas nyák -nál: – mechanikus átkötés:egy huzaldarabbal összeforrasztják csőszegeccsel: tölcsérperemes csőszegeccsel fogják össze Nyomtatott lap gyártás: 1. egy kétoldalas fóliázott szigetelőlemezből indulunk ki 2. Furatok elkészítése 3. furatok tisztítása, réz bevonat kerül a furatba (kémiai vagy mártó eljárással) Itt kettéválik a technológia – panel galvanizálás: Teljes lap galvanizálása (réz bevonat) ahol nincs vezeték, oda galvánálló rezisztet visznek fel marásálló bevonattal látják el (galvanizálással viszik fel) rezisztet eltávolítják maratás – rajzolat galvanizálás: (itt kevesebb rezet kell felvinni, ezért olcsóbb lesz) védő rezisztet visznek fel, ahol nem lesz vezetékhálózat galvanizálják rézzel marásálló réteg felvitele reziszt eltávolítása maratás 4. 5. 6. 7. 8. 4. 5. 6. 7. 8.

Többrétegű: – szerelőfuratos megoldás: a lapokat egymásra teszik – – – MaZs átfémezett furatos: egymás felett helyezkednek el azok a helyek, melyeknek egymással kapcsolatba kell kerülni keményre forrasztott csőszegecses átkötés felépítéssel történő: egyenként készítik el a lapokat, és úgy helyezik egymásra · átültetéssel: 1. szerelőlapra reziszt felvitele, ahova nem kell a vezetőhálózat 8 BMF-KGK Műszaki Menedzser szak – Anyagismeret 2. szabadon maradt helyekre fémréteg felvitele 3. szigetelőréteg felvitele szitázással, kivéve az átkötések helyére 4. átkötések feltöltése fémmel az előző lépések ismételgetése attól függően hány lap kell 5. szerelőlap eltávolítása · Beck-féle eljárás: egyoldalú folírozott lemezből indulunk ki, 1. átkötések helyeit levédik reziszttel 2. maratás, ahol csak félig marják le a rézréteget 3. újabb reziszt felvitele, ahol meg kell maradnia a hálózatnak 4.

maratás most már teljesen 5. rezisztek eltávolítása 6. szigetelővel feltöltés az átkötés magasságáig 7. fémmel való bevonás és ezek ismételgetése. 9 MaZs