2. zh feladatgyűjtemény 1. 1 – Mit ért hideg térfogatalakítás alatt? Foglalja össze a fő jellemzőit! Hideg térfogatalakítás során a feldolgozandó előgyártmányt egy többé-kevésbé zárt üregbe tesszük, és több oldalról nyomás alá helyezzük. A nyomás hatására az anyag egyrészt kitölti az üreget, másrészt kifolyik az üreg nyílásain. Mind az üregben maradó, mind az onnan kifolyó anyagrészek a gyártmány részét képezik, így a folyamat során hulladék elméletileg nem keletkezik. Az alakváltozás során bekövetkező fizikai keményedés jól használható a munkadarab szilárdságának növelésére. Hidegalakítás során az előgyártmány alakítása az anyagának rekrisztallizációs hőmérséklete alatt történik. 1.2 – Sorolja fel az alapvető hideg térfogatalakító eljárásokat! Zömítés - Fejezés; Redukálás; Falredukciós mélyhúzás; Előre-, Hátra-, Kombinált folyatás; Dombornyomás – Kalibrálás 1.3 – Milyen korlátai vannak a hidegzömítésnek, fejezésnek? A fenti két művelet végrehajtásának két korlátja van:
Az anyag alakváltozó képessége (repedés elkerülése érdekében nem szabad túllépni):
Alaki korlát: a stabilitás elvesztése rugalmas állapotban (kihajlásveszély zömítéskor)
Ha ezt a határszámot átlépi az arány, akkor előzömítésre van szükség (egyszeri előzömítés, ha:
, kétszeres előzömítés, ha:
).
1.4 – Határozza meg a zömítés erőszükségletét Kudó és Coulomb súrlódás feltételezésével! A zömítés erőszükséglete:
Kudó súrlódás szerint a zömítés során nyomáseloszlás lineáris, így az erőszükséglet: , ahol
a
az alakítási ellenállás
Coulomb súrlódás szerint a zömítés során a nyomáseloszlás exponenciális, így az erőszükséglet sorbafejtés után kapható meg:
ahol: Ebben az összefüggésben a az alakváltozás során nem:
a térfogatban állandó,
1.5 – Mit ért redukálás alatt? Milyen korlátai vannak az eljárásnak? A redukálás az a művelet, melynek során egy prizmatikus rúdalakú előgyártmányt egy szűkülő csatornán keresztülnyomva egy olyan testet állítunk elő, melynek egy nagyobb keresztmetszetű fejrésze, és egy valamivel kisebb keresztmetszetű szárrésze van. Redukálás maximum 10% átmérőváltozás esetén valósítható meg. Redukálás csak akkor történik, ha csak a szűkülő csatornában áthaladó anyagrész van csak képlékeny állapotban. Ha az előgyártmány fejrésze is képlékenyen alakváltozik, akkor a fejrész zömül, ezt el kell kerülni. A másik feltétel, hogy a fejrész, mint nyomott rúd, ne hajoljon ki, ehhez a korábban a zömítésnél is alkalmazott szintén fennáll a kihajlás veszélye.
arányszám a mérvadó. Ha túl nagy a redukálás kúpszöge,
1.6 – Hasonlítsa össze a redukálást és a hátrafolyatást! Milyen hasonlóságok és különbségek vannak? Hátrafolyatás:
Redukálás:
1.7 – Rajzoljon fel vázlatokat hidrodinamikus kenés alkalmazására rudak húzásánál!
1.8 – Foglalja össze a lépésterv készítés alapelveit! Mutasson példát azok alkalmazására!
Első alapelv: A munkadarab az alakítás során lehetőleg minden pontjában közel azonos képlékeny alakváltozást kapjon. Ha ez teljesül a termék közel homogén, a folyásgörbe egyenlete által meghatározott folyáshatárú lesz. Második alapelv: Az egyes lépéseken belül az alaki és anyagi korlátok betartása. Harmadik alapelv: Az egyes lépéseknél megengedett erőhatások korlátozottak (szerszámanyagok terhelhetősége, előfeszítő gyűrűk – max. 2 db – alkalmazása), emellett a szerszámhelyek kötött mérete és a lépések korlátozott száma is befolyásolja a lépésterv felépítését.
1.9 – Ismertesse a hidegalakító technológiák tervezésének fő lépéseit!
Előkészítés: Az alakítás során létrejövő nagy nyomások miatt nagy a szerszám és a munkadarab érintkezési felületein az összehegedés veszélye, emiatt a munkadarabot hő- és felületkezelni kell, valamint az összehegedés elkerülése érdekében az érintkező felületek közé elválasztó anyagot kell bejuttatni. Hőkezelés: A lehető legkisebb alakítónyomás elérése érdekében a munkadarabot ki kell lágyítani. Ügyelni kell arra, hogy lágyításkor a szemcseméret nő, amely az alakítás során a szerszámmal nem érintkező felületeken „narancsosodást” (a felületi érdesség nagymértékű növekedését) okoz – míg ha az anyag nincs eléggé kilágyítva, azaz túl finomszemcsés az anyag, akkor nagyon kemény lesz, túl nagy nyomás kell az alakításához.
A szemcseátmérő meghatározására szolgál a Hall-Petch egyenlet:
ahol: a képlékeny alakváltozás megindításához szükséges feszültség a diszlokációk mozgásának megindításához szükséges feszültség a keresett szemcseátmérő az anyagra jellemző felkeményedési koefficiens (anyagjellemző) A szerszámmal nem érintkező felületeken mérhető felületi érdesség hidegalakítás során:
Felületi előkészítés (acélok esetén):
Elválasztó anyag a szerszám és a munkadarab közé: Általában foszfátozás, színes és könnyűfémeknél kenőanyag is lehetséges. Darabolás
1.10 – Rajzolja fel a hátrafolyatás sémáját többszörösen előfeszített alakító gyűrű és alakító bélyeg alkalmazásával! Mi az előfeszítés szerepe? Az előfeszítő gyűrű az aktív szerszámelemre oldalról plusznyomást vezet be, ezáltal javítja annak tulajdonságait, nyomástűrését.
(Nagyon vázlatos ábra, ilyen kicsi alkatrésznek ennyi előfeszítő fölösleges, szóval zh-n ne ilyet rajzoljatok, ha netán ezt kérnék . Ja és elnézést kérek, hogy a sraffozás nem egyenletes! )
1.11 – Fogalmazza meg a süllyesztékes kovácsolás elvét! Süllyesztékes kovácsolásnak azt a nagyrészt meleg térfogatalakítási eljárást nevezzük, amely során a tömbalakú előgyártmányt nyomással (kvázistatikusan) vagy ütéssel arra kényszerítjük, hogy felvegye az előre kialakított, többnyire két félre osztott üreg alakját. 1.12 – Határozza meg a szabadalakító kovácsolás fő jellemzőit! A munkadarab minősége a kovács szakmunkás hozzáértésétől függ (ellentétben a süllyesztékes kovácsolással, ahol a minőséget a süllyeszték és a technológiai környezet határozza meg). Sok az univerzális szerszám, míg ritka a célszerszámok alkalmazása. A kovácsnak a kovácsoló gép környezetében nagy szabad térre van szüksége, míg a süllyesztékes kovácsolás esetén csak a szerszámfelek pontos összevezetésére kell ügyelni. Szabadalakító kovácsolással egyedi vagy kissorozatú kovácsolt előgyártmányokat szokás gyártani, melyhez sok idő és nagy szaktudás szükségeltetik. 1.13 – Foglalja össze a süllyesztékes kovácsolás technológiájának főbb lépéseit!
Méretre darabolás (ráhagyással) vágással, töréssel forgácsolással Középfrekvenciás indukciós hevítés (minél nagyobb a frekvencia, annál kevésbé hatol be az anyagba az áram) A szálirányok beállítása az alakításnak megfelelő irányba előalakítással/anyagelosztással. Ha a szálirányok, a szálszerkezet nem a leendő terhelés irányába állnak, esetleg a kovácsolás során megbontódnak, akkor a minőség és a mechanikai tulajdonságok csökkennek. Ezt el kell kerülni, mivel a kovácsolt darabok, gépelemek a legnagyobb ciklikus és dinamikus terhelésű helyekre kerülnek beépítésre. A geometriaváltozások helyén kovácshengerléssel megoldható lokális térfogatváltozások kialakítása (pl. beszúrások) Előalakítás: Kész előtti méretek kialakítása (akár több lépésben is), nagyobb oldalferdeségekkel, forgácsolási ráhagyásokkal Készre alakítás: történhet sorjával, vagy sorja nélkül, nyitott vagy zárt szerszámban is. Sorjázás Kalibrálás Hőkezelés Revétlenítés, minőségvizsgálat
1.14 – Foglalja össze a kovácshengerlés feladatát és készítsen vázlatot a megvalósításról! Feladata, hogy egy kovácshenger felületére felvitt alakító üreggel (üregekkel) a munkadarabon lokális térfogatváltozásokat alakítson ki. A kovácshengerlés a hengerlés és a süllyesztékes kovácsolás kombinációja. Célja a kiinduló anyag nyújtása és bizonyos alakadás. Az alakítást két együtt dolgozó, ellentétes forgásirányú henger végzi. A két kovácshengerre süllyesztékes szerszámokat, ún. szegmenseket erősítenek, amelyek általában a hengerkerület felét foglalják el. A hengerek átmérőjét az alakítandó hosszúság határozza meg. A kovácsdarabot akkor vezetik a szegmensek közé, amikor azok egymástól eltávolodnak. A hengerek forgásiránya olyan, hogy a közéjük ütközőig betolt munkadarabot annak alakítása közben a kovács felé visszatolják.
1.15 – Ismertesse a sorja szerepét és készítsen vázlatot a különböző sorjacsatornakialakításokról! A sorja a két süllyesztékfél közötti hézagba folyó anyag, mely kiegyenlíti a darabolt előgyártmány térfogatszórását, valamint az ún. sorjareakció kapcsán szabályozza az üregben lévő nyomást és ezzel az üregtöltés (a sarkok kitöltésének) folyamatát.
1.16 – Rajzolja fel a vízszintes kovácsológépen történő alakítás sémáját és foglalja össze az eljárás előnyeit!
1.17 – Ismertesse a hosszú tömör vagy üreges, pontos, tengelyszerű alkatrészek pontos előállítási eljárásait! Körkovácsolással:
Meleg és hidegalakításra egyaránt alkalmas technológia. A görgők között elforgó verőbetét percenként 1800-3900 ütést mér a középen elhelyezett, alakítandó rúdra. Finomkovácsolással: Forgó munkadarab esetén körkeresztmetszetű, álló munkadarab esetén sokszögkeresztmetszetű késztermék állítható elő ezzel a technológiával. Az alakváltozás mértéke kicsi, és a munkadarab felületére korlátozódik.
1.18 – Sorolja fel a fémlemezek vastagság szerinti csoportjait és ismertesse az egyes lemeztípusok gyártási technológiáit!
1.19 – Miért alakul ki az anizotrópia a lemez gyártása során? Hogyan jellemezzük a lemezanyag anizotrópiáját? Hideghengerlés hatására a szemcsék megnyúlnak és elfordulnak, így a lemez anizotróppá válik, azaz mechanikai tulajdonságai nem azonosak minden irányban. Lemezek (
anizotrópiáját
a
Lankford-számmal
1.20 – Foglalja össze a finomlemezből készülő alkatrészek főbb jellemzőit!
jellemezzük
1.21 – Értelmezze a kivágás és a lyukasztás fogalmát, használjon ábrát is a különbség érzékeltetésére! Kivágás a lemezalakító művelet, ha a terítékből kivágott darabot használjuk fel közvetlenül, vagy további műveletek céljaira. Lyukasztás a lemezalakító művelet, ha a kivágott darab a hulladék (vagy az egy másik gyártmány terítéke esetleg) és a fennmaradó terítéket használjuk fel közvetlenül vagy további műveletek céljából.
1.22 – Rajzolja fel a vágásra jellemző erő-elmozdulás diagramot! Tüntesse fel az egyes tartományokat!
1.23 – Ábra segítségével ismertesse az alátét készítésére alkalmas sorozatszerszám fő szerkezeti jellemzőit!
1.24 – Ismertesse a finomkivágás elvét és mutassa be a konstrukciós kialakítás vázlatát!
Finomkivágás esetén a lemezt felülről egy ékgyűrű egy alsó gyűrűre rászorítja, így megakadályozza annak elmozdulását saját síkjában, majd két bélyeg rászorít a lemezre, ekkor hidrosztatikus nyomás alakul ki. A két bélyeg egyidejű és egyirányú elmozdulásakor csak a vágandó (bélyegek által nyomott) felületen tér el a nyomás a hidrosztatikustól, így csak itt alakul ki képlékeny alakváltozás. A nagy hidrosztatikus komponens miatt nagy alakváltozás valósítható meg az anyagban törés nélkül. A folyamat addig tart, amíg az ékgyűrű hatása érvényesül, ekkor a lemez átszakad. A vágott felület sima és merőleges a lemez síkjára, de az egyik szélén az átrepedésnek megfelelő, a lemezvastagság 10%ánál nem vastagabb csík, mint alakhiba látható marad.
1.25 – Határozza meg a mélyhúzás fogalmát, vázolja fel az alakítás megvalósítására szolgáló szerszámot! A mélyhúzás egy olyan technológiai folyamat, amelynek során egy sík lemezből, főleg húzó igénybevétellel üreges testet alakítunk ki. Az alakítás során a térfogat végig állandó, a falvastagság közel állandó, kis anyagtöbblettel számolni kell.
1.26 – Mutassa be a ráncképződés folyamatát mélyhúzásnál! Hogyan lehet ezt megakadályozni? A tárcsa előgyártmány síkjában ébredő tangenciális feszültség (nyilakkal jelölve) a sraffozással jelölt anyagtöbbletet nyomott rúdhoz hasonlóan ki szeretné hajlítani, hullámosítani. Ennek megakadályozására ráncgátló gyűrűt lehet használni, amelynek segítségével, ha a lemez terítéket megfelelő nyomással az alsó gyűrűre szorítjuk, akkor elkerülhető a ráncosodás (túl nagy ráncgátló nyomás esetén szakadás, túl kicsi nyomás esetén ráncosodás léphet fel).
1.27 – Foglalja össze a mélyhúzáskor fellépő hibákat!
1.28 – Ismertesse a hidromechanikus mélyhúzás elvét! Mivel a lemezt a nagy húzófeszültség gyorsan kimeríti (elfogy az alakváltozási tartaléka), ezért a nyomófeszültséget jobban szereti. A hydroforming (hidromechanikus mélyhúzás) pont ezt használja ki, azaz az alakváltozott lemezt alulról hidraulikafolyadékkal „megtámasztja”, a ráncosodás elkerülésére pedig beépített ráncgátló gyűrűt alkalmaz. Mivel a ráncgátló erő a mélyhúzási folyamat során változik, ezen ráncgátló gyűrűk a modern gépekben már több darabból állnak, így a ráncgátló erő az alakítás során tetszőlegesen változtatható/beállítható.
1.29 – Milyen mechanikai hatások figyelembe vételével határozható meg a mélyhúzás erőszükséglete? A mélyhúzás erőszükséglete áll: a radiális folyás erőszükségletéből (a bélyegre feszülő, függőlegesen lefelé folyó anyag folyásának erőszükséglete), a ráncgátló hatásából (a ráncgátló nyomásából adódó súrlódás okozta erőszükségletből), a lekerekítésen áthaladó anyag súrlódásából adódó erőszükségletből, valamint a kötélsúrlódásból adódó erőből (az alakváltozó lemez külső sugarán nem ugyanakkora feszültség ébred, mint a lekerekítés után folyó anyagban, és ez nem a lekerekítésen történő súrlódásból adódik). Azt mondta, hogy itt most nem a képletekre lesz szüksége, hanem erre a pár sorra! 1.30 – Mi a traktrix görbe, és mi a szerepe mélyhúzásnál? A traktrix görbe egy olyan görbe, amelynek adott pontjából a függőleges tengelyhez húzott érintőjének hossza állandó értékű. Traktrix görbe szerint kimunkált húzógyűrű esetén ráncgátló gyűrű alkalmazása nélkül is lehetséges ráncmentes termék előállítása, akár vékony lemezből is. Az alakítás traktrix görbe alkalmazása esetén megcsúszásmentes. 1.31 – Ismertesse a mélyhúzás lépéstervezését! Mutassa be egy egyszerű csészeszerű alkatrész terítékének és alakítási lépésszámának meghatározását!
Figyelem! A jobb oldali diában apróbb hiba található, mégpedig módosítva:
1.32 – Vázolja fel a falredukciós mélyhúzás elvét!
1.33 – Elemezze a hajlítás alakváltozási állapotát sík alakváltozást feltételezve! Sík alakváltozási állapotnak tekinthető a hajlítás, ha a lemez .
Ahol:
így:
1.35 – Hogyan lehet a hajlítási alakhibákat elkerülni? (1.34 – es kérdés nem volt!)
(A képletek talán kihagyhatók, a lényeg hogy a húzóerő szuperponálást leírjátok!) 1.36 – Mit hívunk visszarugózásnak? Hogy lehet hatását megszüntetni, csökkenteni?
Hatása csökkenthető, megszüntethető túlhajlítással (megfelelően kiszámolva a visszarugózást követően a kívánt alakra áll be a lemez), hajlítást segítő matricával, vasalással.
1.37 – Hogyan lehet a szakítóvizsgálat eredményét a minimális hajlítási sugár meghatározásához használni? A szakítóvizsgálat eredménye:
ebből átalakítva a törésre:
ahol , ezekből az alábbi egyenlet segítségével számítható a minimális hajlítási sugár (s a lemez falvastagsága):
1.38 – Ismertesse a hosszvarratos acélcsőgyártás technológiáját! Hosszvarratos acélcsöveket lemezből a folyamatos hajlítási technológia segítségével lehetséges gyártani, amelynek során a lemezt minden lépésben egy kicsit jobban hajlítják meg az előző állapothoz képest, így végül egy felül nyitott kör keresztmetszetű csövet állítanak elő, amelyet már csak össze kell hegeszteni.
1.39 – Ismertesse az alakítási szilárdság fogalmát! Mutasson be egy eljárást, amivel ez meghatározható! Az alakítási szilárdság ( az a feszültség, ami egytengelyű feszültségi állapotban az anyag képlékeny folyásának megindításához/fenntartásához szükséges. A folyásgörbe (és az alábbi képlettel az alakítási szilárdság is) meghatározható a Watts-Ford kísérlettel, amelynek során a lapos próbatestet meghatározott szélességű, párhuzamos síklapok között zömítjük adott erővel, majd minden mérés után feljegyezzük a próbadarab átlagos vastagságát. Ezekből kiszámítható az adott pillanatbeli alakítási szilárdság és a logaritmikus alakváltozás is.
A képletek:
ahol
ahol 1.40 – Definiálja a lemezek meghatározásának módját!
anizotrópiájára
szolgáló
Lankford-számot,
és
A Lankford-szám meghatározásakor a készre hengerelt lemezből ki kell vágni próbadarabokat, majd ezeket szakítóvizsgálatnak alávetve, a szakadáskor fennálló b szélességet és s vastagságot lemérve meghatározható R értéke a fenti összefüggés segítségével. Fontos, hogy a kivágott próbadarab a hengerlési iránnyal milyen szöget zár be (azaz a szálirányok hogyan állnak benne), hiszen más-más szögben vágva ki a próbadarabokat, más eredményeket kapunk R-re. Szokás még számítani egy átlagos Lankford-számot, a 0°,45°,90° irányok segítségével:
1.41 – Ábrázolja az Fe-FeC állapotábrában az acél kovácsolási hőmérséklet-tartományát!
1.42 – Melyek a hidegalakító szerszámacélok legfontosabb tulajdonságai? • • • • • • •
nagy keménység jó kopásállóság nagy rugalmassági határ jó szívósság nagy ellenálló képesség nyomással és ütéssel szemben csekély alak- és méretváltozás hőkezeléskor megfelelő megmunkálhatóság
1.43 – Melyek a melegalakító szerszámacélok legfontosabb tulajdonságai? • jó hőrepedés-állóság, termikus kifáradással szembeni ellenállás (hőrepedések: hálószerű felületi repedések a gyakori hőmérséklet-változás következtében) • jó melegszívósság, duktilitás • nagy melegszilárdság • jó megeresztésállóság • nagy melegkopásállóság • jó hővezető képesség • jó ellenállás a folyékony fém okozta erózióval, magas hőmérsékletű korrózióval és oxidációval szemben • biztos, egyszerű hőkezelhetőség • csekély hőkezelési méretváltozás • jó forgácsolhatóság
1.44 – Melyek a szerszámacélok legfontosabb felületkezelő eljárásai?
Nitridálás (sófürdős, gáz-, plazmanitridálás) PVD, CVD (Physical Vapour Deposition, Chemical Vapour Deposition) (Néha talán még a betétedzés, de ez már nem volt benne a diasorban)
1.45 – Ismertesse az alakító gépek fő típusait!
1.46 – Rajzolja fel az energia karakterisztikájú alakító gép elvi sémáját!
1.47 – Hasonlítsa össze konstrukciós kialakítás szempontjából a szabadalakító, illetve a süllyesztékes kovácsolás energia karakterisztikájú gépeit!
1.48 – Ismertesse az ellenütős alakító gép elvi sémáját és határozza meg alkalmazási területét!
1.49 – Foglalja össze a csavarorsós sajtó működési elvét!
1.50 – Vázolja fel a löketkarakterisztikájú alakító gép elvi sémáját!
1.51 – Rajzolja fel a forgattyús mechanizmus elvén működő alakító gép karakterisztikáját!
1.52 – Rajzolja fel az erőkarakterisztikájú alakító gép elvi sémáját!
