ANYAGISMERET Készítette: Csonka György 1

ANYAGISMERET

2011. 01. 28.

Készítette: Csonka György

1

AZ ANYAG Az anyagot az ember nyeri ki a természetből és alakítja olyanná, ami az igényeknek leginkább megfelel.

2011. 01. 28.


2

ANYAGSZERKEZET

2011. 01. 28. .


3

ANYAGSZERKEZET

Az anyagi részecskék mozgása

2011. 01. 28.

• solid

→ szilárd

• liquid

→ folyadék

• gas

→ gáz


4

AZ ANYAG KÖRFORGÁSA Eljárás technikai módszerekkel pl. kohászat stb. szerkezeti anyag

Bányászat nyersanyagok

Tervezés, gyártás Föld, földkéreg (ércek, természetes anyagok, szén kőolaj, földgáz stb.)

kőrforgás TERMÉK

Üzemeltetés, használat Elhasználódás, hulladék, szemét 2011. 01. 28.


5

A

termékek feladatuk teljesítése hulladékká válnak. A hulladékot kezelni kell. Ez lehet: Újrafeldolgozás, újrahasznosítás Megsemmisítés Ártalmatlanítás Végleges elhelyezés 2011. 01. 28.


után

6

ANYAGHASZNÁLAT Az emberré válás folyamatában alapvető szerepe volt a megfelelő anyagokból készült szerszámoknak és szerszámhasználatnak. Az emberiség őstörténetének korszakait az akkor használt szerkezeti anyagokról nevezték el: • kőkorszak • bronzkor • vaskor

A további fejlődés során egyre több fémet vontak használatba, ma már a periódusos rendszer legtöbb eleme szerepel az iparilag felhasznált anyagok között. 2011. 01. 28.


7

Az anyagok csoportosítása Az anyagok csoportosíthatók: Halmazállapot szerint • szilárd, • folyékony, • légnemű és • plazma (a plazma ionizált gázt jelent, illetve a negyedik halmazállapotot a szilárd, a folyékony és a gáznemű mellett. Az ionizált itt azt jelenti, hogy az anyagot alkotó atomokról egy vagy több elektron leszakad, és így a plazma ionok és szabad elektronok keveréke lesz, a plazma elektromosan vezetővé válik) 2011. 01. 28.


8

Az anyagok csoportosítása Eredet szerint • szerves anyagok, polimerek • természetes eredetűek pl. gumi, fa, bőr stb. • mesterségesen előállított műanyagok • szervetlen • fémek, kerámiák

2011. 01. 28.


9

Anyagok csoportosítása

2011. 01. 28. .


10

Anyagok csoportosítása

2011. 01. 28. .


11

2011. 01. 28.


12

2011. 01. 28. .


13

Ipari anyagok, gépszerkezeti anyagok Ipari anyagoknak vagy gépszerkezeti anyagoknak a technikailag hasznos tulajdonságú anyagokat nevezzük. Az ipari anyagok lehetnek: • Fémek • Kerámiák • Műanyagok • Kompozitok -- olyan összetett anyagok, amelyek két vagy több különböző szerkezetű anyag kombinációjából épül fel a hasznos tulajdonságok kiemelése és a káros tulajdonságok csökkentése céljából. 2011. 01. 28.


14

Ipari anyagok, gépszerkezeti anyagok A gépek szerkezeti részeinek gyártásához olyan anyagokat kell használni, amelyek a mechanikai- vagy vegyi hatásoknak ellenállnak, megfelelően alakíthatók. A gépszerkezeti anyagok közül a leggyakrabban használt anyagok a fémek. Ezek legfontosabb tulajdonságai a következők:

2011. 01. 28.


15

Gépszerkezeti anyagok tulajdonságai Fizikai tulajdonságok: • • • • • •

térfogat, sűrűség, hőtágulás, olvadáspont, dermedéspont, vezetőképesség (elektromos, hang vagy hő)

2011. 01. 28.

Kémiai tulajdonságok: • • • • •

rozsdaállóság, savállóság, lúgállóság, ötvözhetőség, éghetőség, reakcióképesség.


16

Gépszerkezeti anyagok tulajdonságai Mechanikai tulajdonságok: • szilárdság, • keménység.

2011. 01. 28.

Technológiai tulajdonságok: • önthetőség, • kovácsolhatóság, • edzhetőség és hőkezelhetőség, • hegeszthetőség, • forgácsolhatóság, stb.


17

MECHANIKAI TULAJDONSÁGOK Szilárdság: az anyagnak az a tulajdonsága, hogy a a külső erőhatásoknak ellenáll, nem törik, nem szakad. A fellépő erők alakváltoztató hatását igénybevételnek nevezzük. • Szilárdság szempontjából az anyag lehet: rideg, szívós, képlékeny, rugalmas.

2011. 01. 28.


18

Igénybevételek Igénybevételek fajtái: Egyszerű igénybevételek: • • • • •

húzás, nyomás, hajlítás, csavarás, nyírás.

Összetett igénybevételek: • az egyszerű igénybevételek kombinációi.

A gépszerkezeti anyagok legfontosabb tulajdonsága, hogy ellenállnak a külső igénybevételekkel szemben, tehát a terhelhetők. 2011. 01. 28.


19

Igénybevételek Nyomás Húzás

Húzó Nyomó Hajlító Nyíró Csavaró

Hajlítás

Húzás Csavarás 2011. 01. 28.


20

Igénybevételek Hő Vegyi Elektrokémiai Áramló közeg Koptató Sugárzás Biológiai

2011. 01. 28.

Forgatás Szorító erő

Kopás Készítette: Csonka György

21

Alapvető igénybevételek

2011. 01. 28.


22


2011. 01. 28.


23


2011. 01. 28.


24

Igénybevételek Az igénybevétel az időbeli változása alapján lehet: ⇒statikus, ha az igénybevétel időben állandó, vagy csak igen lassan, egyenletesen változik, ⇒dinamikus , ha a terhelés időben változik, hirtelen, ütésszerű, lökésszerű pl. motorok indítása, ütközés stb. ⇒fárasztó, ha az igénybevétel időben változik, és sokszor ismétlődik.

2011. 01. 28.


25

MECHANIKAI TULAJDONSÁGOK Keménység: az anyagnak az a tulajdonsága, hogy ellenállást tanúsít valamely idegen anyag behatolásával szemben. • Kemény anyag pl.: üveg, gyémánt, kő stb.

2011. 01. 28.


26

TECHNOLÓGIAI TULAJDONSÁGOK Önthetőség: fémeknek az a tulajdonsága, hogy hevítés hatására aránylag könnyen megolvadnak, hígfolyóssá válnak, ezáltal az öntőmintát jól kitöltik. Kovácsolhatóság: a fémek azon tulajdonsága, hogy alakjukat ütésre, nyomásra megváltoztatják, azaz alakíthatóak anélkül, hogy eközben az anyagon törés vagy repedés keletkezne. 2011. 01. 28.


27

TECHNOLÓGIAI TULAJDONSÁGOK Edzhetőség: egyes fémek azon tulajdonsága, amely lehetővé teszi, hogy az anyag keménységét nagymértékben megnöveljük. Hegeszthetőség: egyes fémeknek, fémötvözeteknek az a tulajdonsága, hogy ugyanabból az anyagból két darab megfelelő izzási hőfokon, melyen az összekötendő anyag már megolvad, egy darabbá egyesíthető. Forgácsolhatóság: az anyagnál keményebb vágóélű szerszámmal az anyagból viszonylag könnyen vékony rétegek választhatók le.

2011. 01. 28.


28

Anyagtulajdonságok Fémek és ötvözetek

2011. 01. 28.


29

Alapanyagok Fémek Vas, acél, réz és ötvözetei, könnyűfémek és ötvözeteik Műanyagok Hőre lágyuló és hőre keményedő műanyagok Kerámiák Kristályos, amorf, speciális kerámiák Kompozit (társított) anyagok

2011. 01. 28.


30

Vas- és acél termékek

Nyersvas

2011. 01. 28.

Öntészeti

Acél nyersvas

Öntvény gyártás

Acél termékek


31

Az acélok csoportosítása Ötvözetlen acélok Gyengén ötvözött acélok (Σ ötvöző% < 5%) Erősen ötvözött acélok (Σ ötvöző% > 5%) Felhasználás szerinti csoportosítás: • Szerkezeti acélok • Szerszám acélok

2011. 01. 28.


32

ÖTVÖZÖTT ACÉLOK Ötvöző anyagokkal az acélok egyes tulajdonságai nagymértékben javíthatók. Fontosabb ötvöző anyagok: Króm: keménységnövelő, javítja a rozsda és savállóságot Nikkel: szívósságnövelő, csökkenti a hőtágulást Mangán: keménységet és kopásállóságot javít

2011. 01. 28.


33

ÖTVÖZÖTT ACÉLOK Wolfram: növeli az acél hőállóságát, kopásállóságát és éltartóságát Molibdén: szilárdságnövelő, kovácsolhatóságot és nyújthatóságot javítja Vanádium: szilárdság-, kopásállóság- és éltartósság növelő Alumínium: a tűzállóságot javítja Kobalt: hővezető képességet javítja (állandó mágnesek készítésénél alkalmazzák) 2011. 01. 28.


34

ÖTVÖZÖTT ACÉLOK Titán: javítja a szívósságot, kovácsolhatóságot, éltartósságot Foszfor: növeli a keménységet és a szilárdságot Réz: rozsdaellenállást javítja

2011. 01. 28.


35

Szerszámacélok Az igénybevételtől függően széles választékban kaphatók (erősen ötvözött acélok) Főbb típusok: • Gyorsacélok • Hidegmegmunkáló acélok • Melegalakító szerszám acélok • Műanyag alakító szerszám acélok

2011. 01. 28.


36

Szerszámacélok Az acélok kiválasztását összehasonlító táblázatok könnyítik meg (kiválasztás több szempont alapján) Főbb választási szempontok: • Keménység, kopásállóság • Szívósság, hősokk tűrés • Megmunkálhatóság • Hőkezelhetőség, mérettartósság

2011. 01. 28.


37

Az alumínium és ötvözetei Alakítható alumínium ötvözetek (ötvöző tartalom néhány %) • Nemesíthető • Nem nemesíthető Öntészeti alumínium ötvözetek • Ötvözött alumínium öntészeti célra Si – szilícium Mg – magnézium Cu – réz

2011. 01. 28.


38

Az alumínium tulajdonságai Kis sűrűség (ρ= 2,7 Mg/m3) Alacsony olvadáspont (660 Co) Jó hő- és villamos vezetőképesség Kiváló korrózió állóság Kedvező alakíthatóság Szilárdsága kicsi (Rm=45 MPa), de ez ötvözéssel, hőkezeléssel és hidegalakítással jelentősen növelhető

2011. 01. 28.


39

Az alumínium ötvözetei Az Al szilárdsági tulajdonságai ötvözéssel és nemesítő hőkezeléssel javíthatók. Fő ötvözők: szilícium, réz, magnézium, horgany, mangán. Lényegesen megváltoztatják az Al szilárdságiés egyéb tulajdonságait. Másodrendű ötvözők: nikkel, kobalt, króm, vas. Kis mennyiségben vannak az ötvözetekben, szilárdságot csekély mértékben növelik. Minőségjavító ötvözők: titán, cérium, nátrium, berílium, lítium. Önmagukban nem, de fő ötvözőkkel lényegesen javítják az ötvözet tulajdonságait. 2011. 01. 28.


40

Az alumínium ötvözetei Alumínium-réz-mangán (duralumin-ötvözetek): jellemzőjük a nagy szilárdság, felhasználás; jármű- és repülőgép gyártás. Alumínium-magnézium (magnálium, hidronálium): nagy szilárdság, keménység, jól alakítható, hegeszthető, fényesíthető, korrózióálló. felhasználás; élelmiszer- és vegyipari berendezések, bútorok, járművek, forgácsolással készített menetes alkatrészek. 2011. 01. 28.


41

Az alumínium ötvözetei Alumínium-magnézium-szilícium ötvözet: kiváló korrózióállóság, nemesíthetőség. felhasználás; távvezetékek, járműfelépítmények, gázpalackok, söröshordók., öntészeti célra pl. motorblokkok, hengerfejek. Alumíniumtermékek megjelenési formái: öntvény, lemez, szalag, rúd, profilos szelvény.

2011. 01. 28.


42

A réz és ötvözetei Alakítható réz ötvözetek • Lemezalakításra alkalmas sárgarezek • Éremverésre alkalmas bronzok

Öntészeti réz ötvözetek • Ónbronz és vörösötvözetek • Ólombronzok • Sárgarezek öntészeti célokra

2011. 01. 28.


43

A réz tulajdonságai Közepes sűrűség (ρ= 8,93 Mg/m3) Olvadáspont (1083 Co) Kiváló hő- és villamos vezetőképesség Légköri korrózió állóság Kedvező alakíthatóság, önthetőség Szilárdsága közepes (Rm=220 MPa), ötvözéssel tovább javítható

2011. 01. 28.


44

A fontosabb rézötvözetek Ónbronzok (öntészeti célokra) • nagy igénybevételű alkatrészek • vegyipari szerelvények

Vörösötvözetek • csapágycsészék, csigakerekek • áramvezető sínek

Ólombronzok (főként csapágy öntvények) • hideghengerművek csapágyai • savas közegben lévő csapágyak 2011. 01. 28.


45

Összefoglalás A fémek és ötvözetek tulajdonságai az összetétel és a hőkezelési állapot függvényében változnak Fő jellemzőjük a kedvező szilárdság és szívósság, a jó alakíthatóság, kiváló hőés villamos vezetőképesség A fémek tulajdonságait az anyag szabványok és adatbázisok tartalmazzák 2011. 01. 28.


46

ANYAGISMERET Készítette: Csonka György 1

Recommend Documents