TECHNICKÁ DOKUMENTACE

TECHNICKÁ DOKUMENTACE

Jan Petřík 2013

Projekt ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050 Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů.

Technická Dokumentace Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

Obsah přednášek 1. Úvod do problematiky tvorby technické dokumentace 2. Technické zobrazování 3. Kótování 4. Přesnost rozměrů-toleranční soustava 5. Konstrukční materiály a polotovary 6. Moderní metody tvorby technické dokumentace DfX 7. Správa technické dokumentace

2


Konstrukční materiály, polotovary a třídy odpadu •

Předpis výrobku, jeho polotovaru a materiálu musí v konstrukční dokumentaci jednoznačně specifikovat danou položku

•

Toto označení lze zapsat jako úplné (v rozsahu předepsaném pro daný prvek) nebo jako zkrácené

•

Úplné označení výrobku (jeho části nebo polotovaru) zpravidla obsahuje tyto údaje: • Název – jednoduché a charakteristické pojmenování, písemné, písmeno číselné nebo grafické vyjádření typu • Charakteristické rozměrové údaje nebo hodnoty měřících jednotek, dokument blíže specifikující danou položku • Označení materiálu polotovaru – číselné, písmeno číselné nebo slovní • Označení dokumentu, kterým se doplňují požadavky na polotovar nebo výrobek 3


Konstrukční materiály •

Konstrukční materiály jsou všechny materiály vyskytující se ve strojírenské a jiné výrobě

•

Dělení konstrukčních materiálů • Železné kovy • Kujné – do 2,14% uhlíku • Ocel • Temperovaná a tvárná litina • Nekujné – nad 2,14% uhlíku • Litina • Surové železo • Neželezné kovy • Lehké kovy – do 5kg/m3 (hliník, hořčík a jejich slitiny…) • Těžké kovy – nad 5kg/m3 (olovo, měď, cín a jejich litiny…) • Ostatní konstrukční materiály • Plasty, dřevo, sklo, papír….. • Chladící a mazací látky, brusné prostředky…. 4


Fyzikální vlastnosti konstrukčních materiálů •

Hustota ρ=m/V [kg/m3]

•

Teplota tavení a tuhnutí [̊C] – změna skupenství

•

Délková a objemová roztažnost Υ [K-1] • Teplota + roztažení • Teplota – smrštění • Při odlévání (ocel 1 639 ̊C) dochází ke změně objemu

•

Měrná tepelná kapacita c [J/kg].K – množství tepla nutné k ohřátí 1kg látky o 1K

•

Tepelná vodivost – schopnost přenášet tepelnou energii kolik tepla projde stěnou za jednotku času, je-li rozdíl teplot 1K ; λ [W/K]

•

Elektrická vodivost – schopnost látky vést elektrický proud vodič s odporem 1Ω má vodivost 1S ; G [S] (Siemens)

•

Magnetické vlastnosti – chování v magnetickém poli diamagnetické – zesilují mag. pole (měď, stříbro, rtuť…) paramagnetické – nepatrně zesilují mag. pole (hliník, platina..) feromagnetické • Měkké – zmagnetizují a po zániku pole mizí i magnetizace • Tvrdé – ponechávají si magnetické účinky

5


Chemické vlastnosti konstrukčních materiálů •

Odolnost proti korozi – oxidace povrchu – kov ztrácí elektrony hmotnostní úbytek kovu na 1cm2 plochy za určitý čas

•

Žáruvzdornost – schopnost materiálu odolávat opalu – oxidaci za vyšších teplot

•

Žárupevnost – schopnost odolávat oplau při zachování si určitých mechanických vlastností

6


Mechanické vlastnosti konstrukčních materiálů •

Mechanické vlastnosti materiálu lze spolehlivě určit jen experimentálně základní statickou zkouškou tahem

•

Tyč je napínaná v hydraulickém trhacím stroji pozvolna rostoucí silou až dojde k jejímu protržení

•

Měří se velikost síly a dopovídající prodloužení

•

Zkouška musí probíhat za přesně stanovených podmínek daných závaznou normou

•

Zkušební tyče jsou normalizovány ; mívají zpravidla kruhový průřez

•

Pracovní délka tyče l vyznačená ryskami

7



Graf závislosti zatěžující síly na prodloužení resp. Závislosti napětí na relativním prodloužení se nazývá pracovní diagram

Pracovní diagram pro houževnatou ocel

•

Smluvní napětí σ je definováno podílem zatěžující síly a obsahu (nedeformovaného) průřezu

•

Skutečné napětí σ’ je větší díky zmenšování plochy průřezu při deformaci

•

σu mez úměrnosti U– lineární závislost pro Hookův zákon σ=Eε

•

σe mez pružnosti E– vznik trvalých deformací

•

σkt mez kluzu K – porušení strukturálních vazeb – trvalé deformace

•

σpt mez pevnosti v tahu P – trvalé porušení materiálu

8



Zkouška na tlak u houževnatých ocelí stejná jako na tah

•

Křehké materiály výrazně větší pevnost v tlaku

Úplné pracovní diagramy pro houževnatou ocel a šedou litinu 9



Míra bezpečnosti k a dovolené napětí σdt σdt = σkt /k

•

Pro materiály, které nemají mez kluzu platí σdt = σpt /k’

•

σkt je napětí na mezi kluzu

σpt je napětí na mezi pevnosti (k’ > k)

Volba míry bezpečnosti je otázkou empirie získané provozem a zkušenosti konstruktéra

10



U cyklicky namáhaných součástek (vibrace, rotace) může dojít k únavovým lomům σ0c je napětí na mezi únavy

•

Dovolené napětí σdt = σ0c /k resp. σdt = σN /k

Wohlerův diagram pro ocel a neželezné kovy 11


Vlastnosti konstrukčních materiálů •

Technologické • Svařitelnost – schopnost materiálu vytvořit ze dvou částí nerozebíratelný celek některým způsobem tavného, tlakového nebo jiného svařování • Slévatelnost – musí mít kov určený k odlévání • Obrobitelnost – chování materiálu při obrábění řeznými nástroji posuzujeme nejen podle mechanických vlastností materiálu, ale i podle snadnosti oddělení třísky k materiálu nástroje a podle řezného odporu zkoušíme normalizovanými nástroji • Kovatelnost – kujnost oceli – zpracovatelnost oceli za tepla rozsah kujnosti je tím větší čím vzniknou větší deformace bez vzniku trhlinek • Zkouška pěchováním za studena – čistota polotovaru k výrobě nýtů, hřebíku apod. materiál vyhovuje, když při pěchování nevzniknou trhlinky 12



Technické železo • Čisté železo je lesklý kov s hustotou 7 850kg/m3 • Teplota tavení je 1539̊C • Čisté železo se nepoužívá, největší význam má jako sloučenina s uhlíkem a dalšími prvky • Uhlík mění podstatně vlastnosti železa

• Kujné – do 2,14% uhlíku • Ocel • Temperovaná a tvárná litina • Nekujné – nad 2,14% uhlíku • Litina • Surové železo

13



Výroba technického železa • Výroba probíhá ve vysokých pecích (40m) redukcí železných rud a je výchozí surovinou pro výrobu ocelí nebo litin • Železné rudy jsou horniny, ve kterých je obsaženo železo ve formě oxidů železa. Pro zpracování ve vysoké peci jsou nejvýznamnější tyto železné rudy:  Magnetovec – obsahuje železo v podobě oxidu železnato-železitého (Fe3O4). Je šedé až černé barvy, je magnetický a patří mezi nejbohatší rudy na železo, obsahuje 40 až 70 % Fe.  Krevel – je v podstatě oxidem železitým (Fe2O3), má červenou barvu a obsahuje 35 až 60% Fe, málo fosforu a manganu.  Hnědel – obsahuje železo ve formě oxidu železa s různým obsahem vody. Obsahuje 30 až 45 % Fe, má hnědou až žlutohnědou barvu.  Ocelek – je to v podstatě uhličitan železnatý (FeCO3), bývá bílé až žluté barvy a obsahuje 25 až 40 % Fe, málo fosforu a manganu. 14



Výroba ocelí • Ocel se získává přetavováním surového železa a snižováním obsahu uhlíku (teploty nad 1600 ̊C) • Do roztaveného surového železa se vhání kyslík nebo vzduch obohacený kyslíkem  dochází k chemické reakci a surové železo se zbavuje nežádoucích prvků jako jsou síra a fosfor, současně dochází ke snižování obsahu uhlíku (pod 2,14 %C) zkujňování železa • Ocel se převážně vyrábí v těchto pecích • Konvertor – princip spočívá v tom, že se do roztaveného surového železa vhání kyslík, který snižuje nežádoucí prvky obsažené v surovém železe. • Siemens – Martinské pece – princip výroby spočívá v tom, že surové železo a ocelový odpad se zkujňuje v SM pecích, kde zdrojem tepla jsou především předehřáté plyny. • Elektrické obloukové pece – zde se vyrábějí velmi kvalitní oceli. Teplo se zde získává hořením elektrického oblouku mezi elektrodami a vsázkou materiálu, čímž dochází k natavování vsázky

15


Rozdělení ocelí •

Výrobního procesu  Martinská ocel  Elektroocel  Kyslíková ocel

•

Účelu použití  Konstrukční  Nástrojová

•

Zpracování  K tváření  Na odlitky

•

Chemického složení  Uhlíková ocel (nelegovaná)  Slitinová ocel (legovaná)

16


Rozdělení ocelí •

Rozdělení ocelí podle účelu  Konstrukční oceli

 používají se na stavební i strojní součásti, které musí být pevné, dostatečně houževnaté a odolné proti různým druhům namáhání, otřesům, rázům apod.  Mohou být buď nelegované (oceli třídy 10, 11, 12) nebo legované (oceli třídy 13, 14, 15, 16, 17).  Nástrojové oceli

 oceli třídy 19 jsou také buď nelegované nebo legované a používají se především pro výrobu nástrojů  Musí splňovat požadavky kladené na nástroje a to jak ruční, tak i strojní

17


Značení ocelí •

Oceli se značí podle normy značkou

•

Základní značka je pětimístné číslo, k němuž se mohou po oddělení tečkou přidat dvě doplňkové číslice

•

První číslice je vždy 1 značí ocel k tváření

18



Třídy 10, 11

19



Třídy 12 až 16

 Třetí číslice udává u ušlechtilých uhlíkových a nízkolegovaných ocelí součet průměrného obsahu přísad jednotlivých přísadových prvků kromě uhlíku v procentech zaokrouhlený na celé číslo  U ocelí třídy 12 (jsou uhlíkové) je tedy třetí číslice 0  Čtvrtá číslice udává průměrný obsah uhlíku v desetinách procent, je-li obsah uhlíku větší než 0,9%, je čtvrtá číslice 0.

20



Třídy 17 - oceli vysokolegované  Třetí číslice udává přísadovou skupinu, např. číslo 2 značí, že se jedná o oceli chrómniklové  Čtvrtá číslice vyjadřuje obsah přísadových prvků  Pátá číslice je pořadová 17 0xx 17 1xx 17 2xx 17 3xx

oceli chromové oceli chromové s dalšími přísadovými prvky (Al, Mo, Ni) oceli chromniklové, případně stabilizované Ti, Nb oceli chromniklové, případně stabilizované Ti, Nb s dalšími přísadovými prvky Mo, V, W,… 17 4xx oceli manganochromové a manganochromniklové 17 5xx oceli niklové 17 6xx oceli manganové 17 7xx, 17 8xx, 17 9xx volné

21



Třídy 19  u této třídy rozlišujeme oceli uhlíkové a legované  Legované dále mohou být  nízkolegované,  střednělegované  vysokolegované.

 Slitinové přísady dávají ocelím určité vlastnosti.

22



Třídy 19  Nástrojové uhlíkové oceli – obsah uhlíku je podle požadované pevnosti oceli a pohybuje se od 0,5 do 1,5 %C  Kalením se u těchto ocelí dosahuje vysoké tvrdosti  Kalení se provádí ve vrstvě 2 až 3 mm, jádro zůstává houževnaté  To je výhoda proti ocelím slitinovým, kde přidáním určitých prvků se sice zvyšuje tvrdost oceli, ale zároveň je ocel křehká.  Nástrojové oceli nízkolegované – obsahují obvykle karbidotvorné prvky např. Cr nebo W a to kolem 1 až 2 %. Tyto prvky vytvářejí sloučením s C karbidy, které zvyšují řezivost oceli.  Jako karbidotvorné prvky se mohou dále použít Mn, Si apod.  Pro zjemnění zrna se přidává do oceli 0,5% vanadu.  Vysokolegované oceli obsahují kolem 10 % slitinových prvků, někdy i více  Slitinové přísady odpovídají požadovaným vlastnostem.

23


Slitiny železa na odlitky •

Slitiny železa na odlitky se dělí především podle vylučování uhlíku. Jedná se o tyto druhy slitin železa na odlitky:  temperovaná litina  tvárná litina  ocel na odlitky  šedá litina

•

Slitiny železa na odlitky se značí šestimístnou základní značkou a případně dvěma

•

doplňkovými číslicemi.

•

První dvojčíslí je vždy 42 a značí třídu norem – hutnictví

24



Druhé dvojčíslí určuje druh slitiny železa na odlitky

•

Třetí dvojčíslí slitiny určuje přesněji vlastnosti slitin železa na odlitky a to:  u nelegované šedé litiny, u litiny temperované, u nelegované tvárné litiny a u uhlíkové oceli na odlitky udává přibližnou pevnost v tahu v 10 MPa  u ostatních slitin železa na odlitky charakterizuje typ slitiny , zejména vlastnosti a chemické složení 25



První doplňková číslice za tečkou označuje stav slitiny - tepelné zpracování          

1x xxx.0 1x xxx.1 1x xxx.2 1x xxx.3 1x xxx.4 1x xxx.5 1x xxx.6 1x xxx.7 1x xxx.8 1x xxx.9

tepelně nezpracovaný normalizačně žíhaný žíhaný s uvedením druhu žíhání žíhaný na měkko kalený nebo kalený a nízko popouštěný normalizačně žíhaný a popouštěný zušlechtěný na dolní pevnost obvyklou u příslušné oceli zušlechtěný na střední pevnost obvyklou u příslušnéoceli zušlechtěný na horní pevnost obvyklou u příslušné oceli Stavy po tepelném zpracování, které nelze označit čísly 1 až 8

26



Druhá doplňková číslice určuje technologii odlévání a to:      

0 – do pískových forem 1 – staticky do kovových forem (kokil) 2 – odstředivé lití 3 – skořepinové lití 4 – přesné lití 5 – podle zvláštních ujednání

27


Značení neželezných kovů

28


Hliník a jeho slitiny •

je nejrozšířenějším kovem v přírodě

•

Čistý hliník se v přírodě nevyskytuje, vyskytuje se pouze ve sloučeninách, ze kterých se získává

•

Hliník se vyrábí z bauxitu a to ve dvou fázích. Nejprve se chemickou cestou z bauxitu získá čistý oxid hlinitý Al2O3 a z něho se pak elektrolýzou vyrobí hliník o čistotě asi 99,5% (může se získat i hliník o čistotě 99,8%). Tento hliník se odlévá do tvaru housek, bloků, ingotů nebo desek.

•

Hustota hliníku je 2 700 kg/m3, smrštění při tuhnutí je 1,7%, teplota tavení 660 ºC.

•

Pevnost v tahu je asi 40 až 70 MPa, tvrdost 15 až 23 HB.

29


Hliník a jeho slitiny •

Čistý hliník má omezenou slévatelnost, dobrou hájitelnost a velmi dobrou odolnost proti korozi a povětrnostním

•

vlivům. Obrobitelnost hliníku je špatná, neboť se maže.

•

Nejčastěji se používají slitiny hliníku. Nejrozšířenější tvářenou hliníkovou slitinou je dural

•

(Al Cu4 Mg – číselné značení 42 4201). Používá se jako konstrukční materiál při stavbě letadel, kolejových vozidel, automobilů apod.

•

Požadujeme-li větší pevnost, používá se dural s vyšším obsahem hořčíku. Jedná se pak o superdural (Al Cu4 Mg1 – číselné značení 42 4203).

30


Hoččík a jeho slitiny •

Hořčík je stříbrobílý až šedý kov, tažný, slévatelný, v suchém prostředí stálý, ve vlhkém prostředí se pokrývá vrstvou oxidu. Snadno podléhá chemickým vlivům.

•

Vyznačuje se snadnou zápalností a slučivostí s kyslíkem. Teplota tavení je 650 ºC, hoří oslnivě bílým plamenem.

•

Slitiny hořčíku patří mezi nejlehčí slitiny neželezných kovů.

•

Nejznámější hořčíkovou slitinou je elektron (slitina hořčíku se 4 až 11 % Al, 1,5% Zn a 0,5 % Mn, s malým množstvím Si. Elektron se používá jak k tváření, tak i k výrobě odlitků litím do pískových forem, kokil a k tlakovému lití na slévacích strojích.

•

Pevnost těchto slitin je až 300 MPa.

31


Měď a její slitiny •

Měď se vyrábí ze sirných rud – sulfidů. Měď se zpracovává hlavně tvářením nad teplotou 650 ºC.

•

Při odlévání se z mědi uvolňují plyny, takže odlitek je pórovitý.

•

Měď také špatně teče a tím i špatně vyplňuje formu.

•

Měď má hustotu 8 960 kg/m3, teplotu tavení 1 083 ºC, pevnost 220 MPa a tvrdost 50 HB.

•

Obrábí se špatně, neboť se maže. Lze ji dobře pájeta svařovat.

•

Slitiny mědi se v podstatě rozdělují do dvou hlavních skupin a to:  1. bronzy – slitiny mědi s cínem a jinými kovy,  2. mosazi – slitiny mědi se zinkem

32


Konstrukční polotovary •

Výchozí polotovary pro výrobu: • Hutní polotovary • Zhotovené z určitých kovů tvářením do různých tvarů, především trubky, tyče, plechy apod. • Lze přednostně určit grafickou značkou průřezu, jmenovitými rozměry průřezu, délkou a číslem normy polotovaru

• Odlitky, výkovky, výlisky • Jejich tvar je blízký hotovému výrobku • V dokumentaci se identifikují označením modelu, zápustky (kovová forma pro výkovky), vstřikovací formy

33


Konstrukční polotovary •

Zjednodušené označování tyčí a profilů (ISO 657)  Příklad značení tyče profilu L s rozměry 50x50x4mm a délce 2000mm TYČ L ISO 657-1 -50 x 50 x 4 – 2000  Grafické označení smí být nahrazeno zkráceným označením L 50 x 50 x 4 - 2000

34


Konstrukční polotovary - tyče

35


Konstrukční polotovary - profily

36


Třídy odpadu •

S ohledem na další zpracování kovového odpadu je nutné ocelový a litinový odpad třídit podle jeho chemického složení, které definují třídy odpadu

37


Konstrukční materiály a polotovary •

Seznam použitých norem CSN EN ISO 5261 / 00 CSN 42 0030 / 94 ČSN EN 10027-1

(01 3142) Zjednodušené označování tyčí a profilů . (42 0030) Ocelový a litinový odpad. Systémy označování ocelí - Část 1: Stavba značek ocelí

Literatura: http://mail.sstzr.cz/web/download/cat1/strojirenska-technologie.pdf http:// fyzikalniolympiada.cz/texty/pruznost.pdf

38


Děkuji za pozornost

Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050 Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

TECHNICKÁ DOKUMENTACE

Recommend Documents