Alatni strojevi 1 - II dio.pdf

ALATNI STROJEVI I

2 . 4 . 18 .

zanimanje 010104 - strojarski tehniar

II. polugodite dipl. ing. strojarstva Ivo Slade

Alatni strojevi I

I.tehnika kola TESLA Slade Ivo 2

1.0 UVOD

Ova skripta je namjenjena uenicima I. tehnike kole TESLA u Zagrebu smjer strojarski tehniar, za lake praenje predmeta Alatni strojevi 1. Raena je u dva dijela, po jedan za svako polugodite. Alatni strojevi su jedan je od strunih predmeta u programu naobrazbe strojarskih tehniara. Skripta obuhvaa alatne strojeve za obradu bez odvajanja estica....

Sadraj skripte je u cijelosti prilagoen okvirnom nastavnom planu i programu predmeta Alatni strojevi za 3. razred strojarskih tehnikih kola. Kako su nastavni sadraji dosta loeni, 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 sadraja. Pri izradi ove skripte koristio sam se uglavnom mojim pripremama za predavanja i materijalima pogotovo slikama, koje sam naao na internetu. Kako slika govori tisuu rijei tako sam nastojao skriptu to vie oslikati fotografijama i ilustracijama. Skripta nije komercijalnog karaktera, niti je zamjena za bilo koji udbenik, ve je pomo mojim uenicima u savladavanju gradiva. Zahvaljujem se svima koji su korisnim savjetima pomogli da se ova skripta izradi. Takoer u biti zahvalan i na budui dobronamjernim prijedlozima i savjetima kako poboljati i osuvremeniti skriptu.

Slade Ivo

Alatni strojevi I


SADRAJ

1. Uvod 2

2. Sadraj II. dijela 3

4. Alatni strojevi za obradu hladno oblikovanje ............................................ 5 4.1 Alatni strojevi za obradu hladnim sabijanjem .................................................... 6 4.2 Alatni strojevi za obradu dubokim utiskivanjem ............................................... 8 4.3 Alatni strojevi za obradu povrinskim valjanjem .............................................. 9 4.4 Alatni strojevi za utiskivanje navoja i ozubljivanje ............................................. 11 4.5 Alatni strojevi za peatiranje ............................................................................... 13

5. Alatni strojevi za provlaenje ................................................................... 14 5.1 Provlaenje cijevi ............................................................................................. 14 5.2 Matrice ............................................................................................................. 16 5.2 Provlailica ice ............................................................................................. 17

6. Alatni strojevi ispreavanje (ekstruziju) ................................................... 19

Alatni strojevi I


Stroj za izradu avala

Ulaz ice u alaz za odrezivanje

eljust ree icu

Odrezani i formirani iljak avla

Umetanje drugog kraja avla u alat za formiranje glave

Alat (presa) za formiranje glave avla hladnom deformacijom

sabijanjem

4. Alatni strojevi za hladno oblikovanje

Postupcima hladnog oblikovanja proizvodi se sitna metalna roba masovne potronje. To su razliiti vijci, svornjaci, matice, tube, dijelovi aparata i instrumenata, metalni novac, medalje,.. Karakteristika svih proizvodnih postupaka hladnim oblikovanjem je poveana tvrdoa i vrstoa deformiranog materijala. Kako ovi postupci zahtjevaju velike tlakove to utjee na vijek trajanja alata i cijenu.

Postupci hladnog oblikovanja su: - hladno sabijanje - duboko utiskivanje - povrinsko valjanje - utiskivanje navoja i ozubljivanje - peatiranje

Hladno sabijanje

Proizvedeni predmeti mogu biti:

- potpuno puni predmeti

- sa plitkim utisnuem

- ahurastog ili zdjeliastog oblika

- preteno uplji

Prema izgledu predmeta bira se oblik sirovca ipkasti, odrezak, rondela ili ahura. Sirovac mora biti tonih dimenzija, teine, oblika, jer te karakteristike utjeu na tonost dimenzija gotovog proizvoda (otpreska).

Alatni strojevi I


Ravnanje zice za proizvodnju vijaka utiskivanjem navoja

Prva faza - rezanje ice na pripremke za izradu vijaka

Kalupi za hladno sabijanje izrada esterostrane glave vijka

Druga faza djelomina deformacija budue glave vijka

Trea faza kruna deformacija budue glave vijka

4.1 Alatni strojevi za obradu hladnim sabijanjem

Najee su to mehanike pree. Strojevi su specifini prema obratku, tj prema vrsti materijala i dimenzijama obratka. Osnovni dijelovi alata za hladne deformacije sabijanjem potpuno punih predmeta na preama (ili rijee batovima) su matrica u koju se postavlja sirovac, ig koji ulazi u matricu i zatvaranjem oblikuje proizvod te izbaciva koji izbacuje proizvod iz matrice. upljina zatvorenog kalupa daje oblik gotovog proizvoda. Ako je sirovac premali, nee doi do potpunog ispunjenja kalupnog prostora. Obrnuto, ako je sirovac preveliki, kalupni prostor se ne moe u potpunosti zatvoriti. U oba sluaja proizvod je kart. Na slikama je prikazana proizvodnje potpuno punog predmeta - glave avla i vijka hladnom deformacijom. Postupak izrade glave avla je jednofazan, dok se pri izradi glave vijka hladnom deformacijom - sabijanjem koriste etiri faze (etiri vrste alata) kako bi se formirala esterokutna glava.

Otvoreni kombinirani alat sa etiri faze sabijanja

Zatvoreni alat

etvrta faza zavrno formiranje

glave vijka

Alatni strojevi I


Razliite glave sa plitkim utisnuima

Preteno upli predmeti proizvedeni sabijanjem

Zdjeliasti predmeti proizvedeni sabijanjem

Sirovci za limenke izraeni sabijanjem na alatu za izradu tuba

Osim alata za hladne deformacije sabijanjem potpuno punih predmeta koriste se sloeniji alati koji na igu mogu imati specifinu izboinu kojom proizvode plitka utisnua u sabijenom proizvodu (npr glave vijka krine, sa upustom za imbus klju, zvjezdasti,...)

to je kompliciraniji izgled predmeta to je i zahtjevniji alat kojim se proizvodi. Kod sabijanja preteno upljih predmeta alat se sastoji od iga, protuiga, matrice i izbacivaa

Kod proizvodnje zdjelastih (ili ahurastih) obradaka alat postaje jo sloeniji. Matrice su sloenog oblika i najee su viedjelne. Zig je takoer sloen te u fazama rada moe on sam sabijati materijal, ali kod kompliciranih oblika (ispupenja, oblika, figura ili znakova) moe sabijati neki medij koji se iri u svim prvcima kako bi popunio kalupnu uplinu sloene matrice. Takoer je potrbno imati izbaciva za vaenje obratka iz matrice (kalupa).

Alat za proizvodnju aluminijskih tuba iz tablete odnosno iz aluminijske rondele. Shema prikazuje sloen alat koji tlai pripremak. Zbog velikog pritiska na rondelu ona poinje izlaziti iz slobodnog prostora izmeu matrice i iga. irina prostora definira debljinu stijenke tube. Povratnim kretanjem alata izbaciva skida tubu sa iga.

Svi alati moraju biti izraeni od visoko lagiranih alika, pogotovo optereeni dijelovi alata. Alati se zatim kale, kako bi se poveala tvrdoa alata, a time i dulji vijek trajanja alata

Alatni strojevi su specifini prema postupku ali se svrstavaju u mehanike pree, hidraulike pree ili ekscentar batove.

Alatni strojevi I


Shema naina izrade limenke

Stroj za izradu aluminijskih tuba

Shema starog stroja za izradu lilmenke (tube)

Moderni stroj za izradu do 250 tuba u minuti

Proizvodi - tube

Postrojenje za izradu tuba

Alatni strojevi I


Dvodjelni kalup za injekciono ubrizgavanje plastike

Proizvodi hladnog sabijanja

Kalup za izradu plastine boce

Epruveta pripremak koji se ugri-jan umee u kalup te upuhivanjem

vrueg zraka formira u bocu

4.2 Alatni strojevi za hladno duboko utiskivanje

Duboko utiskivanje je postupak izrade kalupnih upljina kod prerade polimera, alata za tlani lijev i gravura u kovakim ukovnjima. Sastoji se od utiskivanja iga u kocku relativno mekeg materijala. Time se dobije negativ specifino oblikovanog alata koji se utiskuje. Na ovaj se nain lagano izrauje gravura, koja ima dobru tonost dimanzija i dobru kvalitetu povrine. Postupak je novijeg datuma i zamjenjuje teki i dug postupkom obrade skidanjem estica. Karakteristika je ovog postupka obrade je vrlo visoki tlak uz vrlo malu brzinu utiskivanja. Zato alat mora biti od vrlo kvalitetnog visokolegiranog elika, kaljen zbog poveanja tvrdoe. Upotrebljavaju se elici legirani Cr (kromom), W ( volframom), V (vanadijem), Mo (molibdenom), Ni (niklom).

Sila utiskivanja ovisi o velikom broju utjecajnih faktora: - mehanikim svojstvima materijala trna i matrice - fizikalnim svojstvima materijala trna i matrice - oblicima i dimenzijama uzisnute gravure - zahtjevima za kvalitetu povrine - trenju i podmazivanju - uvjetima eksploatacije

Kod iga se moraju izbjei otri rubovi, nagli prijelazi, velike razlike u povrini presjeka zbog kasnijeg kaljenja iga. Oblikom se mora omoguiti lagano teenje materijala sirovca, koje se ostvaruje blagim zaobljenjima i malim konicitetom.

Brzina utiskivanja iga ovisi o plastinom teenju materijala, dimenzijama i obliku gravure. Kod hladnog utiskivanja se kree u granicama od 0,1 do 10 mm/min.

Iz svih postavljenih uvjeta za hladno utiskivanje optimalni alatni stroj je hidraulika prea sa sporim gibanjem alata te vrlo kratkim hodovima.

Izrazito dobro voenje alata je potrebno kako bi se zadovoljile traene kvalitete obrade. Potrebno je dobro zatititi radni prostor, jer zbog velikih sila postoji mogunost ekslpozivnih lomova alata ili obratka Nove pree imaju elektronsko ogranienje pomaka i sile i fine regulacije brzine rada

Hidraulika prea

Alatni strojevi I


Shema povrinskog valjanja

1 obradak 2 pogonski valjak 3 opruga 4 radni valjci 5 nosei valjak

Utori obraeni povrinskim valjanjem

Specijalni stroj za povrinsko valjanje

4.3 Povrinsko valjanje

Postupak koji poboljava glatkou povrine, ujednauje odstupanja od propisanih dimenzija i poveava tvrdou i vrstou povrinskog sloja. Glatkoa povrine postie se pomou spacijalnih tvrdih i glatkih valjaka koji tlae povrinu rotirajueg obratka. Alat (valjak) ostvaruje potreban tlak i obavlja posmak, dok glavno gibanje obavlja obradak upet u alat preko glavnog pogonskog valjka. Povrinsko valjanje ovruje povrinu i slojeve u blizini valjane povrine. Na povrini se moe poveati tvrdoa i do 100%.

Povrinsko valjanje

Postupak je brz i pogodan masovnoj proizvodnji. Povrinska hrapavost se smanjuje sa npr 40m na samo nekoliko m.

Alat za povrinsko valjanje cilindrinog predmeta i postupak povrinskog valjanja s alatom upetim u tokarski stroj. Prema obliku valjanje povrine potrebno je odabrati odgovarajui oblim alata za povrinsko valjanje.

Alatni strojevi na kojima se moe raditi povrinsko valjanje su najee univerzalne tokarilice (sa elektronskim oitavanjem koordinata) ili CNC tokarilice. Takoer postoje i specijalni strojevi namjenjeni iskljuivo povrinskom valjanju.

Alatni strojevi I


Alati za rovaenje utiskivanje gravure na valjanu povrinu

Gravura nakon rovaenja

Kapica ventila gume bicikla obraenja rovaenjem

Kosa gravura rovaenja

Posebna grupa alata za valjanje povrine na kojoj se, umjesto zaglaivanja i poveanja tvrdoe, su alati koji ostavljanju specifine gravure.

Rovaenje je postupak hladnog oblikovanja deformacijom najee rotacionih obradaka kojim se utiskuje gravura u povrinu obratka. Npr. kod obradaka kao to su runi alati rovaena povrina slui za nemogunost klizanja prstiju po metalnoj povrini ili zbog estetskih zahtjeva.

Rovaene povrine

Alat moe biti s jednim kotaiem ili s dva. Vrsta gravure je jednosmjerna ravna - kosa ili krina za primjenu na metalnim predmetima kojima se runo rukuje.

Osim upotrebe rovaenja protiv klizanja metala u ruci kanali koji se dobiju gravuro koriste se kod vijaka za drvo ili mekane materijale kako ne bi mogli proklizavati. Uroti i izboine se utisnu u obradak i time spreavaju rotaciju vijaka postevljenih na nepristupanim mjestima.

Rovaenje moe imati i dekorativnu svrhu te se kod toga koriste specijalni alati specijalne gravure na alatu.

Postupak rovaenja

Alatni strojevi I


Postipak utiskivanja navoja meu valjcima

Valjci za izradu navoja utiskivanjem

Pripremci i gotovi vijci izraeni utiskivanjem navoja u eljustima

Priprema izrade vijka zakoenje ela vijka

Vijak u zahvatu izmeu eljusti

4.4 Utiskivanje navoja i ozubljivanje

Mogue je samo na materijalima koji se lako daju plastino oblikovati. Profil navoja postie se utiskivanjem alata koji ima odgovarajue kalibrirani navoj u prethodno obraen sirovac. Postupak je bri i ekonominiji od klasinog naina urezivanja navoja obradom odvajanjem estice. Postupak se koristi kod narezivanja navoja u elik, lake i obojene metale kao aluminij i njegove legure, bakar i legure,... Karakteristike su izrazito velika tonost povrine profila, glatkoa, poveana tvrdoa i vrstoa.

Postoje dvije vrste alata:

- Utiskivanje navoja valjanjem pomou profilnih valjaka

Profilni valjci se posatve na glavu za utiskivanje navoja. Prema vrsti koraka navoja definira se broj okretaja i sirovac ulazi meu valjke. Uvlaenjem sirovca utiskuje se navoj i obradak prolazi kroz valjke.

Smjer rotacije valjaka se moe mijenjati kako bi se mogli valjati navoji na pripremcima sa glavom koja ne moe proi kroz alat. Pripremak se uvlai do zadane dubine, promjeni se smjer

rotacija valjaka i obradak se i poinje vraati dok ne izie iz zahvata s alatom.

- Utiskivanje navoja pomou ravnih profilnih eljusti

Sirovac se umee izmeu dvije eljusti od kojih je jedna fiksna dok se druga pravocrtno giba i oscilira. U eljustima je gravura potrebnog koraka navoja. Nepomina eljust ima tri zone rada ulazni dio radni (kalibrirajui) dio i izlazni dio, Ulazni dio postavi sirovac u pravilan poloaj i postepeno ga dovodi u puni zahvat. Radni dio utiskuje puni profil navoja. Izlazni dio postepno izvodi obradak i zahvata.

Alatni strojevi I


Shema utiskivanja uzdunog ozubljenja

Presjek glave alata za uzduno valjane zupanika

Utiskivanje ozubljenja elnog zupanika s ravnim zubima

Utiskivanja ozubljenja elnog zupanika s kosim zubima

Alatni strojevi kojima se provodi utiskivanje navoja su kombinacija mehanikih i hidraulikih prigona na stroju. Silu potrebnu za utiskivanje navoja u sirovac osigurava hidrauliki dio alatnog stroja, dok je rotacija valjaka ili translacija eljusti izvedena mehaniki.

Moderni alatni stroj za klasino valjanje navoja i zupanika, inkrementno valjanje, sinkrono valjanje, roll doradu te hladno oblikovanje cijevi.

Stroj za unutarnje valjanje zupanika i navoja, te izradu konusnih zupanika.

Ttansportna traka sa gotovim zupanicima s utisnutim unutarnjim ozubljenjem

Alatni strojevi I


Kovanica od 1 kune izraena peatiranjem

Kovanica od 25 kuna izraena od dvije razliite metalne rondele

Stara mehanika ekscentar prea za izradu ordena i kovanica

Gotove peatirane kovanice izlaze iz pree

4.5 Peatiranje

Ovaj postupak se koristi u proizvodnji metalnog novca, ordenja, medalja, znaki. Peat sa ugraviranim oznakama se utiskuje u prethodno pripremljenu rondelu ili platinu.

Kod prvih naina izrade novca runim kovanjem alat se sastojao od lica i nalija sa gravurom koji su se postavili u nakovanj i u bat. Izmeu se stavljala ploica id mekeg materijal te se udarcima ekia oblikovao novi. Ovaim postupkom se moglo

izraditi do sto kovanica na sat.

Alati koju se koriste pri peatiranju se izrauju od visokolegiranih elika koji moraju biti otporni na udarce te izdrati veliki broj otkivaka. Prikazana je gravura iga lica etvrtine amerikog dolara te lice peatirana otkivka - novia

Gravura za nalije

kovanice u drau alata.

Alatni strojevi koji su se koristili u proizvodnji peatiranjem ordena, kovanica ili medalja se kreu u velikom rasponu: poluni batovi, mehanike navojne pree, ekscentar pree, hidraulike pree,...

Moderni raunalom upravljani alatni strojevi za peatiranje

Alatni strojevi I


Princip rada provlaenja

Pogon za provlaenje cijevi

Provlaenje s promjenom oblika

Jednostavne matrice razliitih promjera

Sloena matrica

Matrica za provlaenje ice

5. Alatni strojevi za provlaenje

Provlaenje je postupak obrade materijala bez skidanja strugotine koji se koristi u proizvodnji ica, traka, cijevi, ipki. Postupak se koristi uglavnom za promjenu dimenzija (promjera i debljine stijenke), a rjee za promjenu oblika. Provlaenje se primjenjuje kada je potrebna glaa povrina i tonije dimenzije, ili kada je presjek vrlo mali ili tankih stijenki, te se druge metode na mogu primjenjivati (nerentabilno). Provlaenje se provodi u hladnom stanju, te se samo beavne boce i ahure provlae u toplom sanju To je proces u kojem metal prolazi kroz jednu ili vie matrica. Pri provlaenju mora se voditi rauna o:

- sili provlaenja - optimalnom obliku provlaenja - stupnju radukcije - brzini provlaenja - vrsti maziva

Hladno vueni proces daje prizvod dimenzijski izrazito precizan i poboljava vrstou.

Koristi se za proizvodnju preciznih elinih, bakrenih i aluminijskih ipki, ica i traka koje Proces provlaenja moraju zadovoljiti uske fizikalne i mehanike specifikacije.

5.1 Provlaenje cijevi

U proizvodnji cijevi provlaenje slui kao dorada kojom se poboljava kvaliteta povrine, mijenja promjer, poveava ili smanjuje debljina stijenke cijevi. Postoje 4 naina provlaenja cijevi:

- Bez trna - S nepominim trnom - S pomiminim trnom - S slobodnim konusnim umetkom -

Alatni strojevi I


Proirivanje cijevi navlaenjem

Provlailica s lananim prigonom

Provlailica s hidraulikim prigonom

Provlailica za runo provlaenje profila za bicikle

Automatizirani pogon za istovremeno provlaenje vie

cijevi

Proirivanje cijevi

Provodi se navlaenjem cijevi preko konusnog trna, poveava se promjer, a smanjuje se debljina stijenke. Ako je potrebno vee proirivanje, postupak se provodi u vie operacija sa eventualnim poputanjem.

Kod navlaenja cijevi koeficijent trenja je neto vei nego kod provlaenja gdje je = 0,06 0,10.

Zbog toga je postupak provlaenja potrebno dobro podmazivati. Sredstva za podmazivanje kod provlaenja su: loj, vosak, sapuni, vazelin, vodeno staklo, palmino i repino ulje, maziva ulja, mazut, vapno, grafit, molibden-bisulfit, ....

Mehanika provlailica

Provlailica ipki

Provlailica (klupa) sastoji se od od masivne klupe koja je napravljlena od masivnih elinih profila koji tvore kliznu stazu. Na kliznoj stazi se nalaze kolica sa prihvatnicom (klijetima) za vuenje obratka (cijev, ipku). Kolica se kukom zakvae za Gallov lanac koji je u stalnom gibanju. Na prednjem dijelu alatnog stroja se nalazi matrica. vrsto je privrena na dra alata koji ima mogunost i privrenja trna kod provlaenja cijevi. Lanani prigon dobiva pogon od asinkronog motora preko reduktora. Motori su snage 5 40 KW. Reduktor (zupasti prigon) moe mijenjati brzine provlaenja koje se kreu od 10 -35 m/min. Duine provlaenja su 5 9 metara

Kod visokoproduktivnih provlailica (hidrauliki prigon) moe se istovremeno provlaiti vie obradaka, automatizirana je dobava sirovaca i odvoz gotovih proizvoda posebnim transportnim sustavima.

Alatni strojevi I


Razlilite matrice za provlaenje okruglih profila

Matrice sloenog oblika

Matrica za provlaenje bakrene ice

Matrice razliitih promjera za provlaenje elinih ica

5.2 Matrice

Matrice za hladno provlaenje izrauju se od alatnih elika, tvrdih metala, ak i od dijamanta.

Sastoje se od ulaznog dijela, dijela za kalibriranje (svijetlog dijela) te izlaznog dijela.

Ulazni konusni dio grlo - slui za uvoenje obratka te za smjetaj maziva.

Svrha podmazivanja je smanjenje trenja pri redukciji presjeka i prema tome potrebne sile provlaenja. Sila takoer ovisi o kutu ulaznog dijela matrice. Optimalni kut je od 3 do 8 bez obzira od kojeg je materijala matrica napravljena. Koeficijenti trenja su (priblino): - pri provlaenju elinih ipkastih materijala = 0.05 - pri provlaenju traka od lakih materijala < 0.05 - pri provlaenju cijevi s trnom = 0.06 0.1 Kako lakoa provlaenja, vijek trajanja alata i stroja, kaliteta povrine ovise o mazivu za podmazivanje se koriste: loj, vosak, vazelin, vodeno staklo, palmino i repino ulje, maziva ulja, mazut, vapno, grafit, molibden-bisulfit, ....

Dio za kalibriranje svijetli dio daje dimenziju i oblik vuenog proizvoda

Izlazni dio slui za postepeno oslobaanje alata od obratka uz zadravanje postignutog oblika i dimenzije.

Provlaenje moe biti jednofazno ili viefazno kod veih redukcija. Nakon cca 70% redukcije materijal je potrbno termiki obraditi, ako se zahtjeva daljnja redukcija

Alatni strojevi I


Jednostruka provlailica ice

Provlaillica ice sa viestrukom redukcijom presjeka

Bubanj s namotanom icom

5.3 Provlailica ice

Provlailica za icu i materijale sitnog presjeka koji se lako motaju, sastoji se od draa matrice postavljenog na masivno postolje radnog stola i od bubnja za namatanje na radnom stolu. ica prolazi kroz matricu i namata se na bubanj. Bubanj se pokree trofaznim asinkronim elektromotorom preko zupastog prigona koji ima mogunost odabira brzine rotacije. Ako je potrebna viestruka redukcija presjeka ice tada se koriste redne provlailice.

Kod rednih provlaillica kontinuirano se obavlja redukcija presjeka kroz vie matrica preko vie bubnjeva. Ovdje se obino radi s jedim elektromotornim pogonom i reduktorom koji pogoni sve bubnjeve odjednom. Svaki bubanj ima svoj zupani par kojim se reguliraju brzine provlaenja i sinkroniziraju s ostalim bubnjevima. To je tzv postupak mokrog provlaenja sa klizanjem ice. Kod postupka bez klizanja ice svaki bubanj ima svoj pogon i prigon.

Alatni strojevi I


Proizvodi ekstruzije

Prednja strana matrice (izlaz)

Stranja strana matrice (ulaz)

Forma u matrici gledano s izlazne strane prema ulaznoj

6. Ispreavanje (Ekstruzija)

Ispreavanje ili ekstruzija slue u proizvodnji raznovrsnih profila, ipki, traka, cijevi konstantnog presjeka od lakih i obojenih metala te mekih elika (ekstruzijom se proizvode i plastini i keramiki proizvodi te proizvodi u prehrambenoj industriji).

Najvee prednosti su: mogunost priozvodnje profila najsloenijih oblika te odlino stanje povrine gotovog proizvoda.

Gotovi proizvod moe biti: - kontinuirani (teoretski beskonano dugi proizvod) ili - polukontinuirani (proizvodnja rezanih/kraih predmeta).

Proizvodi se koriste u graevinskoj industriji, industriji namjetaja, kuanskih aparata, industriji vozila, elektroindustriji, ...

Povijest ekstruzije kree od 1797. godine kada je Josip Bramah patentirao prvi proces ekstruzije za izradu cijevi.

Ekstruzija moe biti hladna ili topla.

Ekstruzija u toplom stanju Topla ekstruzija se radi na povienoj temperaturi kako bi se materijal lake gurnuo kroz matricu. Veina vruih prea su horizontalne hidraulike pree koje rade od 250 do 12.000 tona. Pritisci su u rasponu od 30-700 Mpa, te je potrebno podmazivanje (ulje ili grafit za nie temperature ili staklena praina za vie temperature ekstrudiranja). Najvei nedostatak ovog procesa je visoki troak za strojeve i odravanje.

Punjenje kontejnera za ekstruziju u toplom stanju

Alatni strojevi I


Matrica za ekstruziju

Jednostavna matrica za ekstruziju i gotovi proizvod

Shema ekstruzije kroz sloenu matricu za izradu okrugle cijevi

Sloena matrica za ekstruziju proizvoda kompliciranog presjeka

(rastavljana)

Postrojenje za ekstruziju

Ekstruzija u hladnom stanju Hladno istiskivanje se obavlja na sobnoj ili blizu sobne temperature. Prednosti ovog naina ekstruzije su: nema oksidacije materijala, vea vrstoa gotovog proizvoda, ue tolerancije, dobro stanje povrine i vee brzine ekstrudiranja.

Materijali koji se hladno ekstrudiraju su: olovo, kositar, aluminij, bakar, cirkonij, titan, molibden, berilij, vanadij, niobij, i elik.

Priprema za punjenje kontejnera za ekstruziju u hladnom stanju

Primjeri proizvoda proizvedenih ovim procesom su: cijevi, aparat za gaenje, cilindri amortizera, klipovi, zupanici,...

Podjela ekstruzije Kod ekstruzije postoje razliite varijacija u opremi. U osnovi se razlikuju po slijedeim obiljejima:

Prema nainu kretanja alata i obratka ekstruzija moe biti direktna ili indirektna .

Kod direktne (ili izravne) ekstruzije metal izlazi u pravcu tlaenja klipa, dok je kod indirektne (ili neizravne) smjer izlaza materijala u suprotnom pravcu od smjera gibanje klipa kod tlaenja tablete. Indirektna ekstruzija zahtjeva manje sile tlaenja, jer nema tolikog trenja izmeu tablete i stijenke kontejnera.

Alatni strojevi I


Slaganje sloene matrice (1. dio) u kontejneru

Slaganje sloene matrice (2. dio) u kontejneru

Montaa draa alata

Presjek kontejnera s matricom i tabletom

Ekstruzija cijevi kroz sloenu matricu

Prema poloaju klipa ekstruzija se moe obaviti na horizontalnim ili vertikalnim preama

Horizontalna hidraulika ekstruzijska prea ma najiru primjenu.

Vrsta pogona moe biti hidrauliki ili mehaniki. Shematski je prikazana funkcija pojedinih sklopova kod hidraulike horizontalne ekstruzijske pree.

Jedan ili dva navojna hidraulika motora osiguravaju potrebni tlak u hidraulilkoj instalaciji. Dvoradni cilindar tlau klip koji potiskuje tabletu u kontejneru te istiskuje materijal kroz matricu.

650 tonska hidraulika prea

1250 tonska hidraulika prea za ekstruziju aluminija

Alatni strojevi I


Umetanje tablete u kontejner

Tlaenje tablete u kontejneru

Koljenasti prigon pree za hladnu ekstruziju

Gravure u matricama

Shematski prikaz ekstruzije na vertiklanim preama: direktni i indirektni

Mehanike pree koriste koljenasti prigon za pogon klipa. Kako je kod mehanikih prea sila tlaenja klipa manja nego kod hidraulikih, tako je i tableta koja se ekstrudira manjih dimenzija. Takoer se mahanike ekstruzijske pree koriste za hladnu ekstruziju.

Matrice Najvie se upotrebljvaju jednostavne (jednodijelne) matrice ravnog oblika sa otrim ili neznatno zaobljenim ulaznim bridom, te visinom vrata od 3 do 6 mm, koji je ujedno i kalibracijski pojas. Konini oblik matrice olakava dotok materijala iz kutova kontejnera Matrija za izradu matrica je legirani elik otporan na visoke temperature npr.: elik legiran s Cr, Mo, W, V kromom, molibdenom, wolframom i vanadijem.

Kod sloenih matrica (matrica sastavljenih od vie dijelova sa sloenim prolazom materijala meu njima) oblikuje se unutarnji profil. Takoper se unutarnji profil moe oblikovati pominim trnom ili trnom koji je dio kombinirane matrice

Alatni strojevi I


6.1 Pitanja

1. to je obrada hladnom deformacijom i kako se dijeli ? 2. to je hladno sabijanje ? 3. Kakvi predmeti se proizvode hladnim sabijanjem ? 4. Kakko se dijele strojevi za hladno sabiijanje ? 5. Koji je princip rada stroja za hladno sabijanje ? 6. Kako se dijele alati za hladno sabijanje ? 7. U koje se strojeve svrsavaju specifini strojevi za hladno sabijanje ? 8. to je duboko utiskivanje ? 9. Na kojim alatnim strojevima se obavlja duboko utiskivanje ? 10. Koje karakteristike mora imati alatni stroj za duboko utiskivanje ? 11. Koji su razlozi, prednosti i nedostaci dubokog utiskivanja ? 12. to je povrinsko valjanje ? 13. Koji su strojevi za povrinsko valjanje ? 14. Kako izgleda alat za povrinsko valjanje ? 15. Koje vrste povrinskog valjanja se primjenjuju ? 16. to je rovaenje i emu slui ? 17. Na kojim strojevima se obavlja rovaenje i koji se alati koriste ? 18. Objasniti vrste utiskivanja navoja i strojave na kojima se postupak obavlja ? 19. Kako se sve moe utisnuti ozubljenje prema stroju na kojem se radi ? 20. to je peatiranje ? 21. Koje karakteristike mora imati sirovac kod peatiranja ? 22. Koji se alatni strojevi koriste kod peatiranja ? 23. Objasniti osnovne karakteristike obrade hladnom deformacijom ? 24. Koje karakteristike dobije obradak proizveden hladnom deformacijom ? 25. Koje karakteristike mora imati sirovac kod obrade hladnom deformacijom ? 26. to je i emu slui provlaenje ? 27. Kako se dijeli provlaenje ? 28. Koji se strojevi koriste kod provlaenja ipki, cijevi, profila ? 29. Koji se strojevi koriste kod provlaenja ica i tankih traka ? 30. Kakve se matrice koriste kod provlaenja ? 31. Koji su faktori koji utjeu na provlaenje ? 32. to je ekstruzija (provlaenje) ? 33. Kako se sve moe podijelilti ispreavanje ? 34. Kako se dijele matrice kod ekstruzije ? 35. Kako se dijele alatni strojevi za ispreavanje ?

Alatni strojevi I


Shema mekog lemljenja u elektrotehnici

Runo meko lemljenje

Tekuina za meko lemljenje

Nanoenje lema kod tvrdog lemljenja

7. Lemljenje

Lemljenje je postupak spajanja metalnih dijelova treim - lemom - koji ima nie talite od metalnih dijelova koji se spajaju. Postupak se moe obavit runo ili strojno. Spajanje se ostvaruje difuzijom lema u povrine metala dijelova koji se spajaju (leme).

Postupak lemljenja 1. Mjesto spajanja potrebno je odmastiti i dobro oistiti od oksida. Za to slue razliiti predistai (talila, istai) kao solna kiselina, fosforna kiselina, cink-klorid, borna kiselina, te razliiti praci za lemljenje, paste za lemljenje

Cinol pasta za meko i

pasta za tvrdo

lemljenje

Zagrijani lem se iri kao tekuina i pri tome ulazi u sve pore osnovnog materijala dobro natapa materijal. Pri tome znaajnu ulogu imalu takozvana talila (otapala, istai, predistai). Njihova svrha je da pripreme povrinu (otapanje oksida) za to bolje prihvaanje rastaljenog lema. Talite im je nie od talita lema, a kad doe lem on ih istiskuje i zauzima njihovo mjesto. Zato se mora predvidjeti o osigurati slobodno otjecanje talila sa mjesta spajanja pri nailasku lema

Prah za lemljenje Stearinski tapi za lemljenje

2. Na oieno mjesto nanosi se rastaljeni lem. to je rastaljeni lem rijei to bolje prijanja uz materijal koji lemimo - bolja je kapilarnost i bolje ispunjava raspore.

Nanoenje lema kod mekog lemljenja 3. Postupno hlaenje

Alatni strojevi I


Shema mekog lemljenja u elektrotehnici

Runa lemilica za meko lemljenje

Runa lemilica za meko lemljenje sa regulacijom temperature od

150C do 450C

Pitolj za tvrdo lemljenje snage 300W za temperature do 600C

Pitolj na vrui zrak za lemljenje

Lemljenje se moe podijeliti na vie naina

Najea podjela lemljenja je prema temperaturi potrebnoj za taljenje lema i dijelil se u: - meko lemljenje ( do 450C) i - tvrdo lemljenje (od 450 - 900C) - visokotemperaturno iznad 900C

Prema vrsti atmosfere Zrak Zatitna okolina (plin, tekuina) Vakuum

Prema obliku spoja eono Preklopno L spoj T spoj Sa zakoenjem Stepeniasto Nalemljivanjem Ulemljivanjem

Prema nainu zagrijavanja Lemilicom Plinskim plamenom Uranjanjem u kupke U peima (plinskim, na tekua goriva, elektrinim) Indukcijsko Elektrotporno Infracrveno Laseraski

Alati za lemljenje

Kako se postupak lemljenja lako moe automatizirati, osim runog lemljenja postoje i rezliite vrste strojnih lemljenja.

- Runa elektrina lemilica za meko lemljenje najee se primjenjuje za lemljenja u elektrotehnici. Ima ravni ili savinuti vrh nastavka za lemljenj, zakoen ili iljasti, kojim se lemi. Materijal nastavka je bakar ili njegove legure, presvuen niklom. Koriste napon od 220V dok su im snage od 15 200W. Lemilica se zagrije i odrava postavlljenu temperaturu koja se ne moe mijenjati. Ovisi o termoprekidau.

- Runa lemilica za meko lemljenje sa regulacijom temperature (lemna stanica) ima elektroniku koja omoguuje odeabir temperature te njeno odravanje u zadanim granicama. Temperaturni raspon je u granicama od 100 450C. Napon na stanici je 220V dok je napon na ruki 24V, a snaga se kree od 20 - 50W.

Alatni strojevi I


Plinska lemilica na kartue

Male plinske lemilice

Pitolj za plinsko lemljenje bakra, mesinga i aluminija.

Nastavci kod lemilica na plin

- Kod industrijskih stanica za lemljenje snaga je i preko 250W, Napon ruke je do 12V.

- Pitolji za lemljenje su posebno sigurni alati koji vrlo brzo postiu radnu temperaturu potrebnu za lemljenje i odravaju temperaturu dok je prekida ukljuen. im se prekida iskljui lemilica se hladi i nema opasnosti od ozljeda. Pitolji mogu biti manjh snaga (od 100W i vie) za meko lemljenje, ali postoje izvedbe veih snaga (300W i vie) za tvrda lemljenja. Time su veliki i temperaturni okviri u kojima oni pitolji rade.

- Pitolji na vrui zrak (fenovi) se takoer koriste kod lemljenja. Snaga im je od 1000W na vie. Ispuhuju zrak temperature od 100 - 550C, ali izrauju se pitolji koji mogu zagrijati mlaz zraka do 800C. Strujanjem vrueg zraka zagrijavaju osnovni materijal, tale lem i omoguuju kvalitetno lemljnje. Nedostatak im je da nisu pogodni na mjestima na kojima je potrebno dovesti toplinu na mali radni prostor.

Plinske lemilice najee koriste propan, butan ili acetilen kao gorivo potrebno za dobivanje topline za taljenje lema.

Lemilica na kartue ima nepomian plamen koji se pali vanjskim upaljaem. Neki modeli imaju piezo elektrini upalja ugraen u plamenik. Kartua (spremnik plina) se privrsti u lemilicu. Trajanje lemljenja je ovisno o veliini spremnika i potrebnoj koliini topline. Kod manjih modela 15-ak minuta do modela koji se spajaju na plinsku bocu i traju satima.

Plinska lemilica sa gumenom cijevi koja se spaja na plinsku bocu.

Plinski pitoli koji se spajaju na plinsku bocu mogu mijenjati nastavke kojima se olakava lemljenje. Tu spadaju razliiti ekii, zatitnici za vjetar, plamenici i usmjerivai plamena:

Alatni strojevi I


Kupka za meko lemljenje sa regulacijom temperature

Priprema zavojnica za lemljenje poranavanje izvoda

Iznad kupke

Lemljenje umakanjem zavojnica u kupku

Transportna traka s ploama koje se meko leme

Predgrijavanje

- Plinski pitolji za lemljenje s krunim plamenikom za lemljenje cijevi

- Plinski pitolj za lemljenje s ekiem za lemljenje olova

Plinske lemilice mogu meko i tvrdo lemiti. Lemililce koje koriste acetilen imaju temperaturu plamena do 2500C.

Oprema plinskih lemilica

Strojno lemljenje se korisi u serijskoj i masovnoj proizvodnji

Podjela strojnog lemljenja je prema nainu na koji se lem nanosi. Kod mekoh lemljenja najjednostavniju strojevi su kupke. Kupka je opremljena grijaima koji rastale lem te regulacijskom elektronikom koja odrava potrebnu temperaturu. Strojevi za lemljenje mogu biti - Protoni strojevi (transportni sustav) sa postupkom umakanja. - Strojevi sa valnim (zavjesnim) postupkom. - Strojevi za selektivno lemljenje - Tuneli za lemljenje

Sustav transportnih traka sa postupkom lemljenja umakanjem

Svi elementi moraju biti postavljeni na plou koja je na transportnoj traci. Traka vodi elemente unaprijed definiranom brzinom kroz stroj, odnosno kroz postupak lemljenja. Ploica prolazi kroz faze pripreme,

Alatni strojevi I


Pribliavanje glave s rastaljenim lemom radnom elementu kod

selektivnog lemljenja

Lemljenje noica

Zalemljene komponente na ploici

Multi-yet je sistem mlaznica u tunelskoj pei koji uvodi vrui zrak

po cijelom prostoru pei

Transportna trak (lanac) prolazi iznad mlaznica. Na traci su

odstojnici nakoje se postavlja radni element

predgrijavanja, zagrijavanja te uranjanja u rastaljeni lem. Nivo rastaljenog lema u kupki mora biti konstantan. Po izlazu iz kupke lem se hladi. Zatim se zalemljeni elementi brusi kako bi svi spojevi bili iste visine. Lemljenje se, isto tako, moe obaviti u zatitnoj atmosferi. Cijeli proces je elektronski nadziran i kontroliran i moe se utjecati na sve faktore lemljenja.

Strojevi sa valnim lemljenjem

Postupak je isti kao i prethodni, ali elementi se ne umau u kupku. Umjesto toga u kupki je bubanj koji lagano rotira i prito na sebe vee rastaljeni lem te ga podie i prebacuje u drugi dio kupke. Sloj lema na bubnju je dovoljne debljine da se prihvati na nailazee elemente (metalne noice komponenti na ploi) ze se kapilarnim efektom uvlai u meuprostor. Lem se zatim brzo hladi te se nastavlja postupak isto kao u prethodnom lemljenju

Val na bubnju

Alatni strojevi za selektivno lemljenje

Kod selektivnog lemljenja glava alatnog stroja provodi icu lema i na vrhu ga rastali i odrava potrebnu temperaturu. Zbog povrinske napetosti kapljica ostaje priljubljena za vrh radne glave stroja. Rastaljlena kapljica lema se dovodi do elementa , dodiruje se metalna noica elementa te zbog kapilarnog efekta povue se potrebna koliina lema u meuprostor . Glava s kapljicom klizi dalje do slijedee metalne noice i postupak se ponavlja. Stroj ima temperaturno reguliranu glavu, koja se moe pomicati po prostoru. Prostorno pomicanje se kontrolira numerikim upravljanjem (CNC). Uneeni program definira koordinate u koje mora doi glava da bi se obavilo lemljenje.

Alatni strojevi I


Zagrijani obradak i infra crvenoj pei

Infracreno lemljenje

Elektromagnetska indukcijska kupka

Indukcijsko lemljenje pojedinanih Proizvoda gdje se obradak umee

u induktor i zagrijava

Indukcijska pe za lemljenje

Tuneli za lemljenje Za razliku od strojeva gdje elementi moraju dou u kontakt s rastaljenim lemom, u tunelima lem prolazi zajedno s elementima, postepeno se zagrijava kao i element, talil se, ispunjava meuprostor, izlazi iz pei, hladi se i postupak time zavrava

Pohled u tunelsku plinsku pe

Prolazna tunelska pe za lemljenje vruim zrakom u zatitnoj atmosferi s plinom (duikom)

Pe je opremljena transportnom trakom na koji se stavljanj elementi sa nanesenim talilom te se postavi lem. Prema veliini elemenata definira se brzina trake i temperatura u pei. Dio gdje se postie temeratura lemljenja moe se dodatno zatititi (atmosfera ispunjena duikom) od utjecaja okoline. Ciijeli proces se kontrolira raunalom Izvor topline moe biti elektrogrija, ali pe mora imati vie ventilatora koji podjednako rasporeuju toplinu.

Infracrvena tunelska pe za tvrdo lemljenje

Kroz pe prolazi transportni sustav koji provodi elemente kroz sekciju za predgrijanje, grijanje, hlaenje. Ovakve tunelske pei mogu postizati temperature do 900C te su pododne i za druge termike obrade (poputanje, normalizaciju, arenje)

Infracrveno zraenje je zraenje u valnim duinama od vidljive crvene svjetlosti do duljine radiovalova (od priblino 750 nm (nanometar = 1109 m) do 3 mm. Te valove emitiraju zagrijana tijela i neke molekule kada se nau u pobuenom stanju.

Alatni strojevi I


Stolni ureaj za elektro otporno lemljenje

Postupak elektrootpornog lemljenja

Elektrootporno lemljenje

Princip lemljenja laserom

Indukcijsko lemljenje je bezkontaktno zagrijavanje elemenata do temperature taljenja lema. Postupak moe biti za pojedinanu ili za serijsku proizvodnju. Bazira se na brzoj promjeni jakosti magnetskog polja koje se inducira u zavojnici. Zbog promjene magnetskog polja, u materijalu koji se u njemu nalazi dolazi do pojave otpora koji se pretvara u toplinu. Zato alatni stroj za indukcijsko lemljenje mora biti opremljen s: - ureaj za davanje srednje (od 1 do 10 kHz) ili visoke ( 0,1 5 MHz) frekvencije - transformatorom - induktorom, te - sistem za hlaenje induktora i ureaja

Indukcijom se zagrijavaju kupke, pojedinani predmet ili pei (indukcijske ormare ili tunelske).

Elektro otporno lemljenje se koristi kod lemljenja spiralnih svrdala s ploicama od tvrdog metala.

Toplinu potrebnu za taljenje lema stvara tranutni prolazak vrlo jake struje (A) kroz materijal. Za taj efekt potrbna se tri faktora: - Specijalni transformator koji moe generirati struju

velike jakosti - Zatvoren strujni krug kroz obradak - Materijal koji prua elektrini otpor

Stroj za elektrootporno zavarivanje mora biti opremljen klijetima koja stisnu predmet sa umetnutim lemom, ureajem za odreivanje snage lemljenja te ureajem za odreivanje vremena lemljenja. Postupak je brz, zagrijava se samo mjesto lemljenja, klijeta se brzo hlade i mogu se odmah premjetati, lao se preureuju u lemilice za posebne primjene, pohodno za lemljenje u uskim, malim prostorima, tede energiju,...

Alatni strojevi I


SCARA robot za lemljenje

Portalni robot za lemljenje

Robotska ruka za lemljenje

Postrojenje za dobivanje struje za elektrootporna zagrijavanja

Lemljenje laserom

Laserski snop ima precizno usmjerenje prema toki koja se lemi i tali samo lem bez razaranja osnovnog materijala. Vrlo kratko se zagrijava, brzo hladi i daje optimalne rezultate lemljenja. Koristi se kod sekvencionalnog lemljenja te kod primjene robota za lemljenje.

Glava aparata za lasersko lemljenje

Laserska stanica za lemljenje

Prikazane vrste lemljenja, a time i strojevi za lemljenje mogu se takoer sistematizirati i prema nainu nanoenja lema: kontinuirano taljenjem, sekvencionalno i umakanjem,

Alatni strojevi I


7.1 Pitanja

1. to je lemljenje ? 2. Objasniti postupak lemljenja. 3. to su talila i emu slue ? 4. Kako se sve moe podjeliti lemljenje ? 5. Objasniti podjelu prema nainu zagrijavanja ? 6. Kakvih ima runih lemilica ? 7. Objasniti vrste elektrinih runih lemilica. 8. Objasniti lemilicde na vrui zrak. 9. Objasniti plinske lemilice. 10. Kako se dijela strojne lemilice ? 11. Objasniti lemljenje u kupki 12. Koji su osnovni dijelovi stroja za lemljenje u kupki ? 13. to je lemljenje umakanjem ? 14. Koja je razlika izmeu lemljenja u kupli i valnog lemljenja ? 15. Pbjasniti osnovne dijelove stroja za valno lemljenje 16. Kakvo je selektivno lemljenje ? 17. Kojim strojem se obavlja selektivno lemljenja (osnovni dijelovi dtroja) 18. Objasniti tunelske pei za lemljenje. 19. Koja je razlika u lemljenju vruim zrakom u tunelskoj pei od infracrvene pei ? 20. to je indukcijsko lemljenje ? 21. Koji sklopove mora imati stroj za indukcijsko lemljenje ? 22. Objasniti kao radi stroj za elektrootporno lemljenje ? 23. Koji su dijelovi stroja za elektrootporno lemljenje ? 24. Objasniti lemljenje laserom i gdje se koristi 25. Od kojih sklopova je sastavljen stroj za lasersko lemljenje ?

Alatni strojevi I


Primjeri zavarivanja

Primjeri navarivanja

Snimka navarenog spoja

av zaverenog spoja

Idealni i realni zavareni spoj

8. Alatni strojevi za zavarivanje

Zavarivanje je spajanje materijala u homogenu cjelinu zagrijavanjem rubnih dijelova do omekavanja ili ak do rastaljivanja. Postupak moe biti proveden uz primjenu pritiska ili bez pritiska. Hlaenjem naterijala na mjestu spajanja - zavarivanja dobiva se jedan dio umjesto prethodna dva (ili vie). Mjesto spoja nazivamo av zavara. Kod kvalitetno provedenog postupka zavarivanja, av se po svojim mehanikim karakteristikama jako malo razlikuje od materijala koji se spaja. Prema upotrebi postupka razlikuju sa dva zavarivanje i navarivanje. Zavarivanje je spajanje uz dodavanje nekog dodatnog materijali ili bez njega. Navarivanje je nanoenje dodatnog materijala na odreenu povrinu zbog postizanja traenih dimenzija ili svojstava materijala.

Postupak zavarivanja se moe provesti razliitim tehnikama te se prema tome dijele i alatni strojevi za zavarivanje

Podjela postupaka za zavarivanje na slijedei nain: - Zavarivanje pritiskom - Zavarivanje taljenjem

8.1 Zavarivanje pritiskom Kovako zavarivanje Hladno zavarivanje Zavarivanje trenjem Zavarivanje eksplozijom Zavarivanje visokofrekventnom strujom Indukcijsko zavarivanje Zavarivanje difuzijom

8.1.1 Kovako zavarivanje je runi postupak koji se najee odvija na nakovnju i kuje ekiem. Mogue je kovaki zavariti i na alatnom stroju - batu. Nakon zagrijavanja u kovakoj vatri osnovni materijal se postavi u predvieni poloaj. Tada se udarcima ekia rukom ili batom sabijaju povrine toliko dugo dok se ne spoje u nerastavljivi spoj zavare.

Kovako zavarivanje

Alatni strojevi I


Hladno zavareni spoj

Hladno zavareni predmeti

Rune kare za hladno zavarivanje sa razliitim eljustima

Stolni aparat za hladno zavarivanje

eljusti za hladno zavarivanje

8.1.2 Hladno zavarivanje je postupak spajanja obojenih metala i njihovih legura, bez dovoenja topline.

Hladno se najee zavaruju okrugli dijelovi ica i ipki, razliitih materijala, i razliitih veliina. Mjesto zavarivanja av kod hladnog zavarivanja je obino jai od matinog materijala i ima iste elektrine karakteristike. Kod drugih vrsta zavarivanja mjesto zavarivanja se mora pripremiti oistiti od oksida, masnoa, ulja, kemikalija,... Kod hladnog zavarivanja pripreme su nepotrebne, jer se koristi tzv. prevrnuta tehnika. Materijal se tlai jedan na drugi te dolazi do klizanja materijala. Prvi slojevi koji se dodirnu poteku te dolaze slijedei slojevi materijala. Mjesto spoja je obloeno naslagama plastino teenog materijala.

Stroj za hladno zavarivanje ima eljusti koje najprije ravnaju icu, zatim ju uvode u dio za zavarivanje gdje se pod velikim pritiskom dvije strane osnovnog materijal tlae jedna na drugu

Hladno zavarivanje se moe izvriti na runom alatima za hladno zavarivanje, stolnim, prijenosnim ili velikim alatnim strojevima sa automatiziranom kontrolom cijelog procesa zavarivanja.

Alatni strojevi I


Zavarivanje osovine turbine

Zavarivanje trenjem ravne povrine

Alatni stroj za zavarivanje trenjem

Princip zavarivanja trenjem ravnih povrina

Specijalna glava zagrijava osnovni materijal, tlau ga i spaja, a sama ne sudjeluje u procesu spajanja.

Materijal zavarivanja najee aluminij

8.1.3 Zavarivanje trenjem je postupak spajanja metala bez dovoenja topline rotacijom i translacijom obradaka.

Obradk se upinje u glavu stroja koja se giba rotacijski. Drugi obradak se upinje u stacionarnu eljust koja se moe gibati samo translacijski u smjeru osi rotacije Predmeti se priblie. Zbog meusobnog klizanja, rotacijom jednog obratka po drugom, izmeu obradaka dolazi do trenja i razvijanja visoke temperature koja je dovoljna

da se dodirne povrine zaare i ponu taliti. Nastavljanjem procesa i dalje jedan obradak rotira, a drugi tlai u rotirajui Podruje zagrijavanja do

taljenja se poveava i dobije se kvalitetan zavareni proizvod bez dovoenja topline

Alatni strojevi za zavarivanje trenjem rotirajuih obradaka opremljeni su rotirajuom glavom za prihvat obratka te stegom za prihvat obratka koja se moe translatorno gibati. U usporedbi sa ostalim strojevima najsliniji su tokarilicama. Mogu imati runo upravljanje, biti automatizirani ili se moe cijeli proces nadgledati pomou raunala.

Kod zavarivanja trenjem ravnih predmeta koristi se posebna glava koja trenjem s aluminijskim obratkom razvija visoku temperaturu

(ne tali ih) na rubovima osnovnog materijala, ali se ne spaja. Postupak je razvijen 90-ih godina 20-og stoljea.

Alatni strojevi I


Princip zavarivanja eksplozijom

Postavljanje ploa

Postavljanje eksploziva

Postavljanje detonatora

Simulacija eksplozije

8.1.4 Zavarivanje eksplozijom je postupak spajanja metala povrinskim zavarivanjem raznorodnih limova. Najee se na deblji lim privaruje kvalitetniji tanji lim koji ima bolja svojstva (nerajui elik, bakar, titan, srebro,.). Postupak zavarivanja se odvija u sigurnosnim podrujima (na otvorenom, u rudnicima, tunelima) kako ne bi bilo opasnosti za okolinu os eksplozije. Limovi koje je potrebno zavariti postave se jedan iznad drugog na udaljenodti 2 - 3 mm pod kutom od 2 - 7. Na gornji lim se postavi industrijski eksploziv.

Postavljanje eksploziva

U jedan kut se postavi detonator i aktivira se eksplozija. Pri eksploziji se ostvaruje u kratkom vremenu pritisak od nekoliko tisua atmosfera, koji pritisne gornji lim na donji, istiskuje zrak meu limovima, idealno oisti povrine spoja, koje se zatim plastino deformiraju i spoje djelomino sidrenjem, djelomino difuzijom.

Simulacija eksplozije

Ovisno o debljini lima koji se navaruje ovisi i kvaliteta eksploziva (brzina kojom se eksplozija iri) i koliina eksploziva. Za deblje limove navarivanja treba puno vie jaeg eksploziva. Time se definira pritisak i potrebna brzina zavarivanja.

Presjek zavarenog spoja eksplozijom

Zavarivanje na otvorenom

Alatni strojevi I


Princip visokofrekventnog zavarivanja

VF zavarivanje cijevi

Alatni stroj za VF zavarivanje avnih cijevi

VF generator

Pogled u VF generator

8.1.5 Zavarivanje visokofrekventnom strujom je postupak spajanja metala pomou visokih elektromagnetskih frekvencija. Osnovni materijal se postavi u potreban meusobni poloaj te se kroz njega puta struja visoke frekvencije (27.12 MHz) Istovremeni se spoj tlai. Generator proizvodi potrebnu VF-elektromagnetsku energiju. Alat elektroda preuzima energiju koju predaje osnovnom materijalu u zahvatu i dodatno tlai osnovni materijal. VF energija uzrokuje pokretanje molekula u materijalu to ima za posljedicu grijanje i omekanje materijala. Nema dodavanja topline iz nekog drugog izvora, jer je nepotrebna. Toplina potrebna za omekanje i taljenje osnovnog materijala se generira u samom materijalu Zbog dodatnog djelovanja tlane sile elektrode osnovni materijal se na tom mjestu spoji - zavari . Nakon hlaenja zavarenih povrina, mjesto spoja (av zavara) je jedakih karakteristika kao i sam materijal, ako ne i boljih. Kod VF zavarivanja postoje faktori koji utjeu na kvalitetu spoja: - Vrijeme zavarivanja - Vrijeme hlaenja - Pritisak elektroda - Uinak zavarivanja Svi ovi parametri se mogu kombinirati i mijenjati prema konkretnom sluaju.

Alatni strojevi nogu biti snage od 1kW pa do nekoliko 1000 kW. Strojevi manjih snaga se koriste za zavarivanje plastike

Alatni stroj za VF zavarivanje PVC folija

dok se srojevi vee snage koriste za zavarivanje metalnih proizvoda.

Alatni strojevi I


Princip rada indukcijskog zavarivanja

Indukcijski grijai

Runi indukcijski aparat za zavarivanje

25KW indukcijski stroj za zavarivanje

8.1.6 Indukcijsko zavarivanje je postupak spajanja materijala koji koristi elektromagnetsku indukciju za zagrijavanje obratka. Genetaror visoke frekvencije stvara visoko frekventno magnetno polje. Indukcijski grija se sastoji od bakrene zavojnice (elektromagneta) kroz koji prolazi visoko frekventna izmjenina struja. Zbog elektromagnetske indukcije u obratku se stvaraju vrtlone struje (Foucault-ove struje). Materijala prua otpor prolazu vrtlonih struja i dolazi do zagrijavanja metala. Duljina grijanja ovisi o veliini obratka, materijalu obratka, dubini penetracije,... Zavarivanje se koristi u proizvodnji koja zahtjeva brzo spajanje, visoku automatizaciju procesa. Dobro je kod zavarivanja avnih cijevi jer se brzo prenosi puno snage na lokalizirana podruja, tako da se spojne povrine brzo rastope, a zatim pritisnu kako bi se formirao kontinuirani av zavara.

Strojevi za indukcijsko zavarivanje mogu biti runi, prenosni, fiksni.

Frekvencije rada indukcijskih strojeva za zavarivanje dijele se u tri osnovne grupe:

Podruje srednja frekvencije MF medium frequency 1 KHz 20 KHz

Podruje visoke frekvencije HF high frequency 20 KHz 80 KHz 30 KHz 100 KHz 100 KHz 250 KHz

Podruje jako visoke frekvencije UHF ultra high frequency 1 MHz 2 MHz

Alatni strojevi I


Princip difuzijskog zavarivanja koritenjem sile za meusobno

tlaenje obradaka te koritenjem elektrinog otpora za postizanje

potrebne temperature

FAZE DIFUZIJSKOG ZAVARIVANJA

Neravnine dolaze u dodir

1. faza deformacije i stvaranje granice sa graninom formacijom

2. faza preseljenje zrna granice i uklanjanje upljina

3. faza potpuno uklonjene upljine i zavrena difuzija graninog sloja

Primjeri difuzijskog zavarivanja

88.1.7 Difuzijsko zavarivanje je proces spajanja dva istovrsna ili razliita materijala u jednu cjellinu. Difuzija ukljuuje premjetanje atoma u zoni spajanja zbog upreavanja jednog materijala u drugi pri povienoj temperaturi (50-70% od temperature taljenja). Metoda zahtjeva specifine alate za svaku vrstu materijala koji se spaja te prema obliku obradaka. Materijali koji se spajaju su svi metali te razliite vrste keramike. Proces ovisi o nizu parametara, a osobito o vremenu, pritisku, temperaturi i nainu primjene topline. Difuzijsko zavarivanje se moe kategorizirati u nekoliko varijanti, ovisno o obliku tlaka, koritenje meuslojeva, formiranje prijelazne tekue faze,... Svaka varijanta ima specifian nain primjene prema vrsti materijala i dimenzijama (geometriji) koje se trebaju spojiti.

Alatni strojevi za difuzijsko zavarivanje

Strojevi se izrauju kao stacionarni, Velikih su dimenzija, jer moraju imati dio za postizanje temperature i dio za postizanje sile tlaenja.

Temperatura do 1650C Sila tlaenja do 15 t

Prea za difuzijsko zavarivanje u vakuumu

Sila tlaenja do 200 t

100 tonska prea za difuzijsko zavarivanje

Alatni strojevi I


Zavarivanje lima

av zavara kod plinskog zavarivanja

Dodatni materijal u zavarivanju

Boce za propan / butan

1 bar = 100 000 Pa 1 atm = 101 325 Pa

1 Pa =1 N/m2

8.2 Zavarivanje taljenjem

Plinsko zavarivanje Zavarivanje propan - butan Zavarivanje acetilenom Elektroluno zavarivanje - Grafitnom elektrodom - Obloenom elektrodom

REL (MMA) zavarivanje Pod letvom Gravitacijsko Kontaktno - Golom elektrodom

Pod zatitnim plinom MIG / MAG TIG

Pod zatitnim prakom EEP - Elektrodom punjenom icom

Elektrootporno zavarivanje Tokasto Bradaviasto avno eono Aluminotermijsko Pod troskom Ljevako Laserom Plazmom Elektronskim mlazom

8.2.1 Plinsko zavarivanje je postupak spajanja metala pri kojem se toplina za taljenje metala dobiva izgaranjem nekog plina. Najee se koristi acetilen. Upotrebljavaju se vodik, gradski plin, propan, butan, plinsko ulje i benzinske pare.

Propan C3H8 je plin bez boje i mirisa. Transportira se u bocama, ukapljen. Ukapljivanje poinje pod tlakom od 22 bara. Ukapljivanjem se smanjuje volumen plinova oko 270 puta. Pri izgaranju u atmosferi kisika razvija temperaturu do 2500C

Butan C4H10 je plin bez boje i mirisa. Transportira se u bocama, ukapljen. Ukapljivanje poinje pod tlakom od 2,2 bara. Pri izgaranju u atmosferi kisika razvija temperaturu do 2300C

Alatni strojevi I


Redukcijski ventil za propan / butan plin

Redukcijski ventil za kisik

Redukcijski ventil za acetilen Omoguuju odravanje radnog tlaka u cijevima bez obzira na

promjene tlaka u bocama

Gumene cijevi

Acetilen C2H2 je nestabilni plin bez boje, okusa i mirisa, koji je vrlo eksplozivan pri pritisku veem od 1,7 atm. Pri izgaranju u atmosferi kisika razvija temperaturu do 3200C. Proizvodnja acetilena za industrijske potrebe je iz CaC3 kalcijevog karbida (garbure, karbita) i H2O vode.

Skladitenje acetilena je u metalnim bocama. Postupak punjenja boca acetilenom je otapanje acetilena u acetonu uz posrednike (boca napunjena poroznim smjesom drvenog ugljena, infuzorijske zemlje i azbestnog praha) Boce za acetilen su bijele boje ili imaju bijelu traku na 2/3 visine. Pune se do tlaka od 15 bara.

Na boce se spaja redukcijski ventil

Princip rada redukcijskog ventila

Boce za kisik su plave boje ili je na 2/3 visine plava traka. Pune se pod tlakom veim od 150 bara. Na boce s kisikom postavlja se redukcijski ventil.

Alatni strojevi I


Osigurai protupovrata plina

Set plamenika za plinsko zavarivanje

Cijevi za plinske vodove se izrauju od gume ojaane (armirane) platnom. Moraju biti fleksibilne kako bi se lako mogle voditi od boce do mjesta zavarivanja. Plava cijev je za kisik, dok je crvena za plin (acetilen, butan, propan).

Protupovratni osigurai plina slue za spreavanje eksplozije plina u bocama.

U sluaju eksplozije povratni udar plamena stie do osiguraa gdje se u poroznom uloku naglo ohladi i nepovratni ventil se zbog poveanog pritiska momentalno zatvara.

Mjealice s plamenikom za plinsko zavarivanje slue za direktno zagrijavanje i topljenje materijala koji se zavaruje.

Mogu se podijeliti na dva naina preme tlaku plinova ili prema nainu protoka plinova. Prema tlaku u mjealici dijele se na: - istotlane - kod kojih kisik i acetilen dolaze u komoru za mjeanje pod istim tlakom - niskotlane ili injektorske - kod kojih kisik dolazi pod veim tlakom i ususava acetilen koji je pod niim tlakom

Prema protoku plina kroz mjealice dijele se na: - stalnog protoka kod kojih se protok moe regulirati u malim okvirima - promjenjljivog protoka mogua iroka regulacija protoka

Alatni strojevi I


Razliiti plamenici za plinsko zavarivanje

Mlaznice za zavarivanje i rezanje plinom

Mini set za plinsko zavarivanje

Nain paljenj plamena je slijedei - Malo otvoriti ventil kisika kisik polako izlazi - Otvoriti ventil acetilena - Zapaliti plamen Postaviti odnose kisika i acetilena (plamen je oksidirajui, neutralni ili reducijarui). Neutralni ima odnos acetilena i kisika C2H2 : O2 = 1 : 1,1-1,2

Gaenje plamena je obrnutim redom zatvori se ventil acetilena pa se zatvara ventil kisika.

Mlaznice se postavljanju na vrh plamenika. O izboru mlaznice ovisi koliko je dobar zavareni spoj. Izbor mlaznice ovisi o: debljini materijala koji se zavaruje, promjeru mlaznice, veliini komore za mjeanje, radnom pritisku kisika

Kompletan set za plinsko zavarivanje se sastoji od

- Boca (za kisik i plin) - Redukcijskih ventila - Nepovratnih ventila i prptupovratnih ventila - Gumenih cijevi - Mjealice s plamenikom - Mlaznica

Alatni strojevi I


Prenosni 5 litarski set za plinsko zavarivanje

Stanadrdne set s velikim bocama za zavarivanje

Zatitne naoale i kacige

Alatni strojevi I


Princip zavarivanja elektrinim lukom

Princip rada transformatora

Primar i sekundar u transformatoru

Aparat za runo elektroluno zavarivanje s izmjeninom strujom

Transformator u aparatu za REL zavarivanje

8.2.2 Elektroluno zavarivanje je postupak spajanja metala pri kojem se toplina za taljenje metala dobiva iz iskre elektrinog luka.

Strojevi za elektroluno zavarivanje dijele se prema vrsti izvora struje na: - Izmjenine strojeve za zavarivanje - Istosmjerne strojeve za zavarivanje

Izmjenini strojevi su - Transformatori - Pretvarai frekvencije

Istosmjerni strojevi za zavarivanje mogu biti - Ispravljai - Pretvarai - Agregati

8.2.2.1 Transformatori su izmjenini izvori elektrine struje za zavarivanje. Pretvaraju elektrinu energiju izmjenjive struje i napona (220 V, 50 Hz) u odgovaraju struju potrebnu za zavarivanje i napon koji moe upaliti i odravati elektrini luk. Namot primara (zavojnice) je spojen na visoki napon (U1). U sekundaru se inducira struja nieg napona (U2). Omjer napona primara i sekundara jednak je broju navoja u primaru odnosno sekundaru. U1 / U2 = N1 / N2 Struje primara (I1) i sekundara (I2) se odnose obrnuto proporcionalno broju namota I2 / I1 = N1 / N2 Time se dobiju velike struje potrebne za zavarivanje uz male napone koji nisu opasni po ivot. Maksimalni napon praznog hoda je 80 V (u nekim zemljama 70 V). . Minimalni napon praznog hoda je 40 V, jer se ispod tog napona teko uspostavlja elektrini luk. Struja zavarivanja regulira se na transformatoru ili na posebnoj prigunici. Postoje tri naina regulacije struje: - Stupnjevita - Kontinuirana - Kombinirana

Transformatorima se dobro zavaruje kiselim elektrodama, a mogu se koristiti i bazine elektrode

Transformator s kontinuiranom Transformator s prigunicom promjenom napona sekundara

Alatni strojevi I


Pretvaranje frekvencije

Invertorski aparat za REL zavarivanje (MMA)

Poluvalni ispravlja izmjenine struje u istosmjernu

400 A ispravlja

Aparat za zavarivanje s transduktorom

8.2.2.2 Pretvarai frekvencije spadaju u izvore izmjenine elektrine struje za zavarivanje. Koriste se dvije vrste pretvaraa: statiki i rotacijski. Statikim pretvarai su slini transformatorima i koriste se do 150 Hz

Rotacijski pretvarai su slini agregatima za zavarivanje i daju struju do 300 Hz.

Zbog visokih frekvencija izmjenine struje lako se formira luk, jednostavno se odrava, nema puhanja luka. Pogodni su za zavarivanje razliitim elektrodama.. Mana je visoki zvuk koji se javlja tijekom zavarivanja i komlpicirano odravanje.

8.2.2.3 Ispravljai su najbolji izvori istosmjerne elektrine struje za zavarivanje. Sastoje se od tri dijela transformatora, regulatora i ispavljaa

Dananji ispravljai su silicijski ili germanijski, jer nisu podloni starenju i kemijskim utjecajima, manjih su dimenzija i lagani za odravanje.

Reugulacijski elementi su transduktori (elektrotehniki elementi za pretvorbu energije,

najee namotaji

zavojnice) daju dobru

regulaciju, troe malu snagu.

Transduktor

Alatni strojevi I


Princip rada generatora istosmjerne struje

Pretvarai za zavarivanje

Stari apretvara za zavarivanje

8.2.2.4 Pretvarai su izvori istosmjerne struje koji se sastoje od trofaznog elektromotora i istosmjernog generatora koji su na istoj osovini. Koriste se isto kao i ispravljai, ali su buniji u radu i skupi za odravanje. Regulacija struje zavarivanja ovisi o konstrukciji generatora

Agregati za zavarivanje su slini pretvaraima, ali im je pogon benzinski ili diesel motor. Pogodni su za upotrebu na mjestima gdje nema mogunosti spajanja na elektrinu energiju.

Agregat za zavarivanje snage motor 8.8 KS pri 3000o/min i struje 20-100A, odnosno 90 190A

Agregat za zavarivanje snage motor 56 KS pri 1500o/min i struje 20-600A.

Agregati za zavarivanje Uljanik

Alatni strojevi I


Princip rada REL zavarivanja

Grafitne elektrode

Obloene elektrode

Inverterski aparat za REL zavarivanje istosmjernom /

izmjeninom strujom

8.2.3 Ureaji za runo elektroluno zavarivanje (REL) koriste se elektrodom za uspostavljanje i odravanje luka. Ako je elektroda metalna slui i kao dodatni materijal.

Elektrode mogu biti: - grafitne - gole - obloene - punjene

Najee se koriste obloene elektrode

Karakteistike koje moraju biti zadovoljene kod ureaja ja REL zavarivanje su: - napon praznog hode oko 60 V ne smije prei 80 V - napon zavarivanja (U) - tijekom zavarivanja je izmeu 18 i 26 V - jakost struje zavarivanja (I) ovisi o promjeru elektrode i iznosi orjentacijske vrijednosti 40*Delektrode (A) - moraju podravati brzinu zavarivanja (v) orijentacijski od 1,5 do 2,5 mm/s, to ovisi o promjeru elektrode. - stupanj iskoritenja 0,7 0,85

Monofazni transformatorski ureajii za REL zavarivanje

Monofazni invertorski aparat za REL zavarivanje. Napajanje 230V 50-60Hz. Prazan hod 70V. Zavarivanje elektrodama 1,6 do 3,2 mm (rutilnim, bazinim, prokrom,...). Hlaenje ventilatorom Prenosiv (4,3kg).

Alatni strojevi I


Kabel za elektrodu kod REL zavarivanja

Kabel za masu kod REL zavarivanja

eki za skidanje troske sa ava zavara

Maska za REL zavarivanje

Talina ispod vrha elektrode

Trofazni ispravljaki ureaj za REL zavarivanje s tiristorskim isparavljaem Tiristorski ispravljai GW 400/600 namijenjeni su za runo-elektroluno zavarivanje sa svim vrstama obloenih elektroda i za ljebljenje sa ugljenim elektrodama. Odline dinamike karakteristike, daljinska regulacija struje, te funkcije podeavanja snage luka (ARC force) i funkcije smanjenja lijepljenja elektrode (anti-stick) omoguavaju im iroku primjenu u industriji.

Postupak REL zavarivanja

REL zavarivanje u moru

Nadglavno REL zavarivanje

Alatni strojevi 1 - II dio.pdf

Documents

Transcript of Alatni strojevi 1 - II dio.pdf